Способ моделирования обработки пространственных поверхностей деталей

(191 ТЕНИЯ ий индустриальАрсеничева 8)ельство ГСГР3/16) 1985,АНИЯ ОБРАБОТКИРХНОСТЕЙ ТАГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОВ Е ДЕ ЛЕЙ(57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для моделирования процесса обработки деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, например, в исследованиях по оптимизации технологических параметров процесса обработки пространственно-сложных поверхностей деталей методом построчного огибания на многокоординатных станках с ЧПУ. Цель изобретения - упрощение реализации эа счет упрощения конструкции моделей и возможности использования универсального оборудования, Способ моделирования осуществляют моделями детали и 9246 А 1 инструмента. Модели инструмента идетали выполняют в виде поверхностей, очерченных кривыми второгопорядка. Кривизна рабочей поверхности моделей детали и инструмента вдвух взаимно перпендикулярных сечениях равны кривизне инструмента идетали. Модели детали и инструмента вводят в контакт друг с другом,ориентируют одну относительно другой так, чтобы угол между взаимноперпендикулярными сечениями с большим и меньшим радиусами кривизныбал равен углу между этими сечениями на детали и инструменте. Рабочиеэлементы на модели инструмента ориентируют идентично рабочим элементамна инструменте. Затем моделям придают относительное движение) идентичное мгновенному относительному движению детали и инструмента в точкеконтакта, которая соответствует точке контакта, условия в зоне котороймоделируются. В качестве поверхностей второго порядка могут использоваться поверхности, допускающиескольжение самих по себе, 1 з.п.ф-лы, 2 ил1449246 Иэобретенц; о ", стг:н к област МалИНОСТРО ЦЦЦ И ;)Г, и.ПО,ЛЬ- зовано дл моде ,1, .гпасса ОбрабОТКИ 1 ЕТгЕ 1гр П цЫХ ПО- верхност 1; л. 1: прицеп, В ИССЛЕЦО.Ц Х , , ГЗ 1;Ц ТЕХ - НОЛОГИЧЕ К.Г".1;е г; обработки пр ги : гц - . ожцх понерхцс стп и 7-,й л.-. ,цос т рочцого о б;и 1," " ., рццце г ных с танк г х1 ель .)о :1 - . ; ,1 че 1 ц . лиэ ации сп .", " 1 о 1 пикс)цструк 1. .":-г и)сти испольэО:ц , .,1,:Обор) -мой поверхностидетали;1, 1, - криволинейные (гауссовы) координатына формообраэуемойповерхности детали, то главные радиусы кривизны г 1,м = к 1 и К д = К, 4 могуг быть определены как корни квадратного урав- цециядт галиН Ой ИЦ Г Г 1" г Понерхц О ги мц торХОД; .,ЦОС Г,п,РПЫ)е задано з 7 Д; Ы ТЕ 1 йб 1,где Х Из ус.г- ",;, ,цц 1 опер, ности Л,ч -, " : "- цар,о ти деглл ." ;яО и рпендикулр.:;: г л 1-цця С11 и Сл е ркц",. "и с впадак С СООТ - г;." ." 21;,1. ПЕРПЕЦ- дикуля рц :21 м" "1 . Зчми С и С .ъ "1) г - ; ерхцостл Д К-ом,. -" " 1, ., :т.1 ус Крпмец)1 К,к;1 ф т 1 ДЕ тали,1 ." 721" ф.". ОтетстВу щим глгК; .,киэз 1и К ., оа)2"ц Д Есп 1),;.л,л,1ЬИ Ь М, Яруссовы коэффициенты соответствеицо первой и второй основных квадрацчцых форм (первой и второй ди 4 ферецциальных форм Гаусса) формообра);емой поверхности детали, вычислениО в точке К.Нольвий корень квадратного уравцсццл (2) соответствует значению радиуса кривизны К4 , а меньший начеци) радиуса кривизны К ) а,мРавенство главных радиусов кричзцы формообраэуемой поверхности детали соответствующим значениямлаецьх радиусов кривизны моделируюей поверхности Л на основаниимг 1 ормулы .йлераГОЕ 1 Е 1 Па(3)4, м й.Д,мгде К 4- текущее значение нормального радиуса кривизны квадрики 1 . в произвольном плоском иормальсм сечении (ке показана),проходящем через точку К под углом Ц к главному сечению С, дает осиоцание утверждать, что в произвольном плоском нормалъиок сечении радиусы кривизны поверхности детали и мОДелиРУюЩей ее вовеВхности Д м будут равны друг другу, Хэ этого следует, что ввволиение квадрики Д соприкасаощейся с поверхностью .;етали гарантированно обеспечивает идентичность друг другу поверхностей детали и Дв диФференциальной окрестОсти точки К с точностью ие . енее чем до членов второго поряд- а малости.Из условия соприкосновения квадрики И л к исходной инструментальОй поверхности И следует что вяаимно и ерп ендикулярные главные с еч ения Г,и Ги (не показаны) исходной инструментальной поверхностисовпадают с соотнетстнуднпими взаимно перпендикулярными главными сечениями С, и С,ммоделирующейповерхности И . Кроме того, гланныеРациУсы КРинизны Би Би исхплной инструментальной поверхности нточности равны соответ .тнующим главным радиусам кривизны Б,ми Бмоделирующей поверхности И . Рслиуравнение исходной инструментальнойповерхности в той же системе декартовых координат, что и уравнение(1); Ч ),уссовы коэффициенты соответственно первой и второй основных квадратичных форм (первой и второй дифференциальных форм Гаусса) формообразующей исходной инструментальной поверхности, вычисленные в точке К (вычисление значений коэффициентов уравнения (5) производится по тем же формулам, что и вычисление коэффициентов уравнения (2),Больший корень квадратного уравнения (5) соответствует значению радиуса кривизны Б, м, а меньший - значению радиуса кривизны Бгде Х, 1., 7. - координаты текуМф -ифщей точки формоо бр аз ующей и сходной инструментальной поверхности;Чц - криволинейныеиф(гауссовы) координаты на формообразующей исходной инструментальной поверхности, то главные радиусы кривизны Б,Б 1 и Б и = Б могут быть определены как корни квадратного уравнения(и 1 м Ми)Б и.м+ (иии + д и2 иМи)Би м+ Еи- и = О, (5) Равенство гпанных радиус-н крндизны формообразуюией исходнсй инс-, -рументальной поверхности соответствующим значениям главных радиусовкривизны моделируютей понерхна тиИ на основании формулы Эйлера1 соя 1,И,м 1 имгде Б- текущее з 1 ачение нормального радиуса кривизны квадрики Ин произвольном плоском нормальномсечении (не показанг , проходящем 15 через точку К под угломк главному сечению С, и , дает основание утверждать, и го и произвольном плоском нормальном сечении радиусы кривизны исходной инструментальной по верхности и моделирующей поверхности И равны друг другу. Из этогоследует, что выполнение понерхностиИм, соприкасающейся с исходной инструментальной поверхностью, гаранти ронанно обеспечивает идентичность од на другой понерхностей инструментаи И и в дифференциальной окрестности точки К с точностью не менее чемдо членов второго порядка малости.30 На модели 1 Им сохраняю 1 неизменной ориентацг рабоч.тх элемснтов 2(реущих кромок, упрочняющих ленточек и т,п.) относительно гланныхсечений С и и Си. Для этогосначала определяют ориентацию главных сечений Г,и Си исходнойинструментальной поверхности относительно координатных 11 и в . и Ч -линий, Ориентация,любого нормального 40 сечения однозначно определяется отношением (Ю,/Л 1) ), значения которого для главных счений С, и и С,;могут быть найдены как корни квадратного уравнения45 (1,1 ГИ )( ") + (Ь Ь/- КИ) - -,-"- + (ГиЬ- ГМи) =50 = 0(7)При ортогональной (1)и, Ч)-параметризации исходной инструментальной поверхности И отношение(йЧи /61)н) определяет величину танГенса уГлаи наклона главных сечений С, и и Ск координатным ликниям. В большинстве случаев (1);Чи)- параметризация поверхности И, какправило, является изогональной,с реяутт.тттрутлтттетт с хорог.тт и ", яттляюттетйся векторной суммой скорости главного движения у ги скорости-Фдвижения подачи чт 1 тттоситегтьттоепод ф 5 движение поверхностей Д и И смрезультирующей скоростти ч 1 по характеру и натравлеттию соответствует мгновенному относительному движению детали и инструмента в ттроттессе мо делируемой обработки. то достигается тем, что при моделировании величина угла б между векторами результирующей скорости тт и первым главным сечением С, а поверхности Дт 4.ц Ь15 назначается в точности равной величине угла между вектором результирующей скорости Ч и первым главным сечением С, 4 обрабатываемой детали, а модуль вектора относительной ско рости (Ч р ( одинаков как при моделировании, так и в процессе обработки.Из изложенного следует, что по предлагаемому способу относительное движение моделируютттих поверхностей 25 Ди И, идентично мгновенному относительном" движению детали и инструмента в процессе моделируемой обработки.Моделирование процесса обработки 30 деталей, ограниченных поверхностями сложной формы, в ряде случаев может быть произведено поверхностями Дм и И , одна из которых, либо одновременно обе, допускают скольжение самих по себе. В самом общем случае такие поверхности должны представлять собой винтовые поверхности постоянного шага. Если винтовой поверхности придать винтовое движение вдоль 40 ее оси с параметром движения, равным по величине и направлению винтовому параметру самой поверхности, то получим огибающую последовательных положений исходной винтовой по верхности, причем огибающая и исходная винтовая поверхности окажутся взаимно конгруэнтными, Следовательно, такая квадрика допускает скольжение, самой по себе. 50Частным случаем поверхностей,допускающих скольжение самих по себе, являются поверхности вращения (для них винтовой параметр равен нули) и цилиндрические поверхности (для них винтовой параметр равен бесконечности). Еще более частными случаями поверхностей, допускающихскольжение самих по себе, будут плоскость, сфера, круглые конус и цилиндр и др.Вттполнение моделирующих поверхностей Ди И(одной или одновременно обеих) в виде поверхчостей,допускающих скольжение самих по себе, позволяет упростить технологиюизготовления моделей, а в ряде случаев перейти,от мгновенных относителытьтх движений поверхностей Д иИк непрерывным их относительнымдвижениям, чем может быть достигнуто повышение эффективности моделирования,При исследовании процесса обработки сложных поверхностей деталейуказанную информацию можно использовать следующим образом. Дпя выбранной точки на сложной поверхностидетали изготавливают модель деталИтак, чтобы главные кривизны рабочейповерхности модели были в точностиравны главным кривизнам обрабатываемой сложной поверхности детали (этодостигается при аппрЬксимации слоткной поверхности детали в точке еекасания с инструментом поверхностьювторого порядка), Модель детали изготавливают иэ того же и так жепредварительно обработанного материала, что и деталь, Аналогично получают и модель используемого режущего инструмента. После этого модели детали и инструмента вводят вконтакт друг с другом, соответствующим образом ориентируют друг относительно друга путем поворота вокруг контактной нормали так, чтобыугол между первыми (или, что то жесамое, между вторыми) главными секущими плоскостями моделирующих поверхностей бып в точности равен углу между первыми (или вторыми)главными секущими плоскостями моделируемых поверхностей детали и инструмента. Затем моделям придают относительное движение, идентичное мгновен.ному относительному движению деталии инструмента в той их общей точке( точке контакта), условия обработки в окрестности которой моделируется. В процессе и после реализациитакого способа моделирования можнопроизводить измерения температур взоне резания, сил резания, величиныизноса режущих кромок инструмента(его модель ), шероховатости обработанной рабочей поверхности модели9детали, исследовать ми144 9246 1 Овать микроструктуруи остаточные напряжениярабатываемой детаостном слое моделиия в приповерх- такта при Об абаб етали в точке ихКОНели детали и дра отке и пе емПоскольку в СООТВЕТСТВИИр, с трочк амиМИ С ПЕРИОа ремещаютг аемымс предла- нами дической подачейспособом моделирорования п о5 строчку О тса обработки сложньр ес- тем, что с1 личаю щийсяожных поверхностейс целью упрощения едеталей формы рабочиции способа вия реалиэара очих поверхностейа, в качестве лове хприменяемых моделей сконтактирующейрхности,с очень высокойе с моделью инстстепенью точности заменяют е,та, используюуют пове хнр умен",ные сложные иредль деталир ность моделие поверхносги деталтали, при этом модеинст румента, а относителеп ни и д ет али вып олня юели инструменттательная ориенют в виде ловетация и кинематика резания при мот ей, Оч ерч енн ых кривыми вто огорхносделиров анни идентирядка, первуютичны относительнойиэ которых б ториентации и кинематнои поверхность сематике резания всоприкасающуюся срЕаЛЬНОМ ПрОцЕССЕ Об б жО работки слож15 Рументом а другую - ся с инстповерхностиО б жнои хе их кдеталью в точидетали, то все иэмере- ыконтакта при об бя, проведенные начие элементыра отке рабоа моделях, с высоы на модели инсткой степенью точсо- ориентируюттрументачности будут отрат относительно взкать условия и отра- и ерпендиквзаимноротекания процесса обулярных сечений с бработки реальной ео - 2 о и меньщим ас ольшимдетали реальнымрадиусом кривизныинструментом.тично рабочы иденочим элементам инса перемещениенструмента,Фие модели инстормула и бн о сит ель норумента отэ о р е т е н и я венному откосдетали - и ед нгично мгно 1. Способ модел25 детали и иому относительному пе емр ещениюделирования об аботинструмента в ипространственных пове хнпроцессе облей пикоповерхностей детатки в точке их контакта.при котором модель инст2, Способ по и,1ориентируют относителинструмент а ш нисяи., отличаюельно контактитем, что в качеерхности идентичсте моделей ичестве покению инст мед ично поло О КОстииспользуют нове хструмента относительно бости, допускающие скоРьно о -олькение самих1449246 Составитель М.КольбичТехред М,Дидык Корректор В.Гнрняк Редактор Н.Тупица Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ 6905/ Тирах 880 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5