автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Система автоматизированного формирования набора фрез для обработки пространственно сложной поверхности

На правах рукописи

003055734

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ФОРМИРОВАНИЯ НАБОРА ФРЕЗ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННО СЛОЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-

технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 2007

003055734

Работа выполнена на кафедре оборудования и автоматизации машиностроения Иркутского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Пономарёв Б.Б.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Зайдес С.А. кандидат технических наук, доцент Лившиц А.В.

Ведущая организация: ОАО «Иркутский научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства» (г.Иркутск).

Защита состоится 15 февраля 2007г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 Иркутского государственного техшгческого университета по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Автореферат разослан 12 января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

В.М. Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Выпуск изделий, имеющих сложные формы, требует создания многообразной оснастки при ее самой тщательной технологической проработке. Это увеличивает сроки подготовительного периода, что не устраивает ни поставщика, ни потребителя будущей продукции. Наиболее важным для производителей гаммы изделий, включающих скульптурные поверхности, как в России, так и во всем мире в настоящее время становится степень интеграции производственных процессов с помощью компьютерных технологий. В условиях международной конкуренции только такой подход позволяет снизить издержки производства при существенном повышении его эффективности, сокращении цикла выпуска изделия и сроков его запуска. Такая интеграция стала возможной благодаря росту вычислительных ресурсов современных процессоров, повышению функциональности систем САПР/АСТПП (автоматизированные системы подготовки производства), разработке более совершенного математического аппарата. Более того, все чаще она охватывает этапы дизайнерской проработки изделия, создания прототипов и опытных образцов. Вместе с тем, в ряде случаев, автоматизация подготовки производства затруднена и требует высокой степени вовлечения в него труда разработчиков и исполнителей.

В частности такое положение характерно для изготовления деталей, содержащих пространственно сложные поверхности. В настоящее время для получения формообразующих поверхностей барельефов, прессформ, литейной оснастки и других изделий, имеющих поверхности свободной формы, используют фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Чистовая обработка деталей сложной формы на этих станках отличается большой трудоемкостью, что связано преимущественно с точечным касанием инструмента и детали в процессе обработки и, как следствие, с большой длиной траектории движения инструмента. В результате время резания колеблется в пределах 75-80% от общего времени выполнения операции. В силу геометрической сложности обрабатываемых деталей, актуальным становится снижение времени обработки путем рационального выбора комплекта инструментов и зон фрезерования с их применением. При традиционном подходе обоснованность и рациональность решения этой задачи целиком зависит от технолога. Как следствие, не исключено принятие ошибочных решений, которые приводят к дополнительным необоснованным затратам и потерям производительности. Исправление такого положения отвечает задачам комплексной автоматизации производственных процессов.

Цель работы. Повышение производительности чистового фрезерования сложных поверхностей деталей на трехкоординатных станках с ЧПУ путем автоматизированного определения состава и формы используемых инструментов.

Методы исследования. В работе использован комплексный подход, включающий математическое моделирование процесса поиска форм и определения геометрических параметров инструментальной поверхности концевых фрез, алгоритмизацию решения, программирование и экспериментальную обработку

реальных сложнопрофильных деталей. К решению посташюнных задач были привлечены основные положения теории обработки изображений, математической статистики, кластерного анализа, нечеткой логики, теории матриц, дифференциальной геометрии, теории аффинных отображений.

Для создания электронных моделей изделий, визуализации и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ применен программный комплекс PowerS OLUTION.

Для разработки программного комплекса OptimTooling, была использована среда системы автоматизации математических расчетов Matlab 6.5, а также персональный компьютер на базе процессора Pentium 4.

Достоверности полученных результатов способствовало использование методов исследования, соответствующих современному уровню технологий компьютерного проектирования и механообработки, достаточный согласно статистическим методам, объем экспериментальных данных, полученных моделированием и на тестовых образцах, которые были изготовлены в условиях производства. Измерения проводили на современной аттестованной трехкоорди-натной измерительной машине «Galaxy» с использованием лицензионных программных средств обработки полученной информации. Достоверность результатов подтверждает удовлетворительная сходимость размеров и форм экспериментально полученных деталей с номинальной их геометрией, заданной компьютерной моделью.

Научная новизна.

1. Установлены взаимосвязи между параметрами, описывающими поверхность детали, с формой и размерами исходной инструментальной поверхности концевых фрез для её чистовой обработки.

2. Разработана математическая модель построения исходной инструментальной поверхности по данным, полученным по индексному полутоновому изображению пространственно сложной детали.

3. Подготовлен алгоритм и отлажены программы нахождения областей обработки для сформированного набора фрез с применением операций математической морфологии.

4. Разработана оригинальная методика оценки инструментообеспечешости производства фрезами с рассчитанными геометрическими параметрами, позволяющими реализовать наиболее полное удаление припуска при формообразовании.

Практическая ценность работы.

1. Усовершенствован процесс разработки технологии изготовления сложно-профильных деталей с использованием современных вычислительных и программных средств.

2. Разработана автоматизированная система оп ре деления формы и размеров фрез и последовательности их использования при обработке деталей, имеющих плоские и скульптурные участки.

3. Разработан алгоритм и программный комплекс для решения указанных выше задач в производственных условиях.

4. Экспериментально подтверждена эффективность разработанных моделей, алгоритмов и программ на тестовых деталях, содержащих скульптурные, плоские и линейчатые участки.

Апробапня. Результаты диссертационной работы были представлены на международной научно -практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (Новочеркасск, 2002), международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2004) на научных конференциях Иркутского государственного технического университета.

Реализация. Результаты исследования апробированы и переданы фирме ООО «МебельПро»,центру механообработки ООО ТД «АрМет», Учебному центру CAD/CAM технологий Иркутского государственного технического университета для включения в учебный процесс.

Публикации. По материалам исследований опубликовано семь работ.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка из 182 наименований и трех приложений. Общий объем диссертации содержит 143 страницы, включая 76 рисунков, 21 таблицу и приложения с исходными текстами программ и протоколами проверки тестовых образцов на трехкоординатной измерительной машине.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показано ее содержание, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы методы формообразования сложных поверхностей с помощью концевых фрез различных форм и размеров. Показано недостаточное решение задач оптимизации инструментального обеспечения такого рода операций фрезерования. Представлен аналитический обзор методов задания поверхностей, на основании которого был сделан вывод о целесообразности использования в качестве исходной информации для разрабатываемого метода определения инструментальных поверхностей фрез полутонового индексного изображения детали в градациях серого.

На этой основе сформулирована цель диссертационной работы, для достижения которой потребовалось решить следующие задачи:

1) Выявить критерии, позволяющие оценить процесс обработки деталей на фрезерных станках с ЧПУ.

2) На основе теорий конформности и аффинных отображений разработать математическую модель и метод определения параметров исходных инструментальных поверхностей.

3) Разработать алгоритмы и программы, позволяющие оценить по полноте удаления припуска и производительности, полученным расчетным путем, инструмент или набор инструментов с формированием заключения о необхо-

димости изготовления нового инструмента с рассчитанной инструментальной поверхностью.

4) Смоделировать процесс обработки выбранным инструментом на ПК, проанализировать по модели величину остаточного гребешка, отсутствие заре-заний и исполнение размеров.

5) Определить основные требования к тестируемой детали, построить её трехмерную электронную модель

6) Экспериментально подтвердить работоспособность метода определения инструментальной поверхности фрез для обработки поверхностей свободной формы и выбора на этой основе инструмента из имеющегося набора.

7) Подготовить и оформить материалы для практического использования результатов исследования.

Во второй главе диссертации представлена предлагаемая методика локализации плоских и скулыпурных участков детали; профилирования для них на основе двух алгоритмов расчета инструментальной поверхности; выбора инструмента или набора инструментов для формообразования выделенных участков. Изложено содержание алгоритма, определяющего степень соответствия инструмента, рассчитанного по предложенной методике имеющемуся в базе данных. Представлен математический аппарат и алгоритм выделения границ перемещений инструмента для формообразования расчетной зоны; профилирования инструментов для формообразования деталей, описываемых линейчатыми поверхностями. Дана методика анализа степени корреляции рассчитанного инструмента, с инструментом, имеющимся в базе данных предприятия.

При решении задачи выбора и определения параметров инструмента было необходимо разделить поверхность детали на плоские и скульптурные участки. В качестве исходных данных использовали плоское полутоновое индексное изображение детали в градациях серого от 0 до 255.

При этом исходили из того, что каждому пикселю соответствует определенное значение интенсивности, участок при этом определяется как плоский, если общее количество элементов превышает интерактивно заданную процентную долю от общего количества пикселей. Изменяя это процентное соотношение можно подобрать требуемые, граничные условия выделения областей.

Пиксели принадлежат области двойной кривизны при выполнении условия:

А*' = Ар^Ар2\\.уАрп , (1)

где Ар,... Ар„ - плоские области; As' - суммарная криволинейная область.

После этого производится морфологическое закрытие криволинейной области

Аз = Аз'»5е (2),

где 5е - плоский структурный элемент значительно меньший, чем площадь наименьшего плоского участка.

Затем области проверяются на пересечение друг с другом:

Apl(Apl&.As)~0; Ap2(Ap2&As)-0;

Apn(Ap,1&As)=0.

Для выделения линий перепада яркости, соответствующих линиям перепада кривизны поверхности была использована нелинейная фильтрация Собела маской размером 3x3:

■fx-l.y-1 fx-\,y fx-\.y,\ fx,y-l fxfx.y+l fx+l.y-l fx+l,y fx* 1,>+1

Выходное бинарное изображение g(x,y) формируется путем присваивания центральному (х,у)-щ пикселю вместо fs y значения яркости, определяемого следующими соотношениями:

jl npuG{f(x,y)\>T g(^) = |o npuGW^T' (4)

где T - неотрицательная пороговая величина, определяемая точностью обработки.

Для создания контуров все точки, являющиеся подобными, соединяли, что давало границу согласно критериям подобия по величине и направлению: Величина градиента, при этом определяется по упрощенной формуле:

G[/W)]=|G,|+|G,i (5),

где G^hG^ - градиент изображения f(x,y) в контрольной точке в направлении осей х и у соответственно.

При перемещении от пикселя к пикселю и представлении каждой присоединяемой точки как центра окрестности, процесс повторяется для каждой точки изображения.

Так как инструментальные поверхности концевых фрез представляют собой по-

ч

Рис. 1. Схема определения диаметра локальной инструментальной поверхности для скульптурного участка

верхности тел вращения, то для определения максимального диаметра инструментальной поверхности необходимо последовательно, в каждой узловой точке, взятой с изображения g{x,y), построить окружность с центром на оси фрезы. Значение яркости в точке касания этой окружности, с нормалью к поверхности, в соответствующей узловой точке, должно быть больше, чем значение яркости в любой другой точке этой окружности (для обработки плоскости значение яр-

ПИШИ I1 "Ш1111

: Т1 ь

I п т_

Т|"" п ' ||

пинии 1111

Ч* Я

С и

! I ГИ;?!-' 1!

Рис. 2. Схема определения диаметра локальной инструментальной поверхности для плоского участка

кости в этой точке должно быть равно предыдущему значению на нормали и иметь наибольшее значение внутри окружности). Построение завершается, если использованы все узловые точки, или в случае отсутствия окружности большего диаметра с центром в этой точке, удовлетворяющей предыдущему условию.

Ограничивающие окружности строятся на основе двух алгоритмов: для скульптурного (рис. 1) и для плоского участка (рис. 2).

Для обобщения полученных локальных инструментальных поверхностей был предложен следующий метод. На первом этапе необходимо построить многоугольник распределения вероятностей в зависимости от длины ненулевых элементов матрицы выявленных профилей. Затем для каждой наиболее вероятной группы профилей строится обобщенная модель по результатам вычисления профиля максимального размера.

В качестве исходных данных при начальном расчете границ обработки принимаются размеры инструмента, имеющего наибольший диаметр, затем в качестве второго инструмента принимается следующий в порядке убывания (для многоинструменталыгой обработки). Далее, в случае невыполнения условия полноты формообразования, последовательно рассматриваются инструменты меньшего диаметра до получения требуемой точности обработки или до окончания перебора инструментов. Затем, оставляя в качестве первого инструмента максимальный профиль предыдущего шага, осуществляется перебор второго и последующих инструментов, начиная с третьего в порядке убывания. Максимально эффективным для формообразования является набор инструментов, отвечающий выполнению следующего логического условия:

Ц -мпах&Л^ ->тш&Л^(.Отк1)-»тт&СП-»гшп, (6)

где Ц- диаметр первого инструмента; Ай- суммарная площадь доработки; А<1(Рт]Л)- площадь доработки наименьшим инструментом; СП-количество используемых фрез.

В связи с большим количеством возможных комбинаций было предложено усовершенствовать этот метод путем его дополнения кластеризацией. Рассматривались три метода кластеризации: метод АГ-средних, метод иерархического группирования и алгоритм нечеткой кластеризаци. Лучший результат был получен в процессе нечеткого кластерного анализа.

Задача нечеткой кластеризации состоит в нахождении такой матрицы степеней принадлежности М и таких координат центров кластеров У~(У1,Уг.....Кс),

которые обеспечивают минимум следующего критерия:

itObT- IK-Kl^min, (7)

где Vt=—1—^(ju.tT(8)" центр i-то кластера, ¡ = 1,с;д( - степень принад-

<■=1

лежности объекта Xt = к подмножеству Ц.

Аналитического решения задачи нахождения оптимальных координат центров кластеров и матрицы степеней принадлежности не существует, поэтому она решается численно.

Соответствие дискретности полученных профилей и профилей из базы датгых является необходимым условием сравнения двух профилей инструментальных поверхностей. Для одномерной табличной интерполяции использовалась функция вида: В = f(X,Y,Xt), где УиХ- значения приведенного профиля из матрицы стандартных профилей, и соответствующие ему координаты по оси абсцисс, ВиХ1 - интерполированные значения профилей стандартных инструментов и координаты по оси абсцисс, в которых значения кластеризованных профилей определены, соответственно.

В усовершенствованном алгоритме анализируется соответствие кластеризованных профилей инструментам, имеющимся в базе данных предприятия, на основе методов, описанных ранее.

В случае использования концевых цилиндрических фрез для обработки плоских участков, максимально соответствующим инструментом из базы данных рассчитанному профилю, принимается инструмент с ближайшим меньшим диаметром по отношению к кластеризованному профилю. При этом длина режущей части должна быть больше или равна рассчитанной длине. В случае выбора из базы данных инструмента для обработки скульптурных участков, который мог бы заменить кластеризованный профиль, выбирается фреза с протяженностью профиля инструментальной поверхности, меньшей или равной длине, полученной при кластеризации. Поэлементные значения интенсивностей в столбцах матрицы при «обходе» профилем из базы данных вдоль образующей поверхности смещения должны быть больше или равны значениям кластеризованного профиля. Конформным считается профиль, имеющий наименьшие расхождения с расчетным.

Алгоритм учитывает, что замкнутая кривая, описывающая перемещение инструмента смещена от границы области, причем направление и величина смещения зависит от геометрии обрабатываемого участка и его формы. Выделенная плоская область подвергается двукратном}' наращению (dilation):

где 77 - структурный элемент в виде диска, радиусом, соответствующим радиусу инструмента, выбранного из базы данных концевых фрез на предыдущем этапе.

После каждого наращения проверяется выполнение условия для пикселей, входящих одновременно в состав соседних областей, и логического умно-

жения областей, соседствующих, и расширенной, если ftx,y)> Ар} при

TOOL J

Полученное изображение подвергается сужению (erosion) Am, = STmi&Tl, (11) Периметр полученного изображения ограничивает тону обработки выбранной фрезой заданной области с учетом смещения на величину радиуса инструмента. Эта зона после масштабирования и векторизации в программе-векторизаторе импортируется в СЛМ систему дня подготовки программы механообработки и её эмуляции. Подвергнув область Am. наращению Am.®Tl и, вычтя исходное изображение плоской области из результата наращения, определяем площадь неудаленного материала. Если неудаленный материал остается и пределах рассматриваемой зоны (рис 3), то назначаем инструмент меньшего диаметра для удаления необработанных участков и вышеприведенный алгоритм повторно анализирует плоскость.

Расчет границ обработка для скульптурных областей осуществляется с помощью аналогичных операций полутоновой морфологии. Рабочим элементом для полутоновой морфологии (рис. 4) является объемный структурный элемент. В настоящей работе использованы структурные элементы, определяемые двумя матрицами: матрицей, описывающей диск по аналогии с плоскими областями, и матрица высот, соответствующих ненулевым элементам яркостей.

В соответствии с Предлагаемой методикой осуществляется профилирование фрез для (]юрмообра-зования линейчатых поверхностей. После считывания изображения происходит построение профиля яркости по:¡у топового изображения детали в направлении изменения градиента интенсивности изображения, что соответствует изменению направления нормали к поверхности вдоль этой линии. Полученный

Рис. 3 Определение зоны обработки с помощью морфологических операций над бинарным изображением выделенных плоских областей

Рис. 4. Результат применении полутоновой морфологии для определении зоны скульптурных областей

профиль яркости соответствует с учетом масштабных коэффициентов образующей исходной инструментальной поверхности, которая обеспечивает формообразование рассматриваемой детали.

На последнем этапе реализации предлагаемой методики профиль полученной образующей инструментальной поверхности сравнивается с профилями инструментов, в базе данных предприятия-изготовителя или иной заинтересованной стороны.

Для решения задачи нахождения соответствия полученных инструментов, имеющимся в базе данных, использован широко распространенный в теории распознавания изображений коэффициент корреляции двух матриц

^-ЕК-в) = _____- (12),

где Ет соответствует профилю образующей исходной инструментальной поверхности профильной фрезы, Вт соответствует последовательно всем вектор-строкам из матрицы Вшг значений профилей инструментальных поверхностей, имеющихся в базе данных инструментов, Е, В - среднее всех элементов вектор-строк Е и В соответственно, т х 1 -размер векторов участка профиля стандартного инструмента и профиля рассматриваемой детали .

Соответствие дискретности полученного профиля инструмента и профилей инструментов, имеющихся в базе данных, обеспечивается одномерной табличной интерполяцией, описанной выше.

В случае высокой степени корреляции (большей, чем 0,9) следует заключение о соответствии полученного профиля профилю инструмента, имеющемуся в базе данных, в противном случае - заключение о необходимости профилирования нового инструмента с образующей, представленной в отчете. При этом инструмент, имеющий более сложный профиль, может обеспечивать формообразование относительно простого профиля детали (рис.5).

Для реализации предложенной методики был разработан программный комплекс ОрИтТооН^, позволяющий в автоматизированном режиме формировать набор фрез для обработки различных поверхностей детали, а также назначать границы перемещений инструментов.

Третья глава посвящена изложению результатов экспериментальных исследований, подтверждающих достоверность теоретических построений, проверке работоспособности созданного программного комплекса ОрЦтТооНгщ и оценке его эффективности.

г : <>■■. Л

17) • : Ч Г} Иг.....

Рис. 5. Концевая профильная фреза и многообразие формообразуемых деталей одним инструментом

С целью получения сопоставимых результатов эксперимент был реализован на одной и той же тестовой детали, включавшей поверхности различной формы.

Тестовые детали изготавливали на трехкоординатном настольном фрезерном станке с системой ЧПУ типа CNC. Привод подач - шаговые двигатели. Повторяемость позиционирования - 0,02мм. Регулировка частоты вращения -бесступенчатая 5000-20000 об/мин. Мощность на валу шпинделя - 100Вт. Для определения и сравнения отклонений формы и размеров деталей была использована трехкоординатная измерительная машина «Galaxy» и программа Power-INSPECT.

В экспериментах использовали твердосплавные 2-х зубые концевые фрезы диаметром 4мм и 2мм, а также 2-х зубые сфероцилиндрические фрезы диаметром 5мм и 2мм фирмы Hanita.

Учитывая, что в современных САМ системах отсутствуют рекомендации по выбору инструментов для обработки наперед заданных поверхностей деталей, была смоделирована обработка при условии постоянства стратегий обработки (для плоских участков- эквидистантным смещенем, для скульптурного участка - растром). Время, в случае обработки фрезами, отвечающими условиям вписываемости, но отличными от предлагаемых программой OptimTooling увеличивается на 20...200 % в связи с метшим, чем у расчетного варианта временем обработки инструменгом большего диаметра. В случае же обработки инструментами, не удовлетворяющими критериям вписываемости время увеличивается на 10... 15% в связи с большей, чем у расчетного варианта площадью обработки инструментом меньших размеров.

Для оценки точности определения границ они были рассчитаны с помощью существующих средств САМ, в частности, использовалась система Pow-erMill (вариант №1), и с применением разработанного программного комплекса OptimTooling (вариант №2) при условии, что в обоих случаях плоскости обрабатывались с эквидистантным смещением, скульптурная область по растровой стратегии.

Время обработки по варианту 2, меньше, чем время по варианту 1, на 10... 35%. Прежде всего это связано с сокращением времени доработки (для плоских участков - на 86%, для скульптурного - на 20%).

В связи с тем, что назначение инструментов и определение границ их перемещения по разработанной методике не зависит от стратегии обработки, а также для оценки влияния на точность направления перемещения инструментов были разработаны управляющие программы и изготовлены пять тестовых образцов из аллюминиевого сплава Д16Т. Наименьшее время (на 38 % по сравнению с лучшим из вариантов обработки растром) и длина рабочих траекторий (на 36%) при обработке плоских участков были получены при обработке с эквидистантным смещением, при фрезеровании скульптурной области - обработкой с переменным шагом по z (на 5,6% и 4,5% соответственно). При этом точность обработки соответствует заявленной точности оборудования.

В четвертой главе представлен состав и показаны возможности созданного программного комплекса.

Предлагаемая методика расчета инструментов и назначения для них границ обработки, реализованная в программном комплексе OptimTooling, используется ОАО «Мебель-Про» (г.Иркутск) для изготовления формообразующих поверхностей прессформ для мебельной фурнитуры и получения декоративных фасадов из древесно-стружечной плиты (ДСП) и массива древесины.

Центр механообработки ООО ТД «АрМет» использует разработанный программный комплекс для изготовления штампов, прессформ, деревянных моделей.

Кафедра «Оборудования и автоматизации машиностроения» Иркутского государственного технического университета применяет результаты исследования при изучении студентами дисциплины «Компьютерные технологии в машиностроении».

Опытная эксплуатация программного комплекса OptimTooling для расчета инструментов и назначения для них границ обработки способствовала повышению производительности формообразования. Включение результатов исследования в учебный процесс позволило расширить область изучения дисциплины «Компьютерные технологии в машиностроении».

Программный комплекс OptimTooling (Optimized Tooling) предназначен для определения формы и размеров инструментальных поверхностей (ИП) для формообразования деталей, имеющих линейчатый профиль и скульптурные участки поверхностей при трехкоординатном фрезеровании. Он состоит из двух модулей:

а) модуля выделения зон обработки для детали, имеющей, наряду с плоскими, скульптурные участки, определения для этих зон форм и размеров инструментов из базы данных предприятия, либо подготовки заключения о необходимости изготовления нового нестандартного инструмента;

б) модуля образования инструментальной поверхности фасонных фрез для формообразования деталей с линейчатыми направляющими.

В качестве исходных данных используется полутоновое изображение деталей, которое может быть получено двумя способами:

а) позиционированием детали в CAD системе, получением слайда изображения и преобразования его в полутоновое с помощью графического редактора (Adobe Photoshop, Corel Draw )

б) преобразованием матрицы отметок высот, полученных в результате измерений на трехкоординатной машине в вычислительной среде Matlab в индексное полутоновое изображение в градациях серого.

Пользователь должен предварительно выбрать опцию обработки полутонового изображения поверхности, включающей участки свободной формы или линейчатой поверхности.

На первом этапе работы программного модуля для обработки деталей свободной формы (рис.6) обрабатывается полутоновое изображение детали. На нем с помощью интерактивного задания минимальной площади плоского уча-

стка выделяются плоские области и области, включающие поверхности двойной кривизны Для плоских участков определяются размеры концевых фрез. Для криволинейных - размер и профиль образующих инструментальных поверхностей, Затем пользователю предоставляется возможность кластеризовать

профили.

Рис.б. Открытое а программном модуле полутоновое изображение детали (а) и выделенные участки: плоские (б) и криволинейный (в)

При разработке программного комплекса для трехкоОрдинатного фрезерования деталей, имеющих сложные поверхности был разработан программный модуль профилирования инструментов для формообразования линейчатых поверхностей.

.4 - ' 'и'

'4 ЩШш ■■

«ч аЛлЯ

Чу^Улцл. / •

I

.1

Рис, 7, Внешний вид окна программного модуля профилирования МП для формообразования линейчатых поверхностей

На рис.7 изображен внешний вид окна программного модуля, профилирующего инструментальные поверхности для обработки деталей, имеющих линейчатый профиль. Он позволяет построить профиль интенсивности изображения, получить и вывести на экран инструментальную поверхность фрезы с осью, лежащей в плоскости изображения или в плоскости нормальной к ней,, а также проверить степень корреляции полученной инструментальной поверхности инструментам, имеющимся в базе данных.

CAD

Получение из трехмерной моле пи детали слайда плоского изображения, отображающего [Юпьефность поверхности.

Графический редактор

(Photoshop, Corel PhotoPalnt и др.) Преобразование слайда в полутоновое 8-битное изображение в градациях серого.

OptimTooling ^

Выделение областей, определение для указанных областей группы ин- ^^ струмйнтапьных поверхностей и их визуализация.

САМ

Разработка управляющей программы для 3-х координатного фрезеро- -4 ванин выделанных областей обрабатываемой детали.

I

Программа-векторизатор

Преобразование растровой границы обработки в векторный формат и масштабирование детали в линейные размеры (мм).

Механообработка

3-х координатное фрезерование ны делен пых областей полученным при расчете набором инструментов.

Контроль качества

Измерение изготовленной детали С помощью КИМ к анализ соответствия формы и размеров математической модели детали.

Готовое изделие

Рис. 8. Блок-схема изготовления сложно профильных деталей с использованием разработанного программного комплекса

Структурная схема обработки деталей, включающих скульптурные, плоские ют линейчатые поверхности изображена на рис.8.

Практическое использование предложенного метода продемонстрировало, что повышение эффективности производства достигается в результате:

1) теоретически и практически обоснованного автоматизированного выделения на сложной поверхности, представленной в виде компьютерной модели, плоских и скульптурных областей;

2) обоснованного расчета для плоских областей параметров концевых цилиндрических фрез, для скульптурных - сфероцилиндрических фрез и фрез других форм, в том числе и из имеющихся в базе данных предприятия; для линейчатых поверхностей - фрез с фасонным профилем;

3) предоставления возможности расчета инструментообеспеченности производства для обработки плоских и скульптурных областей на основе анализа «вписываемости» инструментов из базы данных в расчетные обобщенные исходные инструментальные поверхности;

4) описания границ обработки расчетными инструментами;

5) возможности использования для проверки на фрезеруемость электронной модели, представленной полутоновым растровым изображением в градациях серого;

6) возможности расчета площади поверхности, получаемой на каждом технологическом переходе;

7) определения рационального сочетания форм и размеров инструментов, используемых для обработки скульптурной поверхности;

8) интеграции программного комплекса Ор^тТооН^ с различными системами автоматизированного проектирования и производства;

9) возможности включения результатов исследования в автоматизированную систему оптимизации фрезерной обработки на станках с ЧПУ, управляющей процессами выбора частных стратегий, шага между соседними проходами фрезы и вспомогательных перемещений инструмента;

10) возможности включения программного комплекса в общую цепь кон-структорско-технологической подготовки производства через локальные и глобальные сети.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Решена задача повышения производительности при обработке сложных пространственных поверхностей путем обоснованного определения состава и параметров предназначаемых для использования фрез в автоматизированном режиме.

2. На основании проведенного анализа литературных источников сделан вывод о целесообразности использования точечных индексных изображений в формате *.Ьтр для описания скульптурных, плоских и линейчатых участков деталей.

3. Создан математический аппарат на основе существующих математических приемов теории аффинных отображений, дифференциальной геометрии, кластерного анализа, теории обработки изображений, математи-

ческой морфологии, использование которого обеспечивает повышение производительности формообразования скульптурных поверхностей на фрезерных станках с ЧПУ.

4. Разработаны алгоритмы построения инструментальных поверхностей для формообразования плоскостей, скульптурных и линейчатых поверхностей в пределах рассчитываемых границ, с использованием в качестве исходной информации плоского полутонового изображения поверхности детали.

5. Предложено решение, позволяющее минимизировать комплект режущих инструментов для формообразования плоских и скульптурных областей детали, имеющих сложные поверхности.

6. На основе анализа «вписываемости» инструментов из базы данных предприятия в рассчитанные инструментальные поверхности и сравнения степени их корреляции разработан метод анализа инструментообеспечения производства деталей со сложными поверхностями.

7. С использованием методов математической морфологии разработан способ назначения границ обработки режущим инструментом определенного типоразмера.

8. На основе разработанной методики создан программный комплекс Ор-timTooling профилирования инструментальных поверхностей фрез.

9. Разработана оригинальная методика эксперимента и тестовая деталь, позволившие объективно и всесторонне оценить эффективность применения предложенных алгоритмических решений и программ обработки скульптурных поверхностей.

10.Результатами измерения отклонений формы и размеров обработанных тестовых деталей подтверждена эффективность выполненных разработок.

11.Показана эффективность использования системы OptimTooling совместно с существующими программами-векторизаторами и CAM-системами. На основе исследования параметров технологических переходов (длины траектории инструмента, времени обработки и пр.) установлено, что применение предлагаемого программного комплекса позволяет повысить производительность фрезерования на 10... 30%.

12.Результаты работы прошли апробацию и внедрены на ряде предприятий, а также в учебном процессе в Иркутском государственном техническом университете.

Публикации по теме диссертации:

1. Шленский Я.Ю. Программный комплекс OptimTooling // Вестник ИрГТУ.-2006. №4 (28) - С.97.

2. Пономарев Б.Б., Шленский Я.Ю. Модель профилирования производящей поверхности инструмента при трехкоординатном фрезеровании сложных поверхностей // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: Материалы III международной науч-

но-гехнической конференции. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2002. Часть). - С. 48-50.

3. Пономарев Б.Б., Шденский Я.Ю. Использование теории аффинных отображений при трех координатном фрезеровании сложных поверхностей // Повышение эффективности технологической подготовки машиностроительного производства: Сб. ггаучн. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ - 2002. С. 48-54.

4. Пономарев Б.Б., Шленский Я.Ю. Профилирование фасонных фрез для формообразования линейчатых поверхностей // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сборник научных трудов: -Донецк: ДонГТУ, 2006. - С. 245-251.

5. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. Программный комплекс профилирования инструментальных поверхностей фрез «Ор1ш1Тоо1-

/ Шленский Я.Ю., Пономарев Б.Б,- № 5846; 3арегистр14.03.2006.

6. Пономарев Б.Б., Шленский Я.Ю. Пути повышения эффективности формообразования скульптурных поверхностей // Перспективные материалы, технологии,, конструкции-экономика: Сборник научных трудов: - Красноярск, ГАЦМиЗ, 2000'Выпуск 6. - С. 234-236.

7. Пономарев Б.Б., Шленский Я.Ю. Моделирование исходной инструментальной поверхности концевых фрез // Моделирование. Теория, методы и средства: Материалы IV международной научно-технической конференции. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2004. Часть2. - С. 16-21.

Подписано в печать 9.01.2007. Формат 60 х 84 / 16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Зак. 51. Поз. плана 26н.

ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Введение.

1. Математическое, программное и инструментально-технологическое обеспечение фрезерования деталей свободной формы.

1.1. Задание поверхности в системах автоматизированного проектирования.

1.2. Методы формообразования скульптурных поверхностей с помощью фасонных концевых фрез.

1.3. Модели формообразования скульптурных поверхностей и и инструментов для их получения

1.4. Моделирование симуляции 3-х координатного формообразования скульптурных поверхностей.

1.5. Функциональный анализ современных CAD/CAM систем.

1.6. Цель и задачи исследования.

2. Определение формы исходной инструментальной поверхности по цифровому полутоновому изображению 3D модели сложнопрофильной детали.

2.1. Критерии оптимизации группирования концевого инструмента для формообразования скульптурных поверхностей при чистовом трехкоординатном фрезеровании.

2.2. Выделение границ зон обработки.

2.3. Выделение линий перепада яркости на цифровом полутоновом изображении детали.

2.4. Определение формы и размеров локальных инструментальных поверхностей.

2.5. Разделение полученных профилей яркости на группы.

2.6. Выбор инструмента из имеющегося на предприятии с использованием кластерного анализа.

2.7. Локализация границ перемещения фрез на основе анализа степени обработки выбранным инструментом.

2.8. Профилирование инструментальных поверхностей фасонных фрез.

Выводы.

3. Экспериментальные исследования.

3.1. Условия проведения эксперимента.

3.2. Ход и результаты эксперимента.

Выводы.

4. Практическое использование программного комплекса расчета инструментов и назначения границ обработки.

4.1. Состав, исходные данные и возможности программного комплекса.

4.1.1. Модуль профилирования инструментальных поверхностей для формообразования деталей, включающих скульптурные участки.

4.1.2. Модуль построения инструментальных поверхностей для формообразования линейчатых поверхностей.

Выводы.

Глобализация экономики, развитие транспортной инфраструктуры изменило условия международной торговли и с каждым годом все более и более ужесточает конкурентную борьбу на рынке производства изделий, в том числе имеющих сложные формы. Детали таких изделий производят с применением различных технологий, зачастую имеющих в своей основе технологическую оснастку, получаемую, как правило, методами механической обработки. Наиболее трудоемкими в изготовлении являются формообразующие элементы штампов и пресс-форм. Особой сложностью отличается оснастка для изготовления деталей авиационной, автомобильной промышленности, корпусов радио и аудиоаппаратуры, деталей бытовой техники, подошв обуви, упаковки пищевых продуктов, нефтепродуктов, косметики, бытовой химии, строительных материалов, элементов скульптур, барельефов и так далее. Скульптурные поверхности являются непременным атрибутом широкой гаммы изделий, имеющих самостоятельную художественную ценность (лепнины, медали, ювелирные украшения и т.п.).

По мнению Британской ассоциации производителей и поставщиков инструментов и пресс-форм опыт изготовителей, их близость к покупателям комплектующих компонентов теперь не стали основными критериями, определяющими выбор поставщиков, поскольку при глобализации это не является актуальным. На первые места сейчас вышли такие критерии, как качество изделий и наличие гарантий по его обеспечению, сроки и графики поставок, соответствие их мировому опыту работы с поставщиками, их финансовая стабильность, наличие современного технологическое оборудования, которым он располагает, цена продукции и возможность скидок [89].

При оценке готовности сотрудничать с поставщиками важное значение для производителей сложных изделий в России и во всем мире в настоящее время приобрело наличие у партнеров информационных и технологических средств интеграции производственных процессов на основе компьютерных технологий. В условиях международной конкуренции только такой подход позволяет снизить издержки производства при существенном повышении эффективности, сокращении цикла выпуска изделия и сроков его запуска. Последнее условие особенно важно для работы в динамично изменяющейся конъюнктуре современного рынка.

Такая интеграция создания изделия и его производства стала возможной благодаря росту вычислительных ресурсов современных процессоров, повышению функциональности систем САПР/АСТПП (автоматизированные системы подготовки производства), разработке совершенного математического аппарата. Интеграционные процессы охватывают этап дизайнерской проработки изделия, создание прототипов и опытных образцов. Тем самым создаются предпосылки для оперативной смены изделия в соответствии с требованиями маркетинговой стратегии, без отвлечения значительных ресурсов на корректировку конструкции и технологических процессов. Вместе с тем в ряде случаев автоматизация подготовительного процесса затруднена и требует высокой степени вовлечения в него труда рабочего или инженера.

Такие участки, как правило, становятся "узким местом" в производственной цепочке. Их ликвидация представляет актуальную задачу современного машиностроения. Выпуск изделий, имеющих сложные формы, требует самой тщательной технологической проработки и создания многообразной станочной оснастки. Это увеличивает сроки подготовительного периода, что не устраивает ни поставщика, ни потребителя будущей продукции.

В настоящее время для получения формообразующих поверхностей технологической оснастки и сложно-профильных деталей широко применяют фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), что связано с их определенными достоинствами. Их применение позволяет сократить цикл изготовления деталей, понизить требования к квалификации рабочих, обеспечить повторяемость технологического процесса, уменьшить объем слесарно-доводочных работ. Современные графические системы автоматизированного проектирования (САПР) существенно упростили подготовку управляющих программ для указанных станков. Учитывая, что станки с ЧПУ являются дорогостоящим видом технологического оборудования, особое значение придается решению проблемы повышения эффективности их использования. Прежде всего, это касается чистовой обработки деталей сложной формы на фрезерных станках с ЧПУ, из-за преимущественно точечного касания инструмента и детали в процессе обработки, что приводит к значительным затратам времени на её осуществление. Его сокращение может быть достигнуто оптимизацией стратегий обработки. Удачный выбор параметров обработки позволяет достичь двукратного повышения производительности [54,55,56]. В силу геометрической сложности обрабатываемых поверхностей актуальным становится снижение времени обработки оптимизацией выбора инструментов и назначения зон фрезерования с его применением, использования высокопроизводительных режимов резания и высокопроизводительного, конструктивно и технологически совершенного оборудования.

При подготовке к обработке фрезерованием деталей, спроектированных с использованием автоматизированных систем, возникают ситуации, при которых математическая модель детали, содержащая поверхности свободной формы [19,50,59], не имеет выраженных контуров, определяющих форму исходной инструментальной поверхности, а также границы чистовой обработки. Такие модели получаются при применении бесконтурного построения 3D моделей в системах ArtCAM Pro, TeMMa-3D, Cimagrafi, Enroute, ТуреЗ, Gemvision, при обратном проектировании в CopyCAD (фирмы Delcam, Великобритания), при восстановлении объемных моделей по плоским полутоновым изображениям в системе ArtEmboss. При этом приходится либо обрабатывать всю деталь одним инструментом при постоянных технологических параметрах (частная стратегия, шаг, режимы резания и т.д.) [44, 45, 46], либо определять форму инструментальной поверхности и зоны чистовой обработки путем построения технологических контуров на компьютере вручную. В этих случаях, как правило, неизбежно возникновение ошибок, а необоснованность принятых решений приводит к потерям в производительности процесса обработки. Следует отметить, что в большинстве современных САМ систем не автоматизирован процесс выбора стратегий обработки, формы и размеров режущего инструмента. Это системы предлагают выполнить технологу, на которого, таким образом, целиком возлагается ответственность за принятые решения. В результате технолог вынужден опираться исключительно на собственный опыт.

Данное исследование является продолжением комплексной работы «Оптимизация обработки деталей сложной формы на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ», выполняемой в Иркутском государственном техническом университете на протяжении ряда лет [17,51,54]. Работа состоит из нескольких задач, часть из которых успешно решена: поиск оптимальных стратегий обработки [55,61], совершенствование процесса обработки барельефов с учетом их оптических свойств [52], оптимизация технологических областей обработки выбранным концевым и цилиндро-сферическим инструментом [41,53], проектирование формы и размеров инструментальных поверхностей для обработки деталей сложной конфигурации, оптимизация вспомогательных перемещений инструмента.

Рамки настоящего исследования определены выделением плоских и скульптурных областей поверхностей деталей, определения набора инструментов для формообразования выбранных областей на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ, а также определения формы и размеров профильных фрез для формообразования линейчатых поверхностей.

Автоматизировать решение задач проектирования инструментальных поверхностей фрез для формообразования сложнопрофильных деталей представляется возможным при условии создания математической модели, позволяющей оптимизировать процесс формообразования на основе программных средств анализа «электронной» модели изделия. Таким образом, необходим метод, позволяющий автоматически и достаточно быстро выбирать оптимальную форму и размеры режущего инструмента, границы и оптимальные параметры стратегии чистового фрезерования деталей сложной формы на станках с ЧПУ. В настоящее время в отечественной и зарубежной науке существует ряд подходов к решению этой проблемы, но, тем не менее, она остается актуальной до настоящего времени.

В процессе подготовки диссертации разработаны методы оптимизации границ чистовой обработки, определения формы и размеров режущего инструмента, определения степени соответствия полученных инструментальных поверхностей инструментам, имеющимся в базе данных предприятия. Это позволяет сделать вывод о возможности использования имеющегося инструмента, или о необходимости изготовления новых инструментов, для чего предложено использовать разработанный программный комплекс OptimTooling. Также были разработаны методы определения форм и размеров инструментальных поверхностей профильных фрез для формообразования линейчатых поверхностей деталей, анализа соответствия полученной инструментальной поверхности инструментам, имеющимся в наличии на предприятии, в виде программного модуля, входящего в состав программного комплекса Optim Tooling.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

1. Методы расчета локальной инструментальной поверхности фрез при формообразовании поверхностей деталей, имеющих скульптурные участки, выбора необходимого набора инструментов и определения возможности использования имеющегося инструмента на основе степени корреляции его формы и размеров с полученными профилями инструментальных поверхностей.

2. Метод нахождения оптимальных границ областей обработки, описанных контурными кривыми, по дискретно заданной модели детали для инструментов, рассчитанных с помощью разработанного программного комплекса OptimTooling.

3. Алгоритм повышения производительности обработки скульптурных, линейчатых и плоских поверхностей деталей на основе разработанного программного комплекса профилирования инструментальных поверхностей.

4. Методика и результаты экспериментальной проверки математических разработок.

12.Результаты работы прошли апробацию и внедрены на ряде предприятий, а также в учебном процессе в Иркутском государственном техническом университете.

1. Абламейко С.В.Лагуновский Д.М. Обработка изображений: технология, методы, применение. Минск.:Амалфея, 2000. - 304с.

2. Автоматизация конструкторско-технологического проектирования / Сб. научн. тр. Мн.: Изд-во ИТК АН БССР, 1986.

3. Автоматизация обработки сложной графической информации / Сб. науч. тр. / Под ред. Ю.Г.Васина. Горький: Горьк. гос. ун-т., 1988. - 124 с.

4. Автоматизированная подготовка программ для станков с ЧПУ: Справочник. / Р.Э. Сафраган и др; Под общ. ред. Р.Э. Сафрагана. К.: Техника, 1986.- 191 с.

5. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / Ю. М. Соломенцев, В. Г. Митрофанов, А. Ф. Прохоров и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева, В. Г. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1986.-256 с.

6. Алиев И. А., Тетерин Г. П. Системы автоматизированного проектирования технологии горячей объемной штамповки «тел вращения» с адаптацией алгоритмов и оптимизацией проектных решений. М.: ЦНИИТЭИтракторосельмаш, 1983, вып. 2,44 с.

7. Асфаль Р. Роботы и автоматизация производства/Пер. с англ. М.Ю. Евстегнеева и др.-М.: Машиностроение, 1989.- 448с.

8. Байков В.Д., Вашкевич С.Н. Решение траекторных задач в микропроцессорных системах с ЧПУ / Под ред. В.Б. Смолова. Л.: Машиностроение, ленингр. отд-ние, 1986. -106 с.

9. Бермант А.Ф. Отображения. Криволинейные координаты. Преобразования. Формулы Грина.,М. «Физматгиз».,1958.

10. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике (для научных работников и инженеров).: Пер. с англ.-М.: Мир, 1982. 680с.

11. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1990. 588 с.

12. Голембиевский А. И. Основы системалогии способов формообразующей обработки в машиностроении/ Под. ред. В.А. Петрова. Мн.: Наука и техника, 1986. - 168 с.

13. Грановский Г.И. Кинематика резания.М.:Машгиз,1948.- 199с.

14. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов,- М.: Высшая школа, 1985.-304 с.

15. Грошев A.B. Методы и средства повышения точности обработки фасонных деталей на фрезерных станках с ЧПУ / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Набережные Челны.: КГПИ, 2002.

16. Данилов В.А. Формообразующая обработка сложных поверхностей резанием. Мн.: Наука и техника, 1995. - 264 с.

17. Дерябин А. JI. Программирование технологических процессов для станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984. 224 с.

18. Дружинский А.И. Методы фрезерования пространственно-сложных поверхностей М.: Машгиз, 1950. - 128 с.

19. Дружинский И.А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое обеспечение: Справочник. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 263 с.

20. Дружинский А.И. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1965. - 600 с.

21. Дьяконов В.П. MATLAB 6.0/6.1/6.5/6.5+SP1 + Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений.- М.: COJIOH-Пресс, 2005-592 с.

22. Завьялов Ю. С. и др. Сплайны в инженерной геометрии / Ю. С. Завьялов, В. А. Леус, В. А. Скороспелов. М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

23. Зазерский Е. И., Жолнерчик С. И. Технология обработки деталей на станках с программным управлением. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1975. - 208 с.

24. Заране И.Г., Прикшанс И.Г. Программное обеспечение машиннойграфики в САПР штампов // Автоматизация технологической подготовки производства. Рига: РПИ, 1983.

25. Зубов В.П., Абросимова М.А. Исследование влияния формы, размеров и ориентации концевого инструмента на точность обработки аэродинамических поверхностей моноколес компрессора // Авиационная техника. Известия высших учебных заведений, 2000, №4.

26. Инструмент для автоматизированного производства / Под ред. Юликова М.И. М.: ВЗМИ, 1980 г.

27. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС/И. J1. Фадюшин, Я. А. Музыкант, А. И. Мещеряков и др. М.: Машиностроение, 1990.-272 с.

28. Клещев Г. М., Проскурин Г. А., Тетерин Г. П. Система автоматизированного проектирования штампов. Экспересс-информация. Сер. технология тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. М.: ЦНИИТЭИтракторосельмаш, 1982, вып. 18, с. 1 -20.

29. Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: Материалы III Междунар. науч.-практ.конф., г.Новочеркасск, 15 нояб.2002г.:В 4 ч./Юж-Рос. гос. техн. ун-т(НПИ).-НовочеркасскЮОО НПО «ТЕМП»,2002-4.1-С.48-50.

30. Компьютерные технологии в науке, технике и образовании: Учеб. пособие / Под общ. ред. А.И. Промптова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000-396 с.

31. Константинов М.Т. Расчет программ фрезерования на станках с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1985. 160 с.

32. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М.: «Машиностроение», 1976. 288 с.

33. Кулик В.К. и др. Прогрессивные процессы обработки фасонных поверхностей. К.: Техника, 1987. - 176 с.

34. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ.- М.:Машиностроение, 1975.-391с.

35. Лекции по теории графов/Емеличев В. А., Мельников О. И., Сарванов В. И., Тышкевич Р. И. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1990. - 384 с.

36. Ли К. Основы САПР (САБ/САМ/САЕ)-СПб.:Питер,2004-383 с.

37. Макаров А.И. Оптимизация процессов обработки деталей сложнойформы на фрезерных станках с ЧПУ / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МГТУ «МАМИ», 2002.

38. Медведев Ф.В. Создание художественных барельефов в программном пакете ArtCAM Pro // Современные высокоэффективные технологии в машиностроении для различных отраслей промышленности: Сборник статей к семинару. Иркутск, 2001. - с.

39. Металлорежущие инструменты / Г.Н.Сахаров, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой М.: Машиностроение, 1989.-328 с.

40. Молчанов Г.Н. Повышение эффективности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1980. - 204 с

41. Обработка фасонных поверхностей на станках с числовым программным управлением. Родин П.Р., Линкин Г.А., Татаренко В.Н. К.: Техника, 1976.-200 с.

42. Оптимизация технологических процессов механической обработки / Рыжов Э.В., Авергенков В.И.; Отв. Ред. Гавриш А.П.; АН УССР. Ин-т сверхтвердых материалов. Киев: Наук, думка, 1989. - 192с.

43. Основы формообразования поверхностей резанием. Родин П.Р. К.: Вища шк., 1977.- 192с.

44. Отображение аффинного пространства в теории формообразования поверхности резанием. Перепелица Б.А. Харьков: Вища школа. 1981. -152 с.

45. Петров А. И., Тарасов В. С., Девятериков А. Г. и др. Автоматизированное проектирование технологии обработки материалов. Ижевск, «Удмуртия», 1978.

46. Петрухин С.С. Основы проектирования режущей части металлорежущих инструментов К.: Вища шк., 1977. 192с.

47. Позняк Э.Г., Шикин Е.В. Дифференциальная геометрия: Первое знакомство. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 384 с.

48. Пономарев Б.Б. Оптимизация стратегии фрезерования сложных поверхностей. Под ред А.И. Промптова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003 -239 с.,

49. Пономарев Б.Б. Репин В.М. Повышение производительности формообразования сложных деталей на фрезерных станках с ЧПУ // Вестник ИрГТУ, 1998.-№ 3. С.50-53.

50. Проектирование и производство режущего инструмента / М.И.Юликов,Б.И.Горбунов,Н.В.Колесов. Машиностроение, 1987.- 296 с.

51. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов / И. М. Баранчукова, А. А. Гусев, Ю. Б. Крамаренко и др.; Под ред. Ю. М. Соломенцева. 2-е изд., испр. -М.: Высш. Шк., 1999-416 с.

52. Радзевич С.П. Формообразование сложных поверхностей на станках с ЧПУ -К.:Выщашк., 1991.- 192 с.

53. Разработка автоматизированной системы технологической подготовки кузнечно-штаповочного производства / Петров А. И., Лутовинов А. П., Дегтярев Г. В., Яхнис М. А. Кузнечно-штамповочное производство, 1977, №12, С. 13-18.

54. Репин В.М. Метод автоматического выбора стратегий чистовойобработки деталей сложной формы на трехкоординатном фрезерном станке с ЧПУ // Вестник ИрГТУ, 1998.-№ 3.-С.54-59.

55. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов: Учебник. -К.: Выща шк., 1990.424 с.

56. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. Программный комплекс профилирования инструментальных поверхностей фрез «OptimTooling» / Шлёнский Я.Ю., Пономарев Б.Б.- № 5846; Зарегистр 14.03.2006.

57. Семенченко Д. И. Инструмент для станков с программным управлением и его рациональная эксплуатация // В кн.: Рациональная эксплуатация высокопроизводительного режущего инструмента. М.: МДНТП, 1972. -С. 126-134.

58. Сосонкин B.JI. Программное управление технологическим оборудованием: Учебник для вузов по специальности "Автоматизация технологических процессов и производств". М.: Машиностроение, 1991.-512с.

59. Справочник технолога машиностроителя. Под ред. Дальского A.M., -М.: Машиностроение, 2001.

60. Тетерин Г. П. Интегрированные автоматизированные системы конструирования и изготовления штампов. М.: ЦНИИТЭИтракторосельмаш, 1984, вып. 12, 40 с.

61. Технология машиностроения: В 2 т. Т.1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М.Бурцев, А.С.Васильев, А.М.Дальский и др.; Под ред. A.M.Дальского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998.-564 с.

62. Технология машиностроения: В 2 т. Т.2. Производство машин: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, A.C. Васильев, О.М. Деев и др.; Под ред. Г.Н. Мельникова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998. - 640 с.

63. Филиппов Г.В. Режущий инструмент.-Л.Машиностроение. 1981.-146с.

64. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 304 с.

65. Фол и Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики. В 2-х т. М.: Мир 1985.- 736 с.

66. Фу К., Гонсалес Р.,Ли К. Робототехника.-М.: Мир,1989.-624с.

67. Шикин Е.В., Плис А.И. Кривые и поверхности на экране компьютера.Руководство по сплайнам для пользователей. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1996.-240 с.

68. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. - 464 с.

69. A. Hanta, R. J. Grieve and P. Broomhead, "Automatic CNC milling of pockets: geometric and technological issues", Computer Integrated Manufacturing Systems, Vol.11, No.4, p.309-330, 1998.

70. Bertok P., Takata S., Matsushima K.,Ootsuka J., Sata Т., A system for monitoring the machining operation by referring to a predictedtorque pattern. CIRp Ann.,32pp.439-442.

71. B.M. Imany, M.A.Elbestawi, Geometric simulation of ball end milling operations, Journal of Manufacturing Science and Engineering 2002. V. 123. (May).

72. С. C. Lo, A new approach to CNC tool path generation, Computer-Aided. Design 30 (1998), 649-655.

73. Chen, Y. J. and Ravani, B. (1987). Offset surface generation and contouring. J. Mech. Trans. Auto. Des. 109: 133-142.

74. Choi, В. K., Kim, D. H. and Jerard, R. B. (1997). C-space approach to tool-path generation for die and mould machining. Computer Aided Design 29(9): 657-669.

75. C. Zhu, Tool-path generation in manufacturing sculptured surfaces with a cylindrical end-milling cutter. Computers in Industry 7 (1991), 385-389.

76. Do Carmo, M. P. (1976). Differential Geometry of Curves and Surfaces. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NY.

77. E. Cohen, T. Lych, and L. Schumaker. Degree Raising for Splines. Journal of Approximation Theory, Vol 46, Feb. 1986.

78. E. Cohen, T. Lyche, and L. Schumaker. Algorithms for Degree Raising for Splines. ACM Transactions on Graphics, Vol 4, No 3, pp. 171-181, July 1986.

79. Elber, G. and Cohen E. Tool path generation for freeform surface models. Computer-Aided Design 26 (1994), 490-496.

80. Elber, G., Free-form surface region optimization for three- and five-axis milling, Comput. Adied Geom. Design 27 (1995), 465-470.

81. Elber, G., Free Form Surface Analysis Using a Hybrid of Symbolic and Numerical Computation. PhD Thesis, Dept. of Computer Science, Univ. of Utan, 1992.

82. Feng H., Menq C.,A flexible ball-end milling system model for cutting force and machining error prediction, ASME J. Manuf., Sci.,Eng., 118,1996, pp.461-469.

83. Ganping Sun, Fu-Chung Wang, Paul Wright and Carlo Sequin. Operation Decomposition for Freeform Surface Features in Process Planing. ASME Design Engineering Technical Conferences, September 1999, Las Vegas, Nevada.

84. G. Elber and E. Cohen. Hidden Curve Removal for Free Form Surfaces. S1GGRAPH 90, pp 95-104.

85. G. Elber. Free Form Surface Analysis using a Hybrid of Symbolic and Numeric Computation. Ph.D. thesis, University of Utan, Computer Science Department, 1992.

86. G. Farin. Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design. Academic Press, Inc. Second Edition 1990.

87. Glaeser, G., J. Wallner, and H. Pottmann, Collision-free 3-axis milling and selection of cutting tools, Computer-Aided Design 31 (1999), 224-232.

88. Guyder, M.K., Automating the optimization of 2 Axis milling, Computersin Industry, Vol. 15, pp. 163-168,1990.

89. H. Li, Z. Dong and G. W. Vicker. Optimal toolpath pattern identification for single island, sculptured part rough machining using fuzzy pattern analysis. Computer Aided Design, 1994,26(11), 787-795.

90. Hoschek, J. and Lasser, D. (1993). Fundamentals of Computer Aided Geometric Design. A. K. Peters, Wellesley, MA.

91. Huang Y.C., Oliver J.H., Integrated simulation, error assessment and tool path correction for five axis NC milling Journal Manuf. Syst., 14 No 5, 1995, pp.331-344.

92. J. C. Dill. An Application of Color Graphics to the Display of Surface Curvature. SIGGRAPH 1981, pp 153-161.

93. Jensen, C. G. and D. C. Anderson, Accurate tool placement and orientation for finish surface machining, in Proceedings of the symposium of Concurrent Enginnering, ASME winter annual meeting, 1992.

94. J. M. Beck, R. T. Farouki, and J. K. Hinds. Surface Analysis Methods. IEEE Computer Graphis and Application, Vol. 6, No. 12, pp 18-36, December 1986.

95. J. Wallner, G. Glaeser, H. Pottmann. Geometric Contribution to 3-Axis Milling of Sculptured Surfaces. Machining Impossible Shapes, Kluwer Academic Publishers, Boston 1999, pp 33-41.

96. Lee, Y. S. and T. C. Chang, Automatic cutter selection for 5-axis sculptured machining, Int. J. Production Research 34 (1996), 997-998.

97. Lee, Y. S., Non-isoparametric tool path planning by machining strip evaluation for 5-axis sculptured surface machining, Computer-Aided Design 30(1998), 559-570.

98. Menon J.P., Robinson D.M., High performance NC verification via massively raycasting : extension to new phenomena and geometric domains, ASME Winter Annual Meeting, Anaheim, California,8-13 Nov.,1992, pp. 179-194.

99. M. S. Casale. Free-Form Solid Modeling with Trimmed Surface Patches. IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 7, No. 1, pp 33-43, January1987.

100. Pottmann, H. (1997). General Offset Surfaces. Neural, Parallel & Scientific Computations 5: 55-80.

101. Pottmann, H., J. Wallner, G. Glaeser, and G. Ravani, Geometrie criteria for gouge-free three-axis milling of scultured surfaces, ASME J. of Mechanical Design 121 (1999), 241-248.

102. Pottmann, H., Wallner, J., Fundamentals of Projective and Line Geometry, lecture notes, Institut fur Geometrie, Tachnische Universität Wien, Fall 1999.

103. R. E. Barnhill, G. Farin, L. Fayard and H. Hägen. Twists, Curvatures and Surface Interrogation. Computer Aided Design, vol. 20, no. 6, pp 341-346, July/August 1988.

104. Regli, W.C., Geometric Algorithms for Recognition of Features from Solid Models, PhD. Dissertation, University of Maryland, 1995.

105. R.S. Lin and Y. Koren, Efficient tool-path planning for machining free-form surfaces. Transactions of the ASME 118 (1996), 20-28.

106. R. T. Farouki and V. T. Rajan. On the numerical condition of polynomial in bernstein form. Computer Aided Geometric Design 4, pp 191-216, 1987.

107. R. T. Lee and D. A. Fredericks. Intersection of parametric Surface and a Plane. IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 4, No. 8, pp 48-51, August 1984.

108. S. C. Satterfield and D. F. Rogers. A Procedure for Generating Contour Lines From a Bspline Surface. IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 5, No. 4, pp 71-75, April 1985.

109. Scurlock, R. and Fallbohmer, P., Milling Sculptured Surfaces, Cutting Tool Engineering Magazine, September 1996, p.35.

110. Spivak, M., A Comprehensive Introduction to Differential Geometry, Publish or Perish, Houston, 1979.

111. Takata S., Tsai M.D., Sata T., A cutting simulation system for machinability evaluation using a workpiece model, CIRP Ann.,38/1,1989, pp.417-420.

112. Tangelder, J. W. H., J. S. M. Vergeest, and M. H. Overmars, Interference-free NC machining using spatial planning and Minkowski operations, Computer-Aided Design 30 (1998), 277-286.

113. T. Lim, J. Corney, J.M. Ritchie, J. Corney, D.E.R. Clark, Optimisingautomatic tool selection for components, Information in EngineeringConference Baltimore, Maryland, September 10-13, 2000.

114. T. McCollough. Support for Trimmed Surfaces. M.S. thesis, University of Utah, Computer Science Department, 1988.

115. Treng, Y. J. and S. Joshi, Determining feasible tool-approach directions for machining Bezier curves and surfaces, Computer-Aided Desing 23 (1991), 367-378.

116. T. W. Sederberg and A. K. Zundel. Scan Line Display of Algebraic Surfaces. SIGGRAPH 1989, pp 147-156.

117. Wallner, J., Smoothness and Self-Intersection of General Offset Surfaces, J. Geometry 70 (2001), 176-190.

118. Wallner, J., Configuration space for surface-surface contact, Geometriae Dedicata 80 (2000), 173-185.

119. Wang W.P., 1988, Application of solid modeling to automate machining parameters for complex parts, Journal Manuf. Syst., 17 No l,pp. 57-63.

120. Yang, D.C.H. and Han, Z. Interference detection and optimal tool selection in 3-axis NC machining of free-form surfaces, Computer-Aided Design, Vol. 31, pp. 303-315, 1999.

121. Y. H. Chen, Y. S. Lee and S. C. Fang, "Optimal Cutter selection and machining plane determination for process planning and NC machining of complex surfaces", Journal of Manufacturing Systems, Vol.17, No. 5, p.371-388,1998.

122. Y. S. Lee and T. C. Chang. Application of computational geometry in optimization 2.5D and 3D NC surface machining. Computers in Industry, 1995, 26(1), 41-59.

123. Y.S. Sun and K. Lee, NC milling tool path generation for arbitrary pockets defined by sculptured surfaces, Computer-Aided Design 22 (1990), 273-284.

124. Z. Han and D. Yang. Isophote dased machining for feature intensive surfaces. Proceeding of the ASME Manufacturing Science and Enginering Division, p.483-495, 1998.

125. Zhiyang Yao, Satyandra K. Gupta, Dana S. Nau. A Geometric Algorithm for Multi-Part Milling Cutter Selection. Technical Research Report. University of Maryland, 2000.

126. Zimmermann H.-J. Fuzzy Set Theory and Its Applications.3rd ed.- Kluwer Academic Publishers, 1996.- 435p.