Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. №15 2016 г.

104

ского процесса изготовления детали. Традиционно используемые методы связаны либо с большими

временными (естественная релаксация), энергетическими (термическая релаксация) и материальными

затратами (экспериментальный подбор элементов режима и последовательности обработки), либо с

существенными трудностями при обработке маложестких заготовок (поверхностно-пластическое де-

формирование). Весьма перспективным является использование для этой цели энергии ультразвуко-

вого (УЗ) поля. Однако до настоящего времени весьма сложным является определение рационального

места расположения операции релаксации ТОН в технологическом процессе изготовления деталей.

Во многом это связано с необходимостью учета процесса технологического наследования. Последнее

оказывает существенное влияние на уровень ТОН в готовых деталях. Отсутствие теории, практиче-

ских рекомендаций и методик учета наследования затрудняет разработку оптимальных технологиче-

ских процессов изготовления деталей из различных материалов, в том числе труднообрабатываемых,

с заданными эксплуатационными свойствами. Решение данных проблем позволяет повысить точ-

ность обработки, уменьшить длительность технологического цикла и снизить себестоимость изготов-

ления деталей.

Анализ научно-технической и патентной литературы, посвященной лезвийной металлообра-

ботке, как на традиционных, так и высоких скоростях, показывает, насколько многочисленны и слож-

ны протекающие процессы в зоне резания и в динамике оборудовании. Все эти процессы делают ре-

зание сложным, хаотичным, трудно поддающимся управлению, анализу, предсказанию и отысканию

оптимальных решений [2, 3].

В этом хаосе наиболее перспективным выглядит современная высокоскоростная лезвийная

обработка. Высокоскоростная обработка позволяет минимизировать значимость, а то и вовсе исклю-

чать, многочисленные негативные параметры и процессы, протекающие при резании, что значитель-

но упрощает моделирование лезвийной обработки заготовки и соответственно повышает точность

предсказания качества обработанной детали.

Конкурентоспособность в металлообработке и рост уровня технического прогресса в маши-

ностроении, в основном, определяют рост скоростей резания, сокращение времени холостых и рабо-

чих ходов. Все это должно быть направлено на увеличение производительности и качества при изго-

товлении деталей, прежде всего сложной формы.

Основным средством автоматизации механической обработки заготовок для получения дета-

лей сложной формы являются станки с ЧПУ. При этом, одновременно растет и сложность управляю-

щих программ (УП) для их изготовления. В таких условиях CAM-система значительно сокращает

время на технологическую подготовку производства и наладку станков в процессе их эксплуатации.

На сегодняшний день при изготовлении сложнопрофильных нежестких деталей наибольшее

распространение получила высокоскоростная обработка фрезерованием (ВСФ). Учитывая возможно-

сти инструментов из высокодисперсных твердых сплавов вести обработку заготовок из закаленных

сталей, можно утверждать, что обеспечение требуемого качества поверхности, соизмеримого с каче-

ством при электроэрозионной обработке и шлифовании, вполне достижимо с меньшими временными

и энергетическими затратами при меньших значениях теплосиловой напряженности и себестоимости

изготовления.

Высокая скорость съема стружки и мощность тепловых процессов при ВСФ в совокупности с

существенной нелинейностью зависимости силы резания от площади среза и скорости резания при-

водят к возникновению хаотического состояния динамической системы станка. Вследствие этого ди-

намическая система станка становится очень чувствительной даже к незначительным внешним воз-

мущениям, например, к небольшим колебаниям припуска заготовки. Все это приводит к значитель-

ным искажениям траектории формообразования и, как следствие, к снижению качества обрабатывае-

мой поверхности [4], что необходимо учитывать при разработке УП (рис.1).

Современные системы твердотельного моделирования и проектирования УП для станков с

ЧПУ, обладают широкими возможностями для решения задач различного уровня сложности. Приме-

нение синхронных технологий при моделировании, использование типовых элементов в деталях и

заданных пользователем шаблонов обработки, позволяет интуитивно и наглядно модифицировать

конфигурацию моделей и ускорить процесс формирования этапов механообработки. Использование

шаблонов моделирования и эскизов ускоряет процесс представления чертежа детали в её твердотель-

ную модель.