автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Формообразование плоских и криволинейных поверхностей методом сложения вращений режущего инструмента вокруг параллельных или пересекающихся осей

11а нравах рукописи

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ПЛОСКИХ И КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТОДОМ СЛОЖЕНИЯ ВРАЩЕНИЙ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ВОКРУГ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ИЛИ ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ ОСЕЙ

Специальность 05.03.01

«Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Комсомольск-на-Амуре 2000 г.

Работа выполнена в Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении (КнААПО)

Научный руководитель: доктор технических наук Марыш Б.Н.

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Олейников А.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Клепиков С.И.

кандидат технических наук Дунаевский IO.D.

Ведущая организация: Дальневосточное опытно-конструкторское бюро (г. Комсомольск-на-Амуре)

Защита диссертации состоится _2_ марта 2000 года на заседании диссертационного совета Д 064.70.01 в Комсомольском-на-Амуре юсу дарственном техническом университете (КнАГТУ) по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, нр. Ленина 27, КнАГТУ.

С диссертацией можно ознакомится d библиотеке КнАГТУ

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, в двух экземплярах просим высылать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « 1 » февраля 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

Д 064.70.01 /-э

кандидат технических наук, доцент.;; — A.A. Бурков

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Л 1гтуальность проблемы

Для современного уровня развития техники характерно усложнение используемых форм рабочих поверхностен детален с одновременным повышением требовании к точное!» нх обработки.

Особое знамение эта тенденция приобретает в авиации, где широко используются криволинейные поверхности в соответствии с аэродинами- ь ческимн требованиями. Усложнение геометрической формы поверхности самолета н повышение точности ее исполнения позволяют получить новые свойства, расширить функциональные возможности, увеличит:, надежность, ресурс н улучшить эксплуатационные характеристики. Однако процессы механической обработки детален сложной формы сопряжены с вы- I сокхй трудоемкостью и большой долен ручных доводочных операции. Например, трудоемкость обработки сложных поверхностей при изготовлении деталей и оснастки современного самолета достигает 60% общей трудоемкости при доле ручных доводочных операции 40 - 50%. Особое значение приобретает дальнейшее развитие технологии механической обработки: ее < требуют до БО/о всех изготавливаемых детален, на нее приходится почти 40% общей трудоемкости изготовления машин. Повышение эффективности производства таких деталей требует широкого использования станков и комплексов с ЧПУ. V

В настоящее время сложные поверхности обрабатываются методом построчного огибания па металлорежущих станках, имеющих до 5 - 6 и более одновременно управляемых от системы ЧПУ координат. Это обуславливает значительный обт.ем работ по подготовке программ. Так количество человско-часоч на подготовку программной обработки пространственных обводов может быть намного больше затрат времени на выполнение самого процесса обработки. Для снижения числа управляемых координат до трех часто используется метод построчного огибания обрабаты-паемон поверхности шаровыми, торовыми и другими'фасонными фрезами! Однако, в С1)язи с появлением межстрочных гребней, при этом снова требуется трудоемкая ручная доводка поверхности детали. Разработка более эффективных способов формообразования, соответствующих конструкций и устройств для их реализации яплгстся актуальной задачей, связзгной с • решением проблем пронзгодетва. Таким образом, в области многокоорди-патноп обработки необходимы дальнейшее развитие и исследование мето-

дов формообразования, направленные на повышение эффективности производства деталей со сложными поверхностями.

Целью дисссртаниопнон работы является повышение эффективности обработки плоских и криволинейных поверхностей на основе воспроизводства их контуров методом сложения вращений вокруг параллельных и пересекающихся осей.

Методы исследований. Для решения поставленных задач применялись основные положения теории машин и механизмов, кинематики сложного движения твердого тела, теории формообразования, методы аналитической и дифференциальной геометрии, кинематическая интерпретация кривых и поверхностей и технологии машиностроения. При разработке математических моделей использовался аналитический метод исследования сложных криволинейных траекторий и поверхностей.

Научная новизна работы состоит в разработке методов формообразования методом сложения вращений вокруг пересекающихся осей, оценки качества плоских, сферических, цилиндрических и конических поверхностен, установлении новых конструктивных и технологических схем формообразования при обработке данных поверхностен, позволяющих повысить эффективность процессов их обработки.

Реализация результат»» работы. Способы и устройства обработки плоских и сложных поверхностей, в основном разработаны автором, запатентованы в Российской Федерации, нашли практическое применение на КнААПО (г. Комсомольск-на-Амуре), и АООТ "ОКБ Сухого" г. Москва.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены:

- на XVIII Российской научно-технической конференции «Стратегия технического прогресса технологий производства XXI века» (к 65-летшо КнААПО) 14-16 июля 1999 г. в г. Комсомольске-на-Амуре;

- на Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции» 27-29 мая 1999 г. в г. Красноярске;

- на V Международном Российско-Китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» 27 июля - 1 августа 1999 г. в г. Байкальске;

- на выездном семинаре V Международного Российско-Китайского симпозиума "Advanced materials and process. Fundamental Problems of De-

veioping Advanced Materials and Process of the XXI Century" 3-5 августа 1999 г. в г. Комсомольске-на-Амуре.

Публикации. Основные результаты исследований предлагаемой диссертации отражены в 15 работах, в том числе одной монографии, 7 научно-технических статьях и 7 авторских свидетельствах и патентах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глаз, списка литературы, содержит 101 страниц машинописного текста, 40 рисунков, 3 таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и методы ее достижения, научная новизна и практическая значимость, апробация работы н публикации. Кратко излагается содержание работы по разделам.

Л нерпой главе выполнен сравнительный аналитический обзор современной теории и методов формообразования плоских и криволинейных поверхностей.

Основы теории формообразования сложных поверхностей изложены в работах A.A. Бажина, Г.И. Грановского, И.А. Дружинского, Г.Г. Иноземцева, Н.М. Карелина, Е.Г. Коновалова, С.И. Лашнова, B.C. Люкшина, Б.А. Перепелицы, С.С. Петрухнна, В.Т. ГТортман, С.П. Радзевнча, П.Р. Родина, Г.Н. Сахарова, И.И. Семенченко, И.Н. Филонова, И.А. Фрайфельда, Ю.В. Цвиса, A.B. Цепкова, С.С. Четверикова, H.A. Шевченко, В.А. Шишкова, ММ. Юликова, Ф.С. Юнусова, П.И. Ящерицнна и других исследователей.

Анализ существующих методов обработки плоских поверхностей показывает, что основной технической проблемой для плоского формообразования является повышение качества и уменьшение коробления обрабатываемой поверхности. Для снижения влияния следов обработки на качество поверхности и суммирования напряжений п одном направлении в металле, вызывающего коробление при снятии припуска, применяется фрезерование с прямолинейными проходами в разных направлениях с многократными пересечениями. В других случаях обработку ведут, перемещая инструмент по сложной криволинейной траектории, что требует применения оборудования с ЧПУ даже для таких простых поверхностей,

как плоскость.

Формообразование поверхностей осуществляется в процессе относительного движения заготовки и инструмента к срезания его режущими элементами слоя металла. В результате контакта инструмента с заготовкой в отдельном проходе образуется поверхность резания, образующая которой идентична с образующей режущей кромки инструмента. Форма поверхности резания зависит от формы инструмента, его ориентации и траектории движения относительно заготовки. Пересечение множества поверхностей в результате проходов за все время обработки, представляет собой обработанную поверхность, соответствующую в той или иной степени номинальной поверхности изделия. Эта степень соответствия зависит от соответствия формы режущих (формообразующих) элементов инструмента форме поверхности, которой требуется достичь при обработке. При этом может осуществляться точное формообразование, если обеспечивается совпадение формообразующих элементов инструмента с обрабатываемой поверхностью во всех точках; в остальных случаях имеет место приближенное формообразование, когда обработанная поверхность отлична от номинальной, так как формообразующие элементы инструмента совпадают только с частью точек поминальной поверхности. Формообразование сложных поверхностей достигается применением программного оборудования с большим числом управляемых координат.

Так при обработке линейчатой поверхности с переменным углом образующей: рис. 1 (а - схема точного формообразования; б - схема приближенного формообразования). При реализации схемы а достигается высокое качество, точность н производительность обработки, но требуются более сложные и дорогостоящие станки с числом управляемых координат не менее четырех: две для относительного линейного перемещения инструмента относительно заготовки и две для пространственного изменения угла наклона оси инструмента. При этом достаточно существенно усложняется расчет программ управления вследствие кинематических особенностей данного метода формообразования. Это вызвано тем, что позиционирование инструмента но угловым координатам в пространстве обеспечивается за счет поворотов относительно взаимно перпендикулярных осей, лежащих за пределами зоны обработки. Поэтому при расчете функции формообразования, например, по Портмапу В.Т. необходимо учитывать погрешности ¿IV и Л\\ вызванные изменениями углов Л и В.

д*

а)

б)

1 - поверхность резания; 2 - номинальная поверхность; 3 - инструментальная поверхность Рис. 1

Е

При частичном формообразовании (рис. 1, б) используется метод построчного огибания.поверхности с перемещением инструмента по двум управляемым координатам (линейным в плоскостях строк I - IV), однако образуемая поверхность имеет так называемые "гребешки", требующие дополнительной обработки. Отработка ведется в несколько проходов. Оба фактора значительно снижают производительность и качество обработки,

Кроме того, обычно перемещение инструмента при формообразовании криволинейных-поверхностен осуществляется методом аппроксима-цип номинальной кривой ломаной линией, путсч сло;;:силя прямолинейных микродзиженкй инструмента вдоль взаимно перпендикулярных осей. Такое перемещение характерно дискретностью изменения усилия резания по величине и направлению, что вследствие возникновения инерционных сил может существенно снижать точность обработки. Кроме того, микроребристость получаемой поверхности снижает качество поверхности, а также ресурсно-структурные характеристики обрабатываемой детали. Эти недостатки вызваны кинематическими особенностями схем формообразования. ;

.Анализ проведенных работ позволил сделать выводы о необходимости разработки новых кинематических, конструктивных и технологических схем, обеспечивающих повышение эффективности процессии обработки плоских и сложных поверхностей.

По второй главе исследуются кинематические схемы формообразования методом сложения вращений относительно параллельных или пересекающихся осей.

Предлагаемые для этой цели механизмы (см. рис. 2, 3) содержат кинематическую цель, включающую две одноподвижные вращательные пары, одна из которых размещена внутри другой. Первая пара состоит из неподвижного зьена (стопки) 1 н подвижного звена 2, имеющего одну степень свободы (Т'клгсса, 8=5) - возможность вращения относительно стойки с осыо 0;>'/. Внутри ззена 2 располагается зьено 3, также с одной степенью свободы (Ккласса, 8=5) с возможностью вращений относительно звена 2 с осью 08;. Звено 2 жестко связано (5-С) с осью инструмента. Все оси пересекаются в т. О и расположены под углом а>0 друг к другу. При повороте звена 5 относительно зьена 2 ось 083, инструмента изменяет уг-.'•.озое положение в пространстве относительно стойки, располагаюсь по образующей кругового конуса с сспо 08^ с вершиной и т. О и остчалнем а ш(дс круга С/. При повороте звена 2 относительно стойки ось зьена 082 изменяет угловое положение, располагаясь по образующей кругового конуса с осью 05/, вершиной О и основанием в виде круга С:.

По результатом исследования выявлены следующие кинематические эффекты, открывающие возможности использования рассматриваемых схем в области формообразования поверхностей.

л

Рис. 2

Рис. 3

1. Любому пространственному угловому положению осп инструмента OS; в пределах конуса с углом при вертннс 4с. определенному направляющими косинусами или проекциями орта оси ;',/, к, соответствует пара углов поворота ß и ;; где ß- угол попорота звена 3 относительно стойки 4, а у- угол ночорота звена 2 относительно звена 3. Соответствующими по-поротамн звеньев 2 и 3 на углы Aß и ¿1/возможно изменение углового по-ложеним с направляющими косинусами /;,/;, к\ в положение i;,];, к;.

2. Г> случае совпадения положения тораа инструмента 1 с точкой О пересечения осей OS/, OS; и Ü.Sj изменение углового положения оси инструмента не оказывает влияния на линейное положение центра торца инструмента (см. рис. 2).

3. LI положении точки О за пределами зоны обработки (см. рис. 3) центр торца фрезы Опри вращении звеньев 2 и 3 относительно друг друга и стойки 4 описывает траекторию, во всех точках совпадающую с поверхностью сферы радиуса /'. При линейном соотношении угловых скоростей обоих поворотов «=н,У,.1'з=со>м/ точка Оф описывает сложную траекторию с множеством двойных точек (точек з которых кривая траектории пересекает сама себя), причем количество точек пересечения на единицу плоскости поверхности зависит от величины к.

По вышеуказанной схеме (рис. 3) соответствующими поворотами звеньев 2 и 5 между собой и стойкой 4 ось OS; описывает любую коническую поверхность, располагающуюся внутри кругового конуса с углом 4а, с вершиной а точке О.

С точки зрения поставленных задач по формообразованию сложных поверхностей практический интерес представляют следующие случаи исследуемых кинематических схем.

1. При а-0 оси поворотов расположены параллельно на равных расстояниях друг от друга, точка пересечения О-в бесконечности. При постоянном отношении угловых скоростей k = const этот частный случаи был исследован П.М.Карелиным. В отличие от этого рассматривались также эсолюцин семейства кривых при изменении параметра к схемы;

При этом, поскольку любая точка контура А(х,у) может быть определена двумя парами углов A(ß> j) и A(fi,f) (рис. 4), то при соответствующих изменениях углов /?и /поворота звеньез 2 и 3 относительно друг друга и стойки 4 возможно воспроизпеденне криволинейных траекторий любых конфигураций в пределах круга с радиусом 2г, например, спираль (рис. 4, а) или дуга профиля крыла самолета (рис. 4. и).

а)

б)

Рис.4

2. Звенья 2 а 3 жестко связаны (при р^сопэ^ и составляют один целый элемент (см. рис. 5) при повороте оси ОБ2 относительно оси 05

- ось инструмента изменяет угловое положение в пространстве, описывая конус с углом 2а при вершине;

- изменение углового положения оси инструмента не влияет па линейное положение точки О пересечения осей инструмента и стойки 4.

Рис. 5

В третьей главе исследовались геометрические и кинематические характеристики предлагаемого метода формообразования.

1. Плоский случай

Сложение вращений относительно параллельных осей, расположенных на равном расстоянии г друг от друга (рис. 6).

Уравнения движения ¡очки, лежащей на оси ОБз имеет вид:

р = ЗЯсоб

кП

где 11 - длина первого звена, р - угол его наклона к горизонтальной оси.

Если угловая скорость \у2 звена 2 отличается от угловой скорости \у3 звена 3, т.е. отношение их не равно единице к - улЛч'з =р/<7,где р,ц - натуральные числа, р.цеЫ, то при постоянном и рациональном к период траектории равен 2щ, а время замыкания - ц/^з (рис. 7).

Показано, что все точки самопересечения кривой принадлежат пучку прямых, проходящих через начало коорди-

7СП

Рис. 6

нат под углами к оси ОХ, равными

Р

где п - целое число, п е Координаты этих точек определяются из уравнении (1) при значениях параметра, равных

2гс | п

Р = :

--И

, Мег

(2)

Рис. 7

Рпс. 8

2 + ЧР

Все прямые этого пучка являются осями симметрии кривой (1).

Для определения величины 5 разработан алгоритм, суть которого заключается в следующем. Поскольку кривая симметрична, то для определения наибольшего 5 необходимо взять все точки самопересечения, расположенные на двух соседних прямых симметрии, вычислить всевозможные положительные расстояния между соседними, и в качестве искомого взять наибольшее. Фактически данный алгоритм сводится к стандартным алгоритмам упорядочения массивов данных.

Рассмотрена также задача нахождения

кривой (ем. рис. 8), у которой расстояние между ее соседним)! витками не более заданного. При прохождении от точки 0) до точки (0, 0) угол <р лг 1 -к

меняется от 0 до —

2 1 + к

. Расстояние между соседними нитками опреде-

ляется формулой

I, должно выполняться

/ =

Таким образом, должно выполняться неравенство:

2i? sin

Поскольку функция sin* заключена в промежутке от -1 до I, то справедлива оценка

| ^ i./; J О' ;1-:А/ |

< п

Если ошошемие угловых скоростей зьсньей.изыеняегся в процессе нх вращения, и в любой момент времени оставаясь иррациональным числом, то траектория обработки яьляется ¡¡езамкнуюй с переменным сдвигом ветвей.

Данная схема, у отличие от традиционных, позволяет производить обработку сферических поверхностей торцевой фрезой. При этом се движение определяется уравнениями х =■ /¡(sine • соза • cos/? • cosk¡3 - sina • sin/7 • sinkp + cosa ■ sina • соз/7) y = R(s\na ■ cosa ■ sin/]■ cask/] + sina-cos/7 - sinkfl •»• cosa • sin a - sin//) (3) z = R{cos2 a - sin2 a • eos kp) где R - радиус обрабатываемой сферической поверхности (рис, 9).

к-5/7

Рис.9

ЗЛппЩЙЛЯ'о""'« '-осинусы

При обработке конических поверхностен направляющие косинусы оси фрезы вычисляются по формулам:

х у г

I = —, т - п = —,

Р Р Р где х, у, г определяются по формулам (3).

4. Цидищрическа^^^

Рассмотрена аппроксимации плоской направляющей цилиндрической поверхности отрезками кривой (1). Оценка точности аппроксимации состоит в определении максимального расстояния между дзумя кривыми па каждом участке (поминальной I! аппроксимирующей) и сравнении его с допустимым. Поскольку начальная тачка аппроксимаций задача, то решение задачи можно свести к нахождению аппроксимирующей дуги кривей (1) между двумя точками.

Например, на рис. ¡0 изображены две точки 1 п 2 (жирная линия -аппроксимируемая кривая, тонкая - анпроксимирутощая). Им соответствуют свои положения осей ОБ/ и ШЧ Требуется найти такое к п такое Д>, чтобы аппроксимирующая кривая прошла близко от точек 1 и 2 и расстояние между кривыми было не больше заданного И. Следует уточнить, что в

точке 1 к ¡1 Р) заданы. Из постановки задачи вытекают условия на аппроксимирующую кривую: она должна проходить через точки / и 2; в точке / положение осей 051 и этой кривой должно с ¡¡^¡алшим; рассюя-ние между кривыми должно быть меньше заданного. Получены условия прохождения через заданную точ<:у для любой кривой, заданной уравнениями (1), а также через две заданные точки с учетом начального положения осей. Оценка погрешности аппроксимации может быть произведена по одной из стандартных формул, в частности, использующей среднехвадратическое отклонение кривых.

Рис. ю

В четвертой главе рассмотрены вопросы практической реализации исследуемого метода, в том числе конструктивно-технологические схемы формообразования различных поверхностей, в частности в самолетостроении. По методу сложения вращений режущего инструмента относительно пересекающихся им параллельных осей исследовались следующие конструктивно-технологические схемы.

Схема 1. Обработка плоскостей

В зависимости от соотношения угловых скоростей и расстояния 5 возможна беспрограммная обработка по траекториям циклоидного типа (рис. 11, а) или по спирали (рис. 11,6). Обработка по криволинейной траектории без точек перелома обеспечивает постоянство сил резания по величине, что способствует повышению качества обработанной поверхности, а их равномерное изменение по направлению с круговой ориентацией ог центра снижает коробление детали.

с?.

С

, 03,

......• '

У////////////>у/////,\

Вид по А

а)

Рис. 11

б)

Схема 2. Обработка цилиндрической криволинейной поверхности

Рис. 12

При обработке на участке аппроксимации АВ (рис. 14), центр фрезы Ор перемещается из точки А с угловыми координатами рлул в точку В с координатами рвУв■ Направляющим станка 2 и 3 соответственно сообщаются направления от системы с ЧПУ попоротом относительно параллельных осей OS2 и OS3 с соотношением угловых приращений по линейному закону k=Af¥áy=const, где ДЛу=ул-}'и, при этом в целом в общем случае криволинейной поверхности от ношение угловых скоростей звеньев 2 и 3 является переменным.

Схема 3. Трехкоордииатная обработка по 2-м направляющим контурам (рис. 13)

Деталь 1 включает часть поверхности общего положения М, ограниченную 2-мя плоскими сечениями. Кривые k¡ п к;, образованные в пересечении поверхности М плоскостями, называются направляющими контурами.

При обработке обеспечивают контакт т. О с кривой k¡ (перемещением детали по координатам осей Л'и К) и одновременно контакт с обра-

"зугощей цилиндрической фрезы с контуром к2.

Рис. 13

При обработке указанным способом номинальная поверхность М аппроксимируется и поверхность однополостного гиперболоида N. При этом сечения к/ и к2 по ограничивающим деталь плоскостям совпадают с номинальной поверхностью, а в средних сечениях аппроксимируются с погрешностью Д возрастающей к середине толщины детали по закону гиперболы и зааисящей от угла а и высоты детали Л. Ограничением использования данного способа обработки является допуск на отклонение от номинальной поверхности по техническим условиям в промежуточных

сечениях между ограничивающими плоскостями детали.

Схема 4. Точная четырехкоординатпая обработка по двум направ-35.'РЛним контурам (рис. 14)

ЩЛ

жшШЖ

ШтШш

Ось фразы п каждой точке устанавливается в плоскости, перпендикулярной плоскостям направляющих сечений, чем достигается обработка без погрешности Л, как в схеме 3, но усложняется в связи с добавлением одной управляющей координаты.

Рис. 14

Схема 5. Обработка сйеряческой поиерхностн (рис. 15)

Основные технические положения и принципы обработки ранее рассмотрен".с"! схемы 1 обработки плоскостей* сходны с обработкой сферической поверхности, за исключением того, что вся траектория принадлежит сферической поверхности К.

иа^л

■ 1 ¿Щ

А

да

Рис. 15

Схема 6. Двухкоординатная обработка общей конической поверхности (рис. 1 б)

Обработка ведется при соответствующих программно-управляемых поворотах оси инструмента 05; относительно 05^ и 05? относительно ОБз, совпадение оси инструмента с образующими конической поверхности. О качестве направляющей кривой Ки служит линия пересечения конической поверхности К со сферической радиуса К. Программа поворотов управляемых угловых координат р и / при этом является общей для всех деталей с поверхностями К.

Схема 7. Обработка поверхностей второго порядка (рис. 17)

Выполняется строчками с шагом 5 путем суммирования перемещения детали вдоль осей X, У, ¿, чем обеспечивается кон ¡акт точки О на-

У;

' А. X

Рис. 16

правляющей кривой. Поворотом по угловым координатам р и у относительно осей и 03) достигается угловое положение оси фрезы по нормали к поверхности.

Практическое использование вышеперечисленных схем обеспечивает обработку представленной в таблице номенклатуры поверхностей деталей и узлов в производстве самолетов.

Таблица

ТК!1 ПО- Чем определимость V ■■ „ МЫ Усляикя Срраб.ТГК!! Помеш.'.ппура VI- яронзводсгве самолетов

1. Плоскость Координатами 3-х точек з пространств 1 К иеспрогрсммиая с5-р.:С:шса с устаноякоГ! постоянного отношения угловых скоростей к 2. Обработка по спирали с применением упрощенной программы Панели крыла, опе-речия, вафель:«!!? КОНСТРУКЦИИ до п:б-кп. Стенки шпангоугоз, лонжеронов, нервюр

2. ПросгсП круговой ципнчдр Направлением оси в пространстве И рЗДНуСОМ 2 Бссг.ро1рамм||Зл обработка 0 5 сяогнмх постоянною угла у ! юлки шпангоутов цилиндрических частей фючеля'жа, воздушного капала, систем выхлопа дп.ч-гателей и т.п.

Тип поверхности Чем опредсля-етсн поверхность Л» схемы Условия обработки Номенклату ра узлов и деталей и производстве самолетов

3. Прямой криволинейный цилиндр Направлением оси с пространстве и криволинейной направляющей 2-го порядка 2 2-координатная обработка с аппроксимацией участками астроиды Рубильники и ложементы сборочной оснастки, контроль-но-припиловочные приспособления, детали каркасоз объемных макетов и др.

4. Прямой круговой конус Направлением оси в пространстве, положением вершины и углом полураствора 5 Беспрограммная обработка в условиях постоянного угла у Детали конусов

5. Конические поверхности общего положения Положением вершины и криволинейной направляющей 2-го порядка 5 2-коордннатная обработка с аппроксимацией направляющей участками астроиды Полки шпангоутов и нервюр фюзеляжа и оперения с коническими поверхностями. Соответствующие детали технологической оснастки

6. Линейчатые поверхности Прямыми линиями, соединяющими соответствующие точки на двух плоских кривых 3 4 3-координатная обработка с двухточечным контактом инструментальной н обрабатываемой поверхностей. 4-координатмая обработка с линейным контактом ннструмсн галь-иоИ и обрабатываемой поверхностей Детали остекления фонаря, полки нервюр и шпангоутов, элементы сборочной и штампозагогови-тельнои оснастки То же с требованием повышенной точности обработки

7. Сфера Координатами центра и радиуса 6 Ееспрограммная обработка с достижением заданной высоты мнк-ронеровностей от следов обработки Детали г. узлы отражателей и различного вида опорных деталей

8. Общая поверхность второго порядка Общим пространственным уравнением положения точек второю порядка 7 8 5-координатная обработка с аппроксимацией линейчатыми элементарными поверхностями 6-координатная обработка с дуговой межстрочной аппроксимацией Макеты поверхностен, пуансон!.!, матрицы и др. виды объемной технологической оснастки

ВЫВОДЫ

1. Предложено решение проблемы повышения эффективности обработки плоских и криволинейных поверхностей детали на основе воспроизводства их контуров методом сложения вращений вокруг параллельных и пересекающихся осей. Даны зависимости расчета максимального расстояния между траекториями обработки, позволяющие производить оценку качества обработки плоских и сферических поверхностей. Исследованы свойства траектории рациональной обработки по кривым, близким к спирали Архимеда, с заданным максимальным расстоянием между ее витками.

2. Разработан алгоритм аппроксимации цилиндрической поверхности с образующей, перпендикулярной плоскости стола, который также может быть использован при обработке сферических и конических поверхностен. Получены расчетные зависимости, таблицы и номограммы, позволяющие для данного качества обработки определить требуемое соотношение угловых скоростей.

3. Исследованы кинематические схемы механизмов, обеспечивающих угловое позиционирование инструмента без изменения его линейного положения и плоскости направляющей кривой, позволяющие сократить с пяти до двух количество управляющих координат. Разработаны новые конструкции фрезерных головок, реализующие схемы формообразования сложением вращении режущего инструмента относительно параллельных и пересекающихся осей, защищенные патентами Российской Федерации.

4. Результаты работы внедрены на ряде авиационных предприятий, в том числе а КнААПО, в опытном производстве АООТ ОКБ "Сухого". Экономический эффект от внедрения данной технологии составил 30 млн. руб. (в ценах 1997 года).

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Иванов Ю.Л., Кузьмин В.Ф., Марыш Б.Н. и др. Современные технологические процессы сборки планера самолета. - М: Машиностроение, 1999. 304 с.

2. Кузьмин В.Ф., Шпорт В.И. Новые устройства для изменения по- , ложения рабочих органов механизмов в пространстве // Полет 1999, 7. С. 49-51.

3. Кузьмин В.Ф., Меркулов В.II., Шпор г В.И., Марьин Б.Н. Новые конструктивные схемы пространственного углового позиционирования рабочих opianoB механизмов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Перспективные материалы, технологии, конструкции", Красноярск, 27 - 29 мая 1999 г. С. 452 - 454.

4. Kuzmin V.F., Merkuiov V.J.. Sliport V.I., Maryin B.N. New schemc of production equipment tool angular positioning // V Russian-Chinese int.-r-national symposium "Advanced materials and processes". July 27 - August 1, 1999. Baikalsk, Russia. P. 230.

5. Шпорт В.И., Кузьмин В.Ф., Марьин Б.П. Перспективные кинематические схемы формирования сложных поверхностей обводных деталей самолета // Магерналм XVIII Российской научно-технической конференции «Стратегия технического прогресса технологии производства XXI века» Комсомольск-на-Амуре, М-16 июля 1999 г. С. 79-86.

6. Кузьмин В.Ф. Новые устройства углового позиционирования рабочих органов механизмов и пространстве // Материалы XVII! Российской паучно-техилчеекои конференции «Стратегия технического прогресса технологий производства XXI сект.», Комсомольск-на-Амуре, 1416 пмля 1999 г. С. 71 -78

7. Shport V.I., Kuzmin V.F., Mr.rjin B.N. New angle positioning pattern for end effectors of the technological equipment // V Russian-Chinese international symposium (Supplementary seminar) "Advanced materia!:? and processes". Komso;no!si:-'jn-Amur, Russia, August 3-5, 1999. P. 12 - 25.

8. Шпорт В.И., Кузьмин В.О., Марьин Б.Н. Формирование криволинейных поверхностей обводных детален само.'-.ета методом вращения инструмента относительно эксцентрических осей // Полет 1999, jM' 8. С. 45-51.

9. А.с. 931328 СССР МКЛ В 23 С 3/16. Способ обработки.криволинейных поверхностей / Куз;у.ин З.Ф. - Л» 2817744/25-08. Заявл. 27.06.79. Опубл. 30.05.82. Бгал. К' 20.

Ю.А.с. 11 <51273 СССР MKU В 23 С 3/00. Способ обработки плоскостей / Кузьмин В.Ф., Кузьмина JI.il. - jw 3634944/25-03. Заявл. 04.01.!>4.

■ Опубл. ¡5.06.85. Бюд. Л1' 22.

1!. А.с. 1439862 СССР МКИ В 23 С 3/16. Способ обработки сложных поверхностен / Кузьмин В.Ф. - Л'и 42492SS/25-03. Залил. 01.04.f7.