research

Модуль CAD/САМ системы автоматизированного проектирования управляющих программ для обработки 3D поверхностей протезов коленного сустава человека

Abstract

Представлений новий модуль САМ системи автоматизованої підготовки управляючих програм оброблення 3D робочих поверхонь протезів колінного суглоба людини на верстатах з ЧПК. Модуль забезпечує підготовку управляючих програм для трьох способів формоутворення: фрезерування сферичною і циліндричною фрезою, шліфування кругом у формі тора. Всі три способи можна реалізувати на верстатах з ЧПК при використанні всього трьох координат, що управляються. Модуль автоматично виконує проектування формоутворюючих траєкторій і на основі результатів моделювання процесу зрізування припуску розраховує управління подачею таким чином, щоб стабілізувати процес різання в циклі оброблення. При проектуванні управління за подачею по рядках застосовується підхід, що забезпечує однакову (задану) шорсткість всієї поверхні. При проектуванні управління для шліфування використовується граничний алгоритм зрізування припуску за проходами, а також оптимізується траєкторія холостих рухів за критерієм мінімуму динамічних навантажень на приводи верстата. Все це приводить до підвищення продуктивності оброблення при безумовному забезпеченні рівномірної якості 3D поверхні. Представлені результати практичної апробації функціонування модуля для виготовлення 3D поверхонь трьох типів протезів колінних суглобів.Purpose. Computer-aided design of the NC data for 3D surface manufacturing of prosthetic of human knee-joints on CNC machine with the management by the feed for stabilizing of process of cutting along of all shape-generating trajectory. Methodology. The new module of CAM system of preparation of the NC data for 3D surface of prosthetic of human knee-joints is created on CNC machine. The module provides preparation of the controls programs for three methods of shaping: milling by a spherical and cylindrical milling cutter, grinding wheel in the form of torus. All three methods can be realized on CNC machine at the use of only three axes. The module automatically executes planning of shape-generating trajectories and on the basis of results designing process of cutting allowance expects the management by the questioner serve so that to stabilize a cutting process in the manufacturing. At planning of management by the serve on lines approach which provides the identical (set) roughness of all surface is used. At planning of management for grinding the border algorithm of cutting allowance is used on passage-ways, and also the trajectory of lost motion is optimized on the criterion of minimum of the dynamic loadings on the drives of machine. All of it results in the increase of the productivity of manufacturing and providing regular quality of 3D surface both for roughness and on the structure of surface layer. Conclusion. The presented results of practical approbation of functioning of the module for 3D surfaces manufacturing of three types of prosthetic appliances of human knee-joints confirm efficiency of the created module of CAD/CAM system.Создан новый модуль САМ системы подготовки управляющей программы обработки 3D поверхности протезов коленных суставов человека на станках с ЧПУ. Модуль обеспечивает подготовку управляющих программ для трех способов формообразования: фрезерование сферической и цилиндрической фрезой, шлифование кругом в форме тора. Все три способа можно реализовать на станках с ЧПУ при использовании всего трех управляемых координат. Модуль автоматически выполняет проектирование формообразующих траекторий и на основе результатов моделирования процесса срезания припуска рассчитывает управление задающей подачей таким образом, чтобы стабилизировать процесс резания в цикле обработки. При проектировании управления подачей по строчкам применяется подход, который обеспечивает одинаковую (заданную) шероховатость всей поверхности. При проектировании управления для шлифования используется граничный алгоритм срезания припуска по проходам, а также оптимизируется траектория холостых ходов по критерию минимума динамических нагрузок на приводы станка. Все это приводит к повышению производительности обработки при безусловном обеспечении равномерного качества 3D поверхности, как по шероховатости, так и по структуре поверхностного слоя. Представленные результаты практической апробации функционирования модуля для изготовления 3D поверхностей трех типов протезов коленных суставов человека подтверждают эффективность созданного модуля CAD/CAM системы

    Similar works