Система автоматизованого програмування процесу формоутворення для шліфування калібрів станів холодної прокатки труб на верстатах з ЧПК

Abstract

Паньків Костянтин Михайлович. Система автоматизованого програмування процесу формоутворення для шліфування калібрів станів холодної прокатки труб на верстатах з ЧПК. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Національний технічний університет України «КПІ», Київ, 2011.

Дисертація присвячена вирішенню питань технологічної підготовки процесу шліфування робочих поверхонь калібрів станів ХПТ на основі розробки математичної моделі процесу формоутворення та створенню інтегрованої САГ)/САМ-системи для спеціального шліфувального верстата з ЧПК.

Розроблена методика і відповідні процедури представлення геометричних моделей профілів калібрів станів ХПТ в дискретні масиви, що забезпечує їх використання при моделюванні процесу формоутворення на ПЕОМ незалежно від первинних геометричних образів вихідної поверхні. Вихідні дані геометричної моделі ЗБ поверхні рівчака калібру мають бути оброблені за розробленою методикою згладжування, яка втілена у відповідному модулі САГ), що, в інтерактивному режимі, забезпечує необхідну гладкість перших і других похідних за утворюючою.

Доведено, що траєкторії холостих рухів за всіма керованими координатами необхідно розраховувати, виходячи з мінімізації динамічних навантажень приводів верстату з ЧПК, та розроблений відповідний алгоритм проектування для включення в модуль автоматизованого програмування.

Розроблена структура інтегрованої САО/САМ-системи технологічної підготовки шліфування профілів калібрів станів ХПТ на 4-ри координатному верстаті з ЧПК, яка дозволяє в автоматичному режимі, на етапі моделювання, розраховувати траєкторії рухів за всіма керованими координатами, і формувати управляючу програму в С-кодах, тобто повністю забезпечує цикл технологічної підготовки операції і оп-Ипе корекцію в разі зміни діаметра шліфувального круга після правки.

Результати дисертаційної роботи впроваджені у виробництво та використовуються на ЗАТ «ЮТіСТ» (м. Нікополь) та ТОВ «Мехремверстат» (м. Київ).

Панькив К.М. Система автоматизированного программирования процесса формообразования для шлифования калибров станов холодной прокатки труб на станках с ЧПУ. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 -Технология машиностроения. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт». Киев, 2011.

Диссертация посвящена решению вопросов технологической подготовки процесса шлифования рабочих поверхностей калибров станов ХПТ на основе разработки математической модели процесса формообразования и на ее основе созданию интегрированной САD/САМ-системы для специального шлифовального станка с ЧПУ.

В диссертационной работе приведенные теоретические исследования, направленные на создание математической модели рабочей поверхности калибра стана ХПТ для всех наиболее используемых в современной трубопрокатной промышленности типов поперечных сечений калибров. Также приведены исследования для создания математической модели процесса формообразования для шлифования рабочих поверхностей калибров станов ХПТ на специальном станке с ЧПУ. Использована методика представления геометрических моделей рабочих поверхностей калибров в трехмерных цифровых массивах, что позволило применить ее при моделировании на ЭВМ независимо от типа поперечного сечения профиля ручья калибра и разработан алгоритм процесса моделирования шлифования рабочих поверхностей калибров станов ХПТ. Разработанные теоретические положения, методы, алгоритмическое и программное обеспечение позволяют на основе математического моделирования с помощью ЭВМ полностью автоматизировать проектирование управляющей программы в соответствии с выбранной стратегией срезания припуска для специального станка с ЧПУ. Разработанная специальная САМ-система «САМ 4D обработки калибров шлифованием» позволяет создавать управляющую программу для четырех наиболее распространенных типов поперечных сечений рабочих поверхностей калибров станов холодной прокатки труб: эллипс, две дуги, дуга и прямые, дуга эксцентричной окружности. Входной информацией для расчета и создания управляющей программы является таблица геометрических параметров ручья калибра по сечениям с соответствующим шагом. Далее выполняется анализ гладкости исходных данных и, при необходимости, их сглаживание как в поперечных сечениях, так и в продольном сечении по дну ручья. После сглаживания формируется обновленный файл с геометрическими параметрами ручья калибра в виде трехмерного цифрового массива, который используется как исходный файл на этапе моделирования обработки. Таким образом решается графическая или САD-задача. Следующим шагом технологической подготовки является решение САМ-задачи. Формирование файла с формообразующими траекториями происходит через моделирование процесса обработки. В процессе моделирования обработки формируется файл СLDАТЕ, который является исходным для формирования управляющей программы в С-кодах с учетом постпроцессора системы ЧПУ специального станка. Отличительной особенность является то, что в файл учитывает не только рабочие траектории, но и траектории холостых ходов, что, как показали испытания, является важным для станков со специальной кинематикой. Визуализация процесса моделирования позволяет специалисту, отвечающему за подготовку управляющих программ, отследить возможные проблемы, возникающие на разных этапах обработки. Также визуализация обработки позволяет использовать специальную САМ-систему в учебном процессе для обучения студентов специальным типам обработки шлифованием на станках со специальной кинематикой. Разработанная структура СAD/САМ системы позволяет в режиме оп-Ипе выполнять проектирование управляющей программы в С-кодах с учетом изменения диаметра шлифовального круга в результате его правки. На разных этапах подготовки система поддерживает возможность визуального и цифрового контроля создаваемой информации. В состав системы также входит модуль оценки качества обработанной поверхности в зависимости от параметров инструмента и шага угла поперечной подачи. Результаты работы апробированы и внедрены на ЗАО «ЮТиСТ» г. Никополь и ООО «Мехремверстат» г. Киев. Результаты внедрения показали повышение продуктивности обработки шлифованием рабочей поверхности калибра стана ХПТ на 30-50% при обеспечении требуемой точности и качестве обрабатываемой поверхности при обработке по управляющей программе, созданной в специальной САD/САМ-системе по предложенным схемам формообразования.

Pankiv K.M. The system of automated programming of grinding process for caliber of cold-rolling pipe's machine on CNC machines. - Manuscript.

The Thesis for the acquisition the degree of the Candidate of Engineering in specialty 05.02.08. - Production Engineering. - National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute)), Kyiv, 2011.

The Thesis deals with solution of questions of technological preparation of process of grinding of working surfaces of calibers CRP on the basis of development of mathematical model of process of forming and on its basis to creation of the special CAM for the special grinding machine with CNC.

The In-process dissertation the resulted theoretical researches directed on creation of mathematical model of working surface of caliber of figure of CRP for all types of cross-sections of calibers most in-use in modern piping industry. Researches are also resulted for creation of mathematical model of process of forming for grinding of working surfaces of calibers CRP on the special machine with CNC.

Competitor improved methodology for the presentation of working surfaces, which allowed her to use the automated computer calculation, regardless of the type of cross-section gauge and developed an algorithm for the simulation of grinding working surfaces caliber CRP.

The developed theoretical concepts, methods, algorithms and software that enable based on mathematical modeling using a computer to develop a technology of forming of grinding process for the working surface of the caliber of cold rolling pipe on CNC machine. As result of dissertation was create special CAM «CAM 4D grinding of working surface of the caliber of cold rolling pipe». The theoretical propositions, methods of solution, algorithms and software for CJSC «UT&ST» city Nikopol and «Mehremverstat ltd» city Kiev.