Помощь студентам в учебе
Моделирование точности отработки траектории движения при обработке на станках с ЧПУ
|
Введение.9
Глава 1. Литературный обзор. 11
Глава 2. Создание трехмерной кинематической модели станка. 28
2.1. Подготовка трехмерной модели.28
2.2. Настройка кинематической модели.29
2.3. Создание драйвера станка.38
Глава 3. Обработка детали в nx..43
Глава 4. Разработка математической модели погрешности положения точки обрабатываемой поверхности.56
4.1. Построение координатного кода формообразующей системы. 56
4.2. Построение функции формообразования.. 59
4.3. Расчет погрешности положения точек обрабатываемой поверхности...62 Глава 5. Определение численных значений отклонений от геометрической точности фрезерных станков.66
5.1. Общая информация.66
5.2. Определение отклонения от прямолинейности перемещения по осям..68
5.3 определение отклонения от перпендикулярности направления поперечного перемещения рабочего стола к направлению его продольного перемещения. 72
5.4. Перпендикулярность оси вращения шпинделя к рабочей поверхности стола.73
5.5. Радиальное биение конического отверстия шпинделя..75
5.5.1. Определение влияния радиального биения фрезы на точность обработки.77
5.6. Осевое биение шпинделя..81
5.7. Измерение точности позиционирования станка. 83
Глава 6. Комбинированный анализ точности станка. 89
6.1. Анализ точности обработки NX CAM.89
6.2. Определение погрешности координаты точки с использованием математической модели.. .91
6.3. Заключение...93
Заключение .95
Список Использованной литературы. 97
Глава 1. Литературный обзор. 11
Глава 2. Создание трехмерной кинематической модели станка. 28
2.1. Подготовка трехмерной модели.28
2.2. Настройка кинематической модели.29
2.3. Создание драйвера станка.38
Глава 3. Обработка детали в nx..43
Глава 4. Разработка математической модели погрешности положения точки обрабатываемой поверхности.56
4.1. Построение координатного кода формообразующей системы. 56
4.2. Построение функции формообразования.. 59
4.3. Расчет погрешности положения точек обрабатываемой поверхности...62 Глава 5. Определение численных значений отклонений от геометрической точности фрезерных станков.66
5.1. Общая информация.66
5.2. Определение отклонения от прямолинейности перемещения по осям..68
5.3 определение отклонения от перпендикулярности направления поперечного перемещения рабочего стола к направлению его продольного перемещения. 72
5.4. Перпендикулярность оси вращения шпинделя к рабочей поверхности стола.73
5.5. Радиальное биение конического отверстия шпинделя..75
5.5.1. Определение влияния радиального биения фрезы на точность обработки.77
5.6. Осевое биение шпинделя..81
5.7. Измерение точности позиционирования станка. 83
Глава 6. Комбинированный анализ точности станка. 89
6.1. Анализ точности обработки NX CAM.89
6.2. Определение погрешности координаты точки с использованием математической модели.. .91
6.3. Заключение...93
Заключение .95
Список Использованной литературы. 97
Машиностроение является очень важной и в то же время сложной областью науки. От уровня его развития зависит благосостояние как отдельных государств, так и всего общества в целом.
Механическая обработка является ключевым процессом в машиностроении. От него зависит качество получаемой продукции, и уровень удовлетворенности конечного потребителя.
Процесс механической обработки деталей на металлорежущем станке заключается в формировании идеальных геометрических поверхностей. Эти поверхности, в свою очередь, образуются за счет формообразующих движений узлов металлорежущего станка. Траектория движения задается за счет подвижных кинематических пар, управляющей программы, копира и других управляющих воздействий.
На процесс механической обработки неизбежно влияют различные возмущения, которые создают погрешности обработки. Они формируются под влиянием различных физических источников (геометрических, силовых, температурных факторов) и приводят к нарушению относительного положения и перемещения узлов станка, в том числе и рабочих органов. То есть появляются малые перемещения и повороты рабочих органов, которые приводят к нарушению точности выполнения формообразующих движений, и, как следствие приводят к тому, что реальное положение режущей кромки инструмента оказывается отличающимся от заданного, а следовательно, приводят к нарушению точности образования производящих линий и геометрических поверхностей. Эти малые перемещения и повороты будут называться неорганизованными перемещениями.
В данной работе рассматриваются неорганизованные перемещения, возникающие только под действием геометрических факторов. К ним относятся:
1. Погрешности изготовления деталей несущей системы станка.
2. Погрешности монтажа элементов и узлов станка.
3. Износ деталей станка.
Неорганизованные перемещения, возникающие под действием этих факторов, практически можно выявить с помощью испытаний (измерений). Целью испытаний является определение величин неорганизованных перемещений и сравнение их с допуском. Допуски назначаются с целью ограничения влияния этих перемещений на точность обрабатываемых поверхностей. Путем периодического контроля можно отследить развитие погрешностей и принять меры по снижению возмущающих факторов [1].
Развитие компьютерных технологий позволяет производить симуляцию обработки на виртуальной модели станка. Это позволяет снизить экономические затраты на подготовку производства, за счет предварительного обнаружения ошибок и прочих негативных факторов. При проведении подобной симуляции также есть возможность оценить точность получаемой детали, и в дальнейшем, принять решение о целесообразности ее изготовления.
Целью данной работы является анализ точности обработки на станке за счёт комбинирования моделирования выходной точности матричным методом и симуляции обработки в NX с использованием кинематической модели станка.
Механическая обработка является ключевым процессом в машиностроении. От него зависит качество получаемой продукции, и уровень удовлетворенности конечного потребителя.
Процесс механической обработки деталей на металлорежущем станке заключается в формировании идеальных геометрических поверхностей. Эти поверхности, в свою очередь, образуются за счет формообразующих движений узлов металлорежущего станка. Траектория движения задается за счет подвижных кинематических пар, управляющей программы, копира и других управляющих воздействий.
На процесс механической обработки неизбежно влияют различные возмущения, которые создают погрешности обработки. Они формируются под влиянием различных физических источников (геометрических, силовых, температурных факторов) и приводят к нарушению относительного положения и перемещения узлов станка, в том числе и рабочих органов. То есть появляются малые перемещения и повороты рабочих органов, которые приводят к нарушению точности выполнения формообразующих движений, и, как следствие приводят к тому, что реальное положение режущей кромки инструмента оказывается отличающимся от заданного, а следовательно, приводят к нарушению точности образования производящих линий и геометрических поверхностей. Эти малые перемещения и повороты будут называться неорганизованными перемещениями.
В данной работе рассматриваются неорганизованные перемещения, возникающие только под действием геометрических факторов. К ним относятся:
1. Погрешности изготовления деталей несущей системы станка.
2. Погрешности монтажа элементов и узлов станка.
3. Износ деталей станка.
Неорганизованные перемещения, возникающие под действием этих факторов, практически можно выявить с помощью испытаний (измерений). Целью испытаний является определение величин неорганизованных перемещений и сравнение их с допуском. Допуски назначаются с целью ограничения влияния этих перемещений на точность обрабатываемых поверхностей. Путем периодического контроля можно отследить развитие погрешностей и принять меры по снижению возмущающих факторов [1].
Развитие компьютерных технологий позволяет производить симуляцию обработки на виртуальной модели станка. Это позволяет снизить экономические затраты на подготовку производства, за счет предварительного обнаружения ошибок и прочих негативных факторов. При проведении подобной симуляции также есть возможность оценить точность получаемой детали, и в дальнейшем, принять решение о целесообразности ее изготовления.
Целью данной работы является анализ точности обработки на станке за счёт комбинирования моделирования выходной точности матричным методом и симуляции обработки в NX с использованием кинематической модели станка.
Процесс подготовки производства является достаточно трудоемким и дорогостоящим. Для обработки заготовке на станке с ЧПУ необходимо написать управляющую программу, и испытать ее. Сделать это можно как вручную, так и автоматически. В рамках данной работы была создана кинематическая модель станка, позволяющая производить симуляцию обработки, и драйвер станка, позволяющий генерировать управляющую программу обработки в виде машинного кода. Это позволило сгенерировать g- код с управляющей программой, и провести симуляцию обработки. В ходе симуляции будет полностью проверена программа обработки, и выявлены возможные ошибки, или столкновения. На производственное оборудование останется только загрузить проверенную программу, и приступить к обработке заготовок. По окончанию симуляции была выявлена погрешность формообразования станка.
Однако, размеры детали, полученной после симуляции и после реальной обработки на станке будут отличаться. Это связано с тем, что в процессе механической обработки деталей на металлорежущем станке на точность формообразующих движений влияют погрешности геометрической точности станка, а также внешние возмущающие факторы. Данную разницу в номинальных и действительных размерах необходимо свести к минимуму. С этой целью были проведены контрольные испытания геометрической точности станка, и выявлены показатели точности.
Для определения конкретных значений отклонения была разработана математическая модель. Она позволяет определить погрешность положения точек обрабатываемой поверхности. Это происходит за счет матричных расчетов, с учетом полученных в ходе измерения погрешностей геометрической точности станка.
При комбинировании полученных погрешностей была получена общая погрешность станка.
В результате данной работы была сформирована и получена методика, позволяющая анализировать точность обработки на трехкоординатном фрезерном станке, за счет выявления с расчета значения погрешности обработки станка. Данная методика позволяет еще на этапе написания управляющей программы сделать заключение о пригодности конкретного станка к обработке требуемой поверхности с требуемой точностью. Это позволяет экономить значительную часть средств и времени в процессе подготовки производства.
Однако, размеры детали, полученной после симуляции и после реальной обработки на станке будут отличаться. Это связано с тем, что в процессе механической обработки деталей на металлорежущем станке на точность формообразующих движений влияют погрешности геометрической точности станка, а также внешние возмущающие факторы. Данную разницу в номинальных и действительных размерах необходимо свести к минимуму. С этой целью были проведены контрольные испытания геометрической точности станка, и выявлены показатели точности.
Для определения конкретных значений отклонения была разработана математическая модель. Она позволяет определить погрешность положения точек обрабатываемой поверхности. Это происходит за счет матричных расчетов, с учетом полученных в ходе измерения погрешностей геометрической точности станка.
При комбинировании полученных погрешностей была получена общая погрешность станка.
В результате данной работы была сформирована и получена методика, позволяющая анализировать точность обработки на трехкоординатном фрезерном станке, за счет выявления с расчета значения погрешности обработки станка. Данная методика позволяет еще на этапе написания управляющей программы сделать заключение о пригодности конкретного станка к обработке требуемой поверхности с требуемой точностью. Это позволяет экономить значительную часть средств и времени в процессе подготовки производства.