ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ современного состояния моделирования токарных станочных систем 6
1.1 Анализ методик моделирования процесса формообразования. 6
1.1.1 Методика моделирования процесса формообразования, построенная на основе классических теории резания и моделей учета погрешностей 6
1.1.2 Методика моделирования процесса формообразования,
построенная на основе геометрического образа 7
1.1.3 Моделирование обработки партии деталей на основе
процессного подхода 10
1.1.4 Методика моделирования процесса формообразования,
построенная на основе двухполюсной схемы формообразования 11
1.2 Состав токарного станка 14
1.3 Аффинные преобразования 27
1.4 Правила работы с матрицами 33
1.5 Анализ главы и постановка задач 36
2 Разработка методики моделирования станочной системы с учетом реальных отклонений узлов токарного станка без учета динамических составляющих 40
2.1 Иерархическое представление токарной станочной системы 40
2.1 Методика моделирования сопряжения 43
2.2 Математическая модель 48
2.3 Разработка информационной модели 54
3 Разработка программного обеспечения 62
3.1 Алгоритм моделирования узла 62
3.2 Алгоритм моделирования станка 66
3.3 Выбор среды программирования 69
3.4 Разработка программного обеспечения 74
3.5 Инструкция пользователя 81
3.6 Анализ адекватности моделирования в программе 91
3.6.1 Отсутствие погрешностей 92
3.6.2 Отклонения передней бабки 93
3.6.3 Биение подшипников 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ А 105
Обработка металла резанием - это вид обработки поверхностей металлических деталей путем снятия стружки инструментом. К этому виду обработки относятся операции точения, сверления, фрезерования, шлифования и многие другие. Обработка металла резанием занимает ведущую позицию по применяемости в различных сферах производств. Стоит отметить, что этот вид обработки активно применяется в машиностроении, самыми распространенными операциями в этой сферы являются именно операции точения и фрезерования.
В настоящее время в связи со стремительным развитием технологий остро стоит проблема повышения точности изготовления деталей. Большинство современных систем компьютерного моделирования опираются на идеальную станочную систему. Это значит, что при расчете нет возможности задать какую-либо неточность станка, либо сделать учет погрешностей.
В настоящей работе будет рассмотрен токарный станок, потому что он является станком общего вида, описывающим конструкцию большинства видов станков, достаточной сложности, иначе говоря, большинство станочных систем будут иметь более простую, либо схожую по сложности конструкцию, кроме того, это один из наиболее распространенных типов станков, применяемых в машиностроении.
Исходя из выше сказанного целью работы можно определить: повышение степени точности моделирования процесса формообразования при наружном цилиндрическом точении на токарно-винторезных станках за счет учёта реального состояния узлов станочной системы (включая заготовку) и точности их сопряжения, но без учёта отклонений, вызванных динамическими процессами связанных с процессом резания.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Проанализировать существующие системы моделирования процесса формирования поверхности детали.
2) Определить наиболее перспективную методику моделирования формирования поверхности детали с учетом реального состояния узлов станочной системы.
3) Разработать иерархическое представление токарной станочной системы для учета влияния реального состояния узлов станочной системы на формируемую поверхности детали.
4) Разработать методику моделирования сопряжения узлов токарной системы с учётом их реальных поверхностей контакта.
5) Разработать математическую модель токарного станка для моделирования взаимного положения заготовки и инструмента в процессе обработки.
6) Разработать функциональную модель алгоритма получения поверхности детали с учетом неточности изготовления узлов станочной системы.
7) Разработать алгоритм моделирования единичного узла станочной системы с учетом ее реального состояния.
8) Разработать алгоритм моделирования станочной системы с учетом реального состояния её узлов.
9) Выбрать программное обеспечение для апробации предложенной методики и разработанных алгоритмов.
10) Апробировать предложенную математическую модель формирования поверхности детали.
11) Сформировать инструкцию пользователя разработанной программы для моделирования процесса формообразования при наружном цилиндрическом точении на токарно-винторезных станках за счет учёта реального состояния узлов станочной системы (включая заготовку) и точности их сопряжения, но без учёта отклонений, вызванных динамическими
процессами связанных с процессом резания.
Целью проведения данной работы было повышение степени точности моделирования процесса формообразования при наружном цилиндрическом точении на токарно-винторезных станках за счет учёта реального состояния узлов станочной системы (включая заготовку) и точности их сопряжения, но без учёта отклонений, вызванных динамическими процессами связанных с процессом резания.
В первую очередь для достижения поставленной цели был проведен анализ существующих системы моделирования процесса формирования поверхности детали, в результате чего был определен самый прогрессивный метод моделирования станка, который был взят за основу разработанной методики моделирования.
Затем было предложено иерархическое представление токарной станочной системы, на основе которого была разработана методика моделирования сопряжения узлов токарной системы с учётом их реальных поверхностей контакта. Так же была разработана математическая модель токарного станка для моделирования взаимного положения заготовки и инструмента в процессе обработки.
Следующим этапом работы является разработка программного обеспечения. Для решения данной задачи были разработаны: функциональная модель получения поверхности детали, алгоритм моделирования единичного узла станочной системы и алгоритм моделирования станочной системы с учетом реального состояния её узлов. Благодаря этому стало возможна апробация разработанной методики моделирования.
Заключением стала демонстрация работы разработанного программного обеспечения, на основе которого были сделаны выводы, что многочисленные факторы, влияющие на точность изготовления детали, по- разному влияют на итоговый профиль поверхности. Совокупность таких факторов создает практически бесконечный набор вариантов отклонения от идеального профиля детали. Это позволяет сделать вывод что изучение влияния реального состояния узлов станочной системы является перспективным направлением, способствующим повышению точности изготовления деталей методом резания.
Стоит отметить, что разработанная системы может значительно облегчить анализирование зависимости получаемого профиля детали от реального состояния каждого из узлов станочной системы в отдельности, либо в совокупности нескольких узлов, система может применяться для прогнозирования отклонений итогового профиля детали
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
