Параметрическое моделирование при проектировании и изготовлении сборных дереворежущих фрез
Перфильев П.В., Худяков М.П., Кремлева Л.В.
(СЕВМАШВТУЗ, филиал СПбГМТУ, г. Северодвинск, РФ)
The methodics of parametric modelling of the complex woodcutting mills with CAD/CAM is stated in the given paper.
Сборные дереворежущие фрезы, особенно фасонные, требуют высокой точности изготовления пространственно ориентированных рабочих поверхностей. Задачи его проектирования и изготовления с точки зрения формообразования режущих кромок являются достаточно трудоемкими и решаются на основе отображения производящих поверхностей на кинематику рабочих движений инструмента в процессе его функционирования и изготовления. Обычно для этого применяются трудоёмкие приближенные методы. Вместе с тем, повышение производительности и точности профилирования при проектировании инструмента может быть достигнуто моделированием в CAD/CAM–системах.
При изготовлении сборных дереворежущих фрез значителен уровень типизации и велика роль параметрической оптимизации конструктивно-технологических решений. Поэтому для решения поставленных задач мы применяли параметризацию (использовали инструментальные средства T-FLEX CAD/ЧПУ).
Были разработаны параметрические модели фрез различных типов. Например, регулируемые цилиндрические фрезы с увеличенным числом зубьев (рис. 1) объединены в одну геометрическую модель, охватывающую весь требуемый размерно-профильный ряд.
Рисунок 1- Варианты исполнений фрез на базе одной параметрической модели
Модель включает фрагменты: корпус, режущие пластины, элементы узла крепления (клин, зажимной винт, регулировочный винт). Основные размеры фрезы (диаметр, ширина, размеры посадочного отверстия, количество режущих ножей, их профиль) задаются как внешние переменные модели (рис. 2), количество зажимных винтов, шаг их расстановки рассчитываются автоматически в зависимости от значения основных размеров инструмента.
Рисунок 2- Внешние переменные модели
На основе построенной модели дереворежущей фрезы была выпущена рабочая документация (рис. 3) и изготовлена опытная партия фрез.
Рисунок 3- Пример рабочей документации
Параметрическое моделирования позволяет эффективно решать задачи профилирования фасонных режущих элементов фрез и при их изготовлении. Ограничения, накладываемые условиями их контакта с обрабатываемыми поверхностями при резании в нашем случае закладывались в параметры модели ножей и автоматически контролировались системой при генерации геометрии модели.
Геометрия инструмента по задней поверхности ножей в этом случае для некоторых фрез довольно сложна в изготовлении (рис. 4).
Рисунок 4- Профильная фреза с переменной геометрией задней поверхности
Нами был для этой цели использована электроэрозионная обработка. Несмотря на более высокие затраты на изготовление ножей из стали Р9К5Ф2 таким способом по сравнению с шлифованием профиля, при производственных испытаниях фрез были получены хорошие результаты их работы. Так, стойкость ножей по сравнению с аналогичными, шлифованными повысилась на 17%, а качество обработки изделия из елового массива позволило существенно сократить объем, а на плоскостях полностью исключить, последующее его шлифование.