Автоматизированный подбор металлорежущего инструмента
Рассмотрена проблема автоматизированного выбора режущего инструмента для механообработки
Известно [1], [2], что трудоемкость подбора инструмента соизмерима со штучным временем на обработку детали. Высвобождение станочника от подбора позволяет заметно повысить производительность труда, а в случае применения автоматизированного оборудования - увеличить уровень его полезного использования.
Для успешной работы системы автоматизированного подбора инструмента требуется интегрированная база данных, включающая информацию о стандартном и специальном инструменте, структуру поиска требуемых шифров, совместимых с используемым оборудованием и CAD-CAM системами.
Создание системы автоматизированного подбора режущего инструмента. При разработке автоматизированной системы подбора режущего инструмента и назначения режимов резания была применена концепция объектно–ориентированного программирования – методологии программирования, основанной на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является реализацией определенного типа, использующего механизм пересылки сообщений и классы, организованные в иерархию наследования. Главной идеей является связывание данных с обрабатываемыми их процедурами в единое целое.
Работа автоматизированной системы подбора режущего инструмента осуществляется посредством взаимодействия множества объектов различных классов друг с другом. Структурная схема разработанной системы представлена на рисунке 1.
Методика использования системы. Информацию о форме и размерах детали разработанная программа получает из файла-чертежа. Для открытия чертежа в формате IGES предназначен разработанный модуль LoadIGES2D, который загружает необходимые линии с чертежа, размеры, допуски, шероховатости и надписи.
Интерпретация полученных данных производится в модуле Model2D, в котором производиться определение составных поверхностей детали, их размеров, допусков и шероховатостей, материала и твердости детали. Такой подход обеспечивает возможность дальнейшего расширения системы - сделать загрузку графических данных не только из IGES-файла, но и из других форматов данных, таких как STEP, DWG, DXF или другого формата и передавать полученные данные модулю Model2D. Класс Sketch2D служит для отображения чертежа пользователю и выбора линий, составляющий поверхность детали, а также оси вращения.
Из полученных поверхностей модуль Model3D создает 3D-модель детали, содержащую данные о шероховатости, точности и твердости составляющих ее поверхностей – поверхности приводятся в упорядоченную последовательность, определяются внешние и внутренние.
Класс KTEModel разбирает 3D-модель на конструкторско-технологические элементы, для определения порядка обработки детали.
Рис. 1. Структурная схема системы подбора режущего инструмента
Эффективность системы. Поскольку разработанная автоматизированная система направлена на решение задачи автоматического выбора инструмента, то снижение трудоемкости технологического проектирования происходит именно на этом этапе. Экономическая эффективность автоматизации проектирования складывается из четырех факторов: рост производительности труда; снижение себестоимости продукции; сокращение сроков подготовки и производства изделий; повышение качества изделий, процессов.
Рост производительности труда обеспечивается за счет:
Исключения этапа изучения каталогов и ручного определения параметров инструмента.
Снижение себестоимости продукции обеспечивается за счет:
Освобождения квалифицированных работников от нетворческого труда;
Повышение эффективности использования оборудования с ЧПУ за счет использования наиболее производительно инструмента.
Сокращение сроков подготовки и производства изделий обеспечивается за счет:
Ускорения разработки технологической документации.
Сокращение цикла технологической подготовки производства.
Кроме этого, использование автоматизированной системы выбора инструмента позволяет повысить эффективность использования оборудования за счет подбора наиболее производительного инструмента. выигрыш по производительности составляет от 5 до 50%. Точную оценку по этому параметру дать не возможно, поскольку он сильно зависит от человеческого фактора и носит случайный характер.
Вывод. Созданная автоматизированная система выбора режущего инструмента, позволяет существенно сократить сроки и качество работ, связанных с выбором режущего инструмента. В программном комплексе реализовано распознание конструкторско-технологической модели детали с чертежа и 3D модели, подбор, согласно этой модели, подходящего режущего инструмента с последующим определением оптимальных параметров инструмента.
Литература
Аверченков, А.В. Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ в интегрированной САПР Pro/Engineer с применением виртуальных моделей оборудования, режущего инструмента и станочных приспособлений [Текст] / М.В. Терехов, А.В. Аверченков, А.Е. Симуни, В.А. Шкаберин // Информационные системы и технологии. – Орел: Госуниверситет-УНПК, 2010. – №4 (60). – С. 89-95.
Аверченков, А.В. Автоматизация проектирования и технологической подготовки производства наукоемких изделий [Текст] / М.В. Терехов, А. В. Аверченков, А.Е. Симуни // Материалы международной научно-практической конференции «Состояние, проблемы и перспективы автоматизации технической подготовки производства на промышленных предприятиях». – Брянск: БГТУ, 2009. - С. 51.
Брянский государственный технический университет
Воронежский государственный технический университет
УДК 159.9.629
Г.Н. Климова, И. Е. Ярушевская