Московский государственный горный университет Павлов Ю А ТЕОРИЯ

Московский государственный горный университет Павлов Ю. А. ТЕОРИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ. ОСНАСТКА И ИНСТРУМЕНТ Москва 2014

Процесс (лат. processus – течение, ход, продвижение) – это последовательная смена состояний объектов, стадий развития рассматриваемого явления, а также определённая совокупность последовательных действий, направленных на достижение некоторой цели. Технологию обработки материалов можно представить многоуровневой системой разных по назначению процессов и используемых для их реализации ресурсов. При этом каждый последующий уровень включает в себя процессы предыдущих уровней. На нижнем, исполнительном технологическом уровне участвуют рабочие процессы физико-химического взаимодействия инструмента и обрабатываемого материала, проходящие в соответствующей среде, например в вакууме или под давлением. К рабочим относятся, в частности, термические процессы при плавке металлов, процессы обработки материалов давлением, процессы резания пластичных материалов, процессы абразивной обработки хрупких материалов, процессы напыления различных веществ на поверхности изделий, процессы сварки чёрных и цветных металлов, процессы склеивания деталей и многие другие. Процессы формообразования обеспечивают изменение формы, размеров, качества поверхности и свойств обрабатываемого материала для получения требуемых заготовок, полуфабрикатов, деталей или готовых изделий посредством исполнительных движений инструмента относительно заготовки.

Технологический процесс (согласно ГОСТ 3. 1109 -82) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета производства. В общем случае технологическим процессом называют совокупность операций добычи, переработки, обработки, транспортировки, хранения продукта, его технического контроля, сертификации качества и т. д. Процесс обработки – последовательность действий, направленных на требуемое изменение свойств предметов производства при выполнении технологического процесса. Производственный процесс – комплекс взаимосвязанных технологических процессов в сочетании с процессами подготовки, организации и управления производственной деятельностью предприятия, направленных на изготовление определённых видов продукции в требуемом количестве, качестве и ассортименте в заданные сроки. Производственный процесс состоит из основных, вспомогательных и обслуживающих процессов

Формообразующие процессы можно классифицировать по агрегатному состоянию (газообразному, жидкому или твёрдому) материала заготовок или деталей в процессе их обработки, по методам исполнения, а также по видам и способам выполнения относительных движений инструмента и заготовки. Формообразующие процессы по методу их исполнения принято подразделять на следующие виды: - осаждение из парогазовой фазы, в процессе которого образуется форма заготовки в результате её позиционирования относительно направленного потока парообразных или газообразных химических элементов с образованием на поверхности твёрдых осадков; - быстрое прототипирование (Rapid Prototyping) – процесс послойного формирования трехмерных объектов по их компьютерным моделям из быстротвердеющих полимерных или порошковых материалов; - литьё, в процессе которого формообразование заготовки или детали осуществляется из жидкого материала путём заполнения им полости заданной формы и размеров с последующим затвердеванием; - формование, заключающиеся в получении заготовки или детали из порошкового или волоконного материала при заполнении полости заданной формы и размеров с последующим уплотнением; - гальванопластика – процесс получения формы изделий посредством управляемого осаждения слоя металла на его поверхности из раствора под действием электрического тока;

Продолжение - обработка давлением, в процессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости и свойств первичной заготовки (слитка, профиля) в результате пластической деформации или разделения изделия без образования стружки; - механическая обработка резанием, в процессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости детали посредством многокоординатного перемещения инструмента относительно заготовки с образованием стружки; - электрофизическая и электрохимическая обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров, шероховатости поверхностей заготовки при использовании управляемых по направлению и параметрам разных воздействий: электрических разрядов, электронного или оптического излучения, растворения материала в электролите под действием электрического тока и других; - сборка (монтаж), в процессе которой происходит образование разъёмных и неразъёмных соединений составных частей (деталей или их комплектов) изделия методами укладки, обвязки, навинчивания, сварки, пайки, клепки, склеивания и т. д.

Формирование элемента поверхности сеткой изометрических пространственных кривых

а) I Сканирование изображения б) Рис. 1. 1. Примеры формообразования поверхностей детали: а - производящими геометрическими линиями различной формы; б – методом растрового (точечного) воздействия

Рис. 1. 2. Методы получения геометрических производящих линий для формообразования поверхностей: а- копированием образуемой линией 2 формы и протяженности вспомогательной материальной линии 1 без движения формообразования ; б - обкатыванием вспомогательной материальной линии 1 образуемой линии 2, которая, таким образом, является огибающей последовательных положений этой материальной линии и создается одним движением формообразования – качением; в -протягиванием, т. е. оставлением следа при перемещении материальной точки 1 вдоль образуемой линии 2, выполняемом также одним движением формообразования ; г -касанием образуемой линии 2 к ряду последовательных положений дополнительной геометрической линии 3 (например, прямой, которая создается при перемещении вдоль неё материальной точкой 1); при этом требуется два формообразующих движения для получения дополнительной линии 3 и такого ее относительного перемещения (например, качения), при котором огибающая семейства этих прямых образуемая линия приобретает заданную форму и протяженность 4; д - двойным касанием образуемой линии 2 к последовательному положению дополнительной геометрической линии 3 (например, прямой), которая, в свою очередь, является касательной к другой дополнительной линии 4 (например, окружности, представляющей траекторию вращательного движения материальной точки 1); при этом требуются три движения формообразования – два для образования вспомогательных геометрических линий 3, 4 и одно для их относительного перемещения

№ пор Метод получения производящих линий 1 2 Копирование + копирование (Код 0001) 1 Технологическая схема процесса формообразования 3 Инструмен Инструме т нт Заготовка 2 Копирование + протягивание (Код 0010) Заготовка Инструмент 3 Копирование + касание (Код 0011) Заготовка Примеры станков 4 Ультразвуковые копировальные станки, маркировочные установки для химического травления Токарные станки поперечнофасонного точения, шлифовальные и полировальные станки с профильными сегментами Профильнофрезерные, шлифовальные и полировальные станки с фасонным инструментом Инструмент 4 Копирование + обкатывание (Код 0100) Инструмент Заготовка Вихревые копировальные абразивношлифовальные станки

5 Протягивание + протягивание (Код 0101) Токарно-копировальные, алмазно-проволочные и канатные вырезные, струйно-абразивные, лазерные вырезные, сверлильные станки Профиле-шлифовальные станки с чашечным абразивно-алмазным кругом Заготовка Инструмент 6 Протягивание + касание (Код 0110) Инструмент 7 Протягивание + обкатывание (Код 0111) Заготовка Инструмент Алмазно-проволочные и канатно-вырезные много-координатные станки Заготовка 8 Касание + протягивание (Код 1000) Инструмент Дисковые разрезные, фрезерные и профиле-шлифовальные станки Заготовка 9 Касание + касание (Код 1001) Инструмент Заготовка Фрезерные, струйно-абразивные, шлифовальнополировальные станки типа "обрабатыва-ющих центров

10 Касание + обкатывание (Код 1010) Профилешлифовальные и полировальные станки, фрезерношлифовальные станки Инструмент Заготовка 11 Двойное касание + касание (Код 1011) Инструмент Фрезерные, шлифовальные и полировальные станки с многодисковой планетарной головкой Заготовка 12 Обкатывание +протягивание (Код 1100) Инструмент Токарнофрезерные и шлифовальнополировальные станки типа "обрабатывающих центров" Заготовка 13 Обкатывание + касание (Код 1101) Заготовка Инструмент Многокоординатный струйноабразивный обрабатывающий центр для скульптурных изделий

Рис. 1. 3. Стандартные циклы обработки сложных поверхностей деталей концевыми инструментами

Характеристика движений формообразования Рис. 1. 4. Схема и характеристика движений формообразования многоцелевого станка с ЧПУ мод. "Maxima-5 Axes"

Группа и тип станка с ЧПУ Схема координатных перемещений Токарный патронноцентровой Y А Z Z С X Многоцелевой токарнофрезерный Y А Z X С Z Примеры координатных систем станков с ЧПУ

а) б) в) Рис. 1. 5. Примеры сложных изделий, изготавливаемых на многокоординатном канатно-вырезном станке с ЧПУ