АЛГОРИТМ ГЕНЕРАЦИИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

THE GENERATION ALGORITHM OF THE CONTROL PROGRAM

Andrei Stativko

Professor and Candidate Technical Sciences of the Belgorod Shukhov State Technological University

Russia, Belgorod

Ilya Saranchuk

student of the Belgorod Shukhov State Technological University

Russia, Belgorod

Irina Panisheva

student of the Belgorod Shukhov State Technological University

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

Рассмотрен алгоритм управляющей программы для управления оборудованием, при наличии информации о состоянии припуска и шаблона профиля получаемой поверхности

ABSTRACT

The algorithm of the control program to control equipment, if available information about the state of the chip, and the pattern profile of the resulting surface

Ключевые слова: Автоматизация, профиль, припуск, производство, обработка, станок, траектория, поверхность.

Keywords: Automation, profile, stock, manufacture, processing, machine, trajectory, surface.

Автоматизация технологической подготовки производства включает в всебя разработку управляющей программы для управления оборудованием. Информация о состоянии припуска и шаблон профиля получаемой поверхности позволяют автоматизировать сам процесс создания программы управления оборудованием при снятии припуска на основании данных автоматической визуальной оценки геометрии требуемого профиля [1]. Исходный профиль для генерации управляющей программы представлен в ГОСТ 10791–2011, его вариант графического представления приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Профиль восстанавливаемого колеса

Перед анализом алгоритма управления станочным модулем по восстановлению ж/д колёс, необходимо четко определить требования к процессу получения поверхности. Придерживаясь этих требований можно создать наиболее эффективный алгоритм [2].

На рисунке 1 показан профиль колеса, который можно получить, используя многопроходную обработку, когда припуск снимается за несколько проходов. При этом траектории разорваны и не соответствуют контуру, а соответствует ему только последняя. Фаски, например можно выполнять сразу после получения криволинейных поверхностей, а участок 0–8 по траектории, направленной от оси вращения детали, с последующим чистовым проходом. Аналогично можно получить и другие участки. На рисунке 2.9 представлено движение инструмента по внутреннему радиусу.

В любом случае режущий инструмент движется по эквидистанте, определяемой от центра радиуса обрабатываемой поверхности. [3]. Величина этого радиуса определяется как Re=R+r, где R – получаемый радиус, мм; r– радиус режущей пластины, мм. Следовательно, перемещение режущей пластины определяется из условия касания окружности с радиусом r с окружностью с радиусом r1, т.е. следующего положения инструмента. Если задать условие, что за абсолютную систему координат следует принять начало радиуса R, то координаты радиуса с центром Oc можно вычислить по формуле: zc=Rz+ Zc и  xc=Rx+xc. Вычисляем высоту гребешка, мм:

                                        ,                                       (1)

где R – радиус интерполяции, мм;

r – радиус режущей пластины;

OcOс1 – расстояние между начальным и конечным положениями радиуса режущей пластины, мм.

Расстояние OcOc1 можно определить из условия:

                                                                                              (2)

где x, z – величина шага, мм, по соответствующей оси. Отсюда выражение 2 приобретает следующий вид:

                                                                                           (3)

Рисунок 2.  Образование гребешков при обходе наружного радиуса

Более точно величину гребешка h можно определить выражением:

                                                           (4)

На рисунке 3 показано образование гребешков при обходе внутреннего радиуса.

Произведя расчеты высоты гребешка для внутреннего и внешнего радиусов, получим выражение:

                                                             (5)

Таким образом, в зависимости от требований по допустимой шероховатости можно назначать предельно допустимую величину шага интерполятора.

Рисунок 3.  Образование гребешков при обходе внутреннего радиуса

Для получения окончательного алгоритма необходимо разбить профиль восстанавливаемого колеса на участки, предварительно произведя пересчёт всех координат, представленных в ГОСТ 10791–2011 в систему координат станка.  Представленную в ГОСТ координату Y преобразуем в координату X, а X в координату Z станка. При этом следует учесть обозначенные на рисунке 4 дополнительные точки профиля как опорные.

Рисунок 4. Разбивка профиля колеса на участки для пересчёта координат

Не смотря на то, что большая часть координат опорных точек профиля представлена в ГОСТ, некоторые придётся вычислить. Для этой цели следует воспользоваться геометрическими построениями, например в ADEM 9.0st, представленными на рисунке 5. Результаты, полученные с использованием геометрических построений приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты, полученные с использованием геометрических построений

При наличии возможности снятия припуска за один проход, на следующем проходе участка возможно назначение другой подачи с целью быстрого прохождения участка, если на нем отсутствует припуска, что легко реализовать в современных приводах оборудования[4]. Данная ситуация показана на рисунке 5.

Рисунок 5.  Траектории движения инструмента

На участке траектории 1–7 величина припуска превышает допустимую глубину резания, значит для снятия припуска на этом участке требуется выполнение двух проходов, а величина припуска на участке траектории 7– 11 не превышает допустимую глубину резания, следовательно на этом участке достаточно одного прохода. Исходя из этого, можно сделать заключение, что выполнение двойного прохода с рабочей подачей на участке 7–11 не требуется, а при выполнении второго прохода может превышать рабочую в два три раза. Если используется более быстрая подача, необходимо оценить вероятность возникновения дополнительных гребешков и их высоту. Теоретически на участке 7–11 инструмент выполняет второй проход уже над поверхностью, но практически, ввиду погрешности позиционирования, он может отклоняться по оси X, величина шага позиционирования и определяет эту погрешность. В случае, если припуск отсутствует, подачу на чистовом проходе можно назначать из условия не превышения допустимой высоты гребешков согласно выражению

                                                                                                 (6)

где n – число оборотов шпинделя, об/мин; h – допустимая величина гребешков, мм; r – радиус режущей пластины, мм.

При завершении выполнения каждого прохода происходит возврат инструмента в исходную точку начала обработки. Это выполняется после каждого прохода, за исключением последнего, следовательно:

                                            (7)

Отсюда считаем, что траектория возврата действительна для всех проходов, за исключением последнего, так как в этом случае осуществляется отвод инструмента.

После получения модели, описывающий процесс снятия припуска, можно приступить к построению алгоритма генерации управляющей программы, как это описано в [5].

Список литературы:

1. Блудов А.Н., Жуков Е.М., Чепчуров М.С. Устройство оперативной бесконтактной диагностики отклонения профиля колеса железнодорожного. Механики XXI века. 2014. № 13. С. 139-144.
2. Блудов А.Н., Жуков Е.М., Чепчуров М.С. Способы проекционной оценки геометрии объектов в машиностроении и их реализация. Белгород, 2015.
3. Блудов А.Н., Чепчуров М.С. Восстановление поверхностей катания железнодорожного оборудования с использованием адаптивного управления. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2012. № 8. С. 24-26
4. Жуков Е.М., Тюрин А.В., Чепчуров М.С. Структурная схема управления приводами технологического комплекса. Технические науки - от теории к практике. 2013. № 29. С. 85-92.
5. Погонин А.А., Старостин С.В., Схиртладзе А.Г., Чепчуров М.С. Технология ремонта крупногабаритных корпусных деталей металлургического оборудования. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2005. № 2. С. 20-22.