Общие сведения

Современные электронные вычислительные машины обладают огромными возможностями для совершенствования процесса проектирования всевозможных машин и механизмов. Они позволяют быстро производить вычисления, решать сложные задачи численными методами, осуществлять анализ результатов вычислений, рассматривая ряд возможных вариантов и выбирая из них оптимальный. С появлением ЭВМ за 35 лет скорость вычислений возросла приблизительно в 100 миллионов раз. Среди большого комплекса работ, связанных с внедрением электронной вычислительной техники в народное хозяйство, важное место занимает автоматизированная система технологической подготовки производства, частью которой является система проектирования металлорежущих инструментов. Оснащение операций машиностроительного производства производится нормализованными или специальными режущими инструментами. Подбор необходимого нормализованного инструмента из имеющихся заключается в реализации на ЭВМ задачи типа «поиск». При решении задач типа «поиск» возникает необходимость в разработке таблиц соответствий. В таких таблицах каждому инструменту должны соответствовать определенные условия его применения. Это позволяет однозначно определить выбираемый вариант решения и подобрать, например, сверло для обработки отверстия заданного диаметра и длины при известном обрабатываемом материале.

Рассматриваемая задача подбора необходимого инструмента может решаться с учетом наличия инструмента на центральном инструментальном складе, а также с учетом имеющихся в альбомах заводских нормалей спроектированных инструментов. При отрицательном результате поиска необходимого инструмента из имеющихся приходится проектировать новый инструмент. В настоящее время многие задачи проектирования режущего инструмента решаются с использованием ЭВМ, что позволяет в десятки раз сократить время на разработку инструмента. Задачи автоматизированного конструирования инструмента должны решаться на основе принципов системного анализа. В соответствии с требованиями системного подхода в разработке САПР реализуются следующие принципы: блочно-модульный; информационного единства, адаптации и развития иерархии итераций. В соответствии с этими принципами система должна состоять из отдельных частей и формироваться отдельными участками-блоками, модулями.

Все потоки информации в системе должны быть совместимы. Модели, задачи, критерии и т. п. в системе должны иметь иерархическое строение. Система должна работать по методу итерации — последовательных приближений к оптимальному варианту.

На всех этапах проектирования необходимо проводить разработку различных вариантов и анализ их с целью выбора наилучшего. Процесс оптимизации проектируемого инструмента носит итерационный характер последовательного улучшения его параметров. Автоматизированное проектирование не исключает участия человека в этом процессе. Человек принимает решения, выбирает альтернативы, разработанные с помощью ЭВМ. Основой системы проектирования металлорежущего инструмента является поэлементный принцип, при котором инструмент рассматривается состоящим из целого ряда элементов, имеющих свое функциональное назначение. В качестве элемента берется модуль, с помощью которого решается узкоспециализированная задача по определению отдельных элементов конструкций инструмента. Программа-модуль входит как составная часть в библиотеку модулей, из которых строится общий алгоритм проектирования инструмента. Каждый элемент может иметь несколько исполнений. Множество вариантов исполнения объекта определяется как сочетание различных исполнений его элементов. В состав укрупненной блок-схемы системы автоматизированного проектирования цельного режущего инструмента известного типа входят следующие основные блоки (рис. 17.1).


Блок 1. Исходные данные. Он включает: исходные данные по проектированию заданного типа инструмента; данные об обрабатываемой детали, ее материале, размерах и форме; данные о характере операции, припуске на обработку, о точности обработки; данные о масштабах производства об используемом оборудовании и др.

Блок 2. Проверка исходных данных и расчет дополнительных заключается в том, чтобы определить, принадлежат ли введенные данные области допустимых значений.

Блок 3. Выбор инструментального материала. Данный этап осуществляется на основе решения задачи типа «поиск» с использованием практических рекомендаций и таблиц соответствий.

Блок 4. Выбор форм поверхностей режущей части, способа переточек и геометрических параметров режущей части инструмента. Подобно выбору марок инструментального материала назначение геометрических параметров режущей части инструмента осуществляется на основе таблиц соответствий, которая заполняется на основе справочных материалов, базирующихся на производственном опыте и результатах исследовательских работ.

Блоки 5, 6, 7. Определение габаритных размеров инструмента, числа зубьев, размеров зубьев и стружечных канавок. Реализация перечисленных блоков осуществляется с помощью соответствующих расчетов и практических рекомендаций.

Блоки 8 и 9 используются при проектировании сборных инструментов, имеющих механизмы регулирования размеров. Выбор схем механизмов крепления ножей или пластин и механизмов регулирования

 

 

Общие сведения

 

 

размеров осуществляется на основе таблиц применяемости. Для этого необходимо иметь множество.схем механизмов и их конструктивных решений с указанием характеристик и областей применения.

Блок 10. Профилирование фасонного режущего инструмента используется при проектировании фасонных режущих инструментов. Профилирование фасонного режущего инструмента осуществляется в соответствии с разработанными аналитическими методами и полученными расчетными формулами. В ряде задач, связанных с профилированием фасонных инструментов, возникает необходимость решения трансцендентных уравнений. Это требует большого времени при ручном расчете. При использовании ЭВМ они проводятся легко, так как существуют операторы, обеспечивающие решение таких уравнений с заданной точностью.

Блоки 11 и 12 аналогично блоку 10 реализуются на основе выведенных аналитических зависимостей определения кинематических параметров режущей части и параметров схемы срезания припуска.

Блоки 13 и 14. Определение размеров крепежно-присоединительной части и центрирующе-направляющей части. Эти блоки могут осуществляться путем соответствующих расчетов. Однако практически зачастую пользуются практическими рекомендациями. Например, номер конуса Морзе выбирается по следующим данным:

 

 

Общие сведения

 

 

Блок 15. Определение недостающих размеров включает назначение в соответствии с практическими рекомендациями размеров различных выточек, фасок, переходных и технологически необходимых поверхностей.

Блок 16. Назначение допусков и технических условий. При реализации данного блока используют как отдельные расчеты по определению допусков на такие инструменты, как развертки, метчики, зуборезные и другие, так и практические рекомендации.

Современные ЭВМ позволяют решать задачи, исходные данные которых представлены в графической форме графическими методами» что в ряде случаев является более целесообразным, чем решение их аналитическим методом. Основу графических методов решения задач составляют различные геометрические построения, выполненные с помощью циркуля и линейки. В этом случае они ограничиваются операциями с уравнениями прямых и окружностей, соответствующим образом расположенных в пространстве. Графические решения сводятся наиболее часто к нахождению точек пересечения прямых и окружностей между собой, а также с другими линиями, заданными на чертеже. При графических методах решения задач ЭВМ используют для определения координат точек пересечения двух линий, в общем случае заданных значением координат некоторой последовательности принадлежащих им точек, выявленных в процессе автоматического «чтения» исходных данных. Для ЭВМ определение точки пересечения двух линий является не элементарной операцией, а задачей. Так, решая задачу нахождения точки пересечения прямой с кривой, машина должна сначала выделить на кривой две точки, расположенные близко к прямой; составить уравнение прямой, проходящей через две выделенные точки; решить систему уравнений двух прямых и таким образом определить координаты их точки пересечения. При автоматизации инженерно-графических работ используется геометрически ориентированный алгоритмический язык, в котором имеются геометрические операторы для. построения различных типов элементарных образов. Примером геометрических операторов могут служить операторы определения точек пересечения прямой, и окружности, точек пересечения окружностей, прямой, проходящей через заданную точку и касающуюся заданной окружности, и т. п. С помощью известных операторов записывается алгоритм решения- геометрических задач.

Одним из путей совершенствования процесса автоматизированного проектирования режущих инструментов является организация оперативного взаимодействия конструктора и ЭВМ. Широкие возможности для этого предоставляют АРМы (автоматизированные рабочие места), оснащенные дисплеями и графопостроителями.

Принцип построения такого диалогового режима заключается в том, что на определенном этапе промежуточная информация в цифровой или графической форме выводится на экран устройства отображения.        

Конструктор оценивает эту информацию и при необходимости вводит соответствующие коррективы. Так, при проектирований фасонных режущих инструментов целесообразно выводить на дисплей изображение профиля детали, что позволяет оценить правильность ввода исходных данных. Одним из элементов диалогового проектирования может быть организация графической подсказки. Например, типовые изображения нормализованных элементов, на основе которых осуществляется проектирование, по мере необходимости могут отображаться на экране. Графическая подсказка также полезна при проектировании инструментов на базе инструментов-аналогов.

С помощью дисплея может быть решена и такая задача, как отображение профиля детали, обработанного спроектированным инструментом, что позволяет оценить переходные кривые, подрезы профиля и вывести заключение о возможности обработки заданной поверхности детали.

Автоматизированная система с использованием диалогового режима позволяет процесс проектирования инструмента вести на высоком уровне, отличающемся присущим человеку творческим началом.

Конструктор-инструментальщик в этом случае должен иметь высокую специальную подготовку, хорошо знать общие принципы проектирования всевозможных инструментов и конструктивные особенности конкретных их видов.

Следует отметить, что ЭВМ не освобождает человека от творческой работы. Развивается теория проектирования инструментов, накапливается производственный опыт их конструирования и эксплуатации, усложняются решаемые задачи. Все это требует от специалистов-ин- струменталыциков умения ориентироваться в алгоритмах проектирования инструментов, дополнять их.

 

 

Смотрите также