Наукові статті
Важливим завданням машинобудування є вдосконалення виробництва. Для цього необхідно покращувати технологію виробництва , шляхом введення прогресивних методів отримання заготовок , вдосконалення їх механічної обробки. Також потрібно пам'ятати про зниження собівартості виробництва продукції і підвищення продуктивності праці . Впровадження безлюдних , безвідходних та енергозберігаючих технологій , економія сировини та енергетичних ресурсів , вдосконалення обладнання дозволять підвищити довговічність виробів і безвідмовність його роботи.
Сьогодні для досягнення успіху на ринку промислове підприємство змушене працювати над скороченням терміну випуску продукції, зниженням її собівартості і підвищенням якості. Стрімкий розвиток комп'ютерних та інформаційних технологій призвело до появи CAD / CAM-систем, які є найбільш продуктивними інструментами для вирішення цих завдань.
Під CAD-системами (computer-aided design - комп'ютерна підтримка проектування) розуміють програмне забезпечення, яке автоматизує працю інженера-конструктора і дозволяє вирішувати завдання проектування виробів та оформлення технічної документації за допомогою персонального комп'ютера.
САМ-системи (computer-aided manufacturing - комп'ютерна підтримка виготовлення) автоматизують розрахунки траєкторій переміщення інструменту для обробки на верстатах з ЧПК і забезпечують видачу керуючих програм за допомогою комп'ютера.
Розвиток CAD / CAM - систем триває вже кілька десятиліть. За цей час відбулося деяке поділ , або, точніше, «ранжування» систем на рівні . З'явилися системи верхнього , середнього і нижнього рівнів . Системи верхнього рівня володіють величезним набором функцій і можливостей , але з ними важче працювати . Системи нижнього рівня мають досить обмежені функції , але дуже прості у вивченні . Системи середнього рівня - це «золота середина ». Вони забезпечують користувача достатніми для вирішення більшості завдань інструментами, при цьому не складні для вивчення і роботи .
Загальна схема роботи з CAD / САМ-системою
Етап 1. У CAD-системі створюється електронне креслення або ЗD – модель деталі.
Етап 2. Електронний креслення або ЗD – модель деталі імпортується в САМ– систему. Технолог-програміст визначає поверхні і геометричні елементи, які необхідно обробити, вибирає стратегію обробки, ріжучий інструмент і призначає режими різання. Система робить розрахунки траєкторій переміщення інструменту.
Етап 3. У САМ-системі здійснюється верифікація (візуальна перевірка) створених траєкторій. Якщо на цьому етапі виявляються які-небудь помилки, то програміст може легко їх виправити, повернувшись до попереднього етапу.
Етап 4. Фінальним продуктом САМ-системи є код керуючої програми. Цей код формується за допомогою постпроцесора, який форматує КП під вимоги конкретного верстата і системи ЧПУ. [1, с. 160]
Так, метою виконаної роботи було удосконалення технологічного процесу виготовлення конічного шнека змінного кроку, застосування енерго-ефективних технологій і більш економічного методу отримання готової деталі. Мета була досягнута за допомогою застосування CAD-CAM систем фірми Delcam.
Конічний шнек змінного кроку застосовується в ракетоносіях для нагнітання рідкого пального в паливну систему. Конструкція даного шнека за рахунок своєї геометрії забезпечує подачу пального під високим тиском. Дана деталь тягне за собою значні витрати на її виготовлення . Так , початково для виконання даної деталі було розроблено окреме обладнання та пристосування , що для програми випуску 24 деталі на рік є економічно недоцільним, але необхідним кроком. Так само виконання даної деталі вимагало значна кількість перевстановити, що в свою чергу знижувало точність виготовлення деталі.
Згідно схеми роботи з CAD / САМ-системою і була розроблена керуюча програма для обробки конічного шнека змінного кроку під обробний центр Multicut 500T.
На першому етапі виконання роботи була розроблена поверхнева 3D модель конічного шнека змінного кроку в CAM-системі фірми Delcam - PowerSHAPE. Поверхнева модель дуже схожа на каркасну. Уявіть собі, що між гранями каркасною моделі натягнута тонка тканина. Це і буде поверхневою моделлю. Таким чином, будь-який виріб може бути представлено у вигляді набору обмежуючих поверхонь. 3D модель конічного шнека змінного кроку розроблена в середовищі PowerSHAPE представлена на малюнку 1.
На другому етапі ЗD – модель шнека була імпортована в CAM – систему FeatureCam . Delcam FeatureCam – це зручна і проста у використанні CAM –система, призначена для токарних , токарно–фрезерних і електроерозійних верстатів з ЧПК. За допомогою Delcam FeatureCam був виконаний підбір ріжучого інструменту, складена траєкторія руху ріжучого інструменту, проведена імітація обробки заготовки на моделі обробного центру і складена перша частина керуючої програми по створенню конічного шнека змінного кроку, що включає в себе токарну обробку внутрішньої і зовнішньої фасонної поверхні деталі. Інтерфейс і момент процесу імітації обробки представлений на малюнку 2.
Після виконання токарної обробки, згідно технологічного процесу виготовлення деталі, потрібна обробка фасонної поверхні лопатей шнека. У базовому варіанті виготовлення деталі фрезерна обробка виконувалася на фрезерно-копіювальному верстаті. Для удосконалення процесу виготовлення деталі так само був застосований обробний центр Multicut 500T, що дозволяє виконувати 5-осьову обробку деталей.
При 5-координатному фрезеруванні інструмент може обробляти поверхню деталі торцевої або бічною частиною. При такій обробці зазвичай використовують кінцеві сферичні фрези, тому в першому випадку контакт інструмента з оброблюваною поверхнею буде точковим, а в другому - лінійним.
Керуючі програми для багато-осьової обробки створюються виключно за допомогою CAD / CAM-систем. Найчастіше технологу-програмісту доводиться будувати додаткові напрямні поверхні і обмежувати кут нахилу різального інструменту. Для отримання коректної програми потрібне ретельне налаштування постпроцесора, створення якого може обійтися підприємству досить дорого.
Так, для розробки керуючої програми для фрезерної обробки була застосована більш потужна CAM-система Delcam PowerMILL. PowerMILL – лідируюча в світі САМ-система для обробки поверхонь складних форм, що зустрічаються в аерокосмічній, автомобільній та верстато-інструментальній промисловостях і при виробництві медичного обладнання.
Програма Delcam PowerMILL дозволила розробити складну траєкторію обробки лопатей, представлену на малюнку 3,
виконати імітацію обробки на обробному центрі, результат фрезерної обробки представлений на малюнку 4,
і в результаті створити керуючу програму для обробки на обробному центрі Multicut 500T. Частковий керуючої програми для обробного центру представлено нижче:
%
OShnek_red(FILENAME=Shnek_red)
N20 G21 G40 G90 G80
N25 G28 U0
N30 G28 W127.0
N35 T101
N40 M8
N45 G97 S549
N50 G0 X0. Z2.54 M4
N55 G83 X0 Z-194.406 Q1300 F0.
N60 G80
N65 G28 U0
N70 G28 W127.0
N75 T202
N80 G97 S359
N85 Z2.54 M4
N90 G1 Z-7.459 F0.
N95 G0 Z2.54
N100 G28 U0
N105 G28 W127.0
N110 T303
N115 G92 S4500
N120 G96 S170
N125 X7.92 Z2.54 M4
N130 G71 U5.08 R0.635
N135 G71 P140 Q200 U-0.254
В результаті виконаної роботи був вдосконалений технологічний процес виготовлення деталі, розроблена 3D-модель конічного шнека змінного кроку, проведена імітація обробки та розроблені керуючі програми для токарної та фрезерної обробки заготовки.
Застосування даного вдосконалення спричинило за собою значні вигоди, а саме значно скоротилася кількість перезакріплень деталі з більш ніж 15 до 5, що в свою чергу дозволило збільшити точність виконання, зменшилася кількість робочих агрегатів, застосовуваного різального інструменту, а так само час виготовлення деталі. В результаті застосування обробного центру кількість робітників для виготовлення даної деталі скоротилася втричі, так само з'явилася можливість залучення до роботи менш кваліфікованого персоналу.
У підсумку, можна сказати, що всі перераховані вище фактори спричиняють значну фінансову вигоду, до чого і прагне сучасна економіка. Застосування верстатів з ЧПК і CAD/САМ систем є важливим кроком до ефективного і економічного виробництва.
Література:
1. Ловыгин А. А., Теверовский Л. В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM-система. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 280 с.
Наукові керівники: кандидат технічних наук Гришин В. С.
старший викладач Ласкін В. М.
Автор: Володько Євгеній Григорович,
м. Дніпропетровьк, вул. Шахтинська ?53, 49045,
тел.: +380965874484,
E-mail: yevhenii_volodko@mail.ru,
НМетАУ, каф. технології машинобудування,
студент, магістрант.
Вгору: Наукова робота студентів