2.2. Особенности металлорежущего инструмента как объекта автоматизированного проектирования

Существуют три способа проектирования инструментов — графический, графоаналитический и аналитический. При этом в первую очередь имеется в виду способ определения профиля режущей части инструмента как наиболее сложного этапа всего процесса конструирования инструментов.

Графический способ предусматривает определение отдельных элементов инструмента методом начертательной геометрии. Он целесообразен при отсутствии аналитической методики расчета или когда последняя чрезвычайно сложна и трудоемка. К положительным сторонам этого способа следует отнести сравнительно большую универсальность, позволяющую использовать его практически в любых случаях, и большую наглядность (при данном способе отражается в буквальном смысле картина формообразования). А это в ряде случаев позволяет произвести комплексную оценку процесса обработки детали инструментом, что порой весьма затруднительно сделать, опираясь только на аналитические зависимости. Примером может служить так называемая «обратная» задача при проектировании инструментов — определение действительного профиля детали при обработке обкатным инструментом зубчатых деталей. Кроме того, графический способ помогает уяснить кинематику анализируемого этапа проектирования, так как фактически моделирует его на бумаге. Основными недостатками рассматриваемого способа являются: неудовлетворительная зачастую точность графических построений и большой их масштаб.

Аналитический способ предусматривает использование функциональной зависимости размеров и форм инструмента от конструкции детали. Основное преимущество его при ручном проектировании — обеспечение высокой точности рассматриваемых элементов на стадии проектирования. Если аналитические зависимости сложны, а сроки проектирования весьма сжаты, пользоваться ими нецелесообразно. Недостаток аналитического способа — определенная рутинность, большой объем вычислений, что ведет к ошибкам. Графоаналитический способ является синтезом двух методов. При этом способе употребляются различные упрощенные зависимости, таблицы, графики. Важную роль играют опыт и интуиция конструктора-инструментальщика.

Квалификация конструктора, специфика изготовления и эксплуатации инструмента приводят к тому, что на различных предприятиях при решении однородных задач используются иногда различные способы проектирования.

Теория проектирования инструментов, как в научном, так и в практическом отношении всегда использовала описанные способы, отдавая на различных этапах своего развития предпочтение одному из них. С появлением ЭВМ дальнейшая разработка методов проектирования ведется в направлении совершенствования аналитического способа, как одного из главнейших моментов эффективного использования вычислительных машин.

Опыт автоматизации инженерного труда и эксплуатации уже разработанных программ инструментального проектирования позволяет утверждать, что графические способы изживают себя, и доля их использования в практике конструкторов-инструментальщиков будет сведена до минимума.

Оснащение операций основного производства производится двумя группами инструментов — нормализованными и специальными. Основной задачей при оснащении технологических операций инструментом конкретного вида является подбор его из имеющихся (нормализованных или спроектированных ранее) инструментов, который представляет процедуру поиска. Лишь при отрицательном результате поиска следует осуществлять процедуру проектирования. Соотношение этих двух процедур для обеих групп различно. Для первой группы, включающей инструменты общего назначения — резцы, сверла, зенкеры, развертки и т. п.,— преимущественное значение при оснащении технологического процесса имеет поиск, для второй группы, объединяющей сложнорежущий инструмент — фасонные резцы, червячные фрезы, долбяки, шеверы, протяжки, фасонный инструмент для обработки винтовых поверхностей,— проектирование.

Методы машинной реализации этих процедур также разные. Поиск инструментов в принципе не отличается от общих задач, решаемых теорией информационно-поисковых систем, поэтому в дальнейшем этому вопросу будет уделено внимание лишь с точки зрения постановки проблемы поиска при оснащении технологических процессов.

Более подробно следует рассмотреть проектирование специальных инструментов, так как это составляет основу процесса инструментального проектирования с помощью ЭВМ.

Алгоритмы и программы проектирования инструментов фактически могут считаться стандартными, поскольку они, с одной стороны, объективно отражают процесс проектирования, не привязываясь жестко к конкретным производственным условиям, с другой — там, где это необходимо, позволяют их учитывать при задании исходных данных. А это означает, что одни и те же программы могут эффективно использоваться на различных предприятиях, в различных производственных условиях, эксплуатироваться в центрах коллективного пользования и т. п.