|
DOI: 10.14489/vkit.2026.01.pp.025-035
Сунгатов И. З.
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКОЙ ФРЕЗЫ С ВИЗУАЛИЗАЦИЕЙ И КЛАСТЕРИЗАЦИЕЙ ПАРАМЕТРОВ
(с. 25-35)
Аннотация. Посвящена разработке системы автоматизированного проектирования сферической фрезы с использованием современных методов визуализации и машинного обучения. Рассмотрены преимущества использования языка программирования Python и его библиотек Pandas, Matplotlib, Seaborn, Scikit-learn для анализа, обработки и визуализации данных, а также для реализации методов искусственного интеллекта.
Ключевые слова: система автоматизированного проектирования; имитационные модели; анализ данных; компас; компас 3d; 3d-объект; 3d-чертеж; python; numpy; sci-py; scikit-learn; matplotlib; tkinter; openpyxl.
Sungatov I. Z.
AUTOMATED DESIGN SYSTEM FOR A BALL-END MILLING CUTTER WITH VISUALIZATION AND CLUSTERING OF PARAMETERS
(pp. 25-35)
Abstract. The rapid evolution of technology necessitates the integration of automated information systems into a unified digital environment to boost the quality and competitiveness of high-tech products and complex technical systems. Mechanical engineering enterprises, as crucial players in the industrial sector, must establish a single information space that connects production, design, technological development, labor organization, management, and research. Recent advances in artificial intelligence further extend the capabilities of automated systems. AI not only complements existing tools but also transforms design, management, and operational approaches by making systems more adaptive and intelligent. Python supports key AI applications such as machine learning, neural networks, natural language processing, and computer vision. Libraries like Matplotlib, Pandas, and Pyplot provide powerful tools for data analysis and visualization, allowing researchers to generate clear and informative graphs. The interactive environment of Jupyter Notebook further enhances the data analysis workflow. Machine learning techniques, particularly clustering via Scikit-learn’s K-means algorithm, help classify tools based on key parameters, optimizing their design and manufacturing processes. Visual data representation simplifies analysis and aids in detecting hidden dependencies within the dataset. The integration of modern visualization methods and machine learning techniques into an automated tool design system enhances project efficiency and production process optimization. The implementation of such advanced software accelerates design workflows, improves calculation accuracy, and simplifies 3D modeling.
Keywords: Automated design system; Simulation models; Data analysis; Compass; 3D-compass; 3D-object; 3D-drawing; Python; NumPy; Sci-Py; Scikit-learn; Matplotlib; Tkinter; OpenPyxl.
И. З. Сунгатов (Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ, филиал в г. Набережные Челны, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
I. Z. Sungatov (Kazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAI, Naberezhnye Chelny branch, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Гречишников В. А. Повышение эффективности проектирования и эксплуатации инструмента для механообработки на основе системного мо-делирования: специальность 05.03.01: автореферат дис. … д-ра техн. наук / Гречишников Владимир Андреевич; Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин»). Москва, 1989. 36 с.
2. Петухов Ю. Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства: специальность 05.03.01: автореферат дис. … д-ра техн. наук / Петухов Юрий Евгеньевич; Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин»). Москва, 2004. 45 с.
3. Щегольков Н. Н. Разработка методов компьютерного профилирования фасонных режущих инструментов на основе метода итераций: специальность 05.03.01: авто-реферат дис. … д-ра техн. наук / Щегольков Николай Николаевич; Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин») Москва, 1997. 46 с.
4. Кирсанов Г. Н. Проектирование методами винтов сложных инструментов для механообработки: специальность 05.03.01: автореферат дис. … д-ра. техн. наук / Кирсанов Георгий Николаевич; Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин»). Москва, 1985. 40 с.
5. Чемборисов Н. А. Профилирование дисковых режущих инструментов для обработки винтовых поверхностей цилиндрических и конических деталей: специальность 05.03.01: автореферат дис. … д-ра техн. наук / Наиль Анварович Чемборисов; Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ). Казань, 2003. 38 с.
6. Рябов Е. А. Повышение стойкости сферического участка концевых радиусных фрез за счет разработки конструктивного исполнения с постоянными параметрами режущего клина: специальность 05.02.07: автореферат дис. … канд. техн. наук / Рябов Евгений Александрович; Московский государственный технологический университет «Станкин» (МГТУ «Станкин»). Москва, 2019. 22 с.
7. Matuszak J., Barszcz M. Computer aided design of cutting tools // Advances in Science and Technology Research Journal. 2015. V. 9, No. 28. P. 97–104. DOI: 10.12913/22998624/60447
8. Трошин А. А., Захаров О. В. Разработка САПР дискового инструмента для обработки винтовой поверхности // Современные материалы, техника и технологии. 2020. № 1(28). С. 55–60.
9. Домнин П. В. Математическое моделирование винтовых поверхностей сверла в среде Mathcad // Вестник МГТУ «СТАНКИН». 2021. № 1(56). С. 106–110.
10. Ершов А. В. Расчет профиля стружечной канавки для назначения заданной формы режущей кромки спирального сверла с тремя зубьями // Моделирование нелинейных процессов и систем. Материалы седьмой международной конференции. М.: Янус К, 2024. C. 94–99.
11. Heydarov A. Cutting tools and their design features: from the point of view of artificial intelligence // Global Sustainable Development. 2024. V. 2, No. 2. P. 63–70. DOI: 10.69471/gsd-15
12. Investigation of Machining Condition for Barrel End Mill Based on Data-Mining Method for Tool Catalog Database / Uchida S., Oyaizu N., Nakagawa M. et al. // Key Engineering Materials. 2025. V. 1008. P. 49–55.
13. Сунгатов И. З. Повышение работоспособности сферических фрез с винтовыми стружечными канавками: специальность 05.02.07 «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки»: дис. … канд. техн. наук / Сунгатов Ильназ Зуфарович; Ульяновский государственный технический университете (УлГТУ). Ульяновск, 2016. 131 с.
14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612411 Российская Федерация. Расчет конструктивных параметров винтовой стружечной канавки и координат точек профиля винтовой поверхности (FSF v. 0.1) № 2010610758; заявл. 17.02.2010; опубл. 06.04.2010. / Чемборисов Н. А., Сунгатов И. З.; Правообладатели: Чемборисов Н. А., Сунгатов И. З. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ.
15. Симонова Л. А., Хисамутдинов P. M., Сунгатов И. З. Автоматизированная подсистема формообразования специального дискового инструмента фрезы // Металлообработка. 2015. № 6(90). С. 60–65.
16. Симонова Л. А., Хисамутдинов P. M., Сунгатов И. З. Имитационное моделирование формообразования специального дискового инструмента на этапе технологической подготовки производства на примере сферической фрезы // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2015. № 3. С. 30–33.
17. VanderPlas J. Python Data Science Handbook: Essential Tools for Working with Data. 2nd ed. Sebastopol, CA: O’Reilly Media, 2022. 588 p.
18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024616111 Российская Федерация. Расчет параметров инструмента с винтовыми стружечными канавками. Заявка № 2024614556 от 07.03.2024; опубл. 18.03.2024. / Сунгатов И. З.; Заявитель и правообладатель: Сунгатов Ильназ Зуфарович. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ.
19. Крапивин Р. Р., Сунгатов И. З. Автоматическое размещение объектов в КОМПАС-3D с помощью языка программирования Python // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2021. № 7. С. 8–11.
20. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024684000 Российская Федерация. Программа визуализации изменения диаметра сферических фрез с винтовыми стружечными канавками по сечениям Заявка № 2024682875 от 04.10.2024; опубл. 14.10.2024./ Сунгатов И. З.; Заявитель и правообладатель: Сунгатов Ильназ Зуфарович. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ.
1. Grechishnikov, V. A. (1989). Improving the efficiency of design and operation of mechanical processing tools based on system modeling. (Doctoral dissertation, Moscow State Technological University "STANKIN"). [in Russian language].
2. Petukhov, Yu. E. (2004). Design of cutting tools for machining parts with a shaped helical surface at the stage of technological preparation of production. (Doctoral dissertation, Moscow State Technological University "STANKIN"). [in Russian language].
3. Shchegol'kov, N. N. (1997). Development of methods for computer profiling of shaped cutting tools based on the iteration method. (Doctoral dissertation, Moscow State Technological University "STANKIN"). [in Russian language].
4. Kirsanov, G. N. (1985). Design of complex tools for mechanical processing using screw methods. (Doctoral dissertation, Moscow State Technological University "STANKIN"). [in Russian language].
5. Chamborissov, N. A. (2003). Profiling of disc cutting tools for machining helical surfaces of cylindrical and conical parts. (Doctoral dissertation, Kazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev). [in Russian language].
6. Ryabov, E. A. (2019). Increasing the durability of the spherical part of end radius mills by developing a design with constant cutting wedge parameters. (Candidate of Sciences dissertation, Moscow State Technological University "STANKIN"). [in Russian language].
7. Matuszak, J., & Barszcz, M. (2015). Computer aided design of cutting tools. Advances in Science and Technology Research Journal, 9(28), 97–104. https://doi.org/10.12913/22998624/60447
8. Troshin, A. A., & Zakharov, O. V. (2020). Development of a CAD system for disc tools for machining helical surfaces. Sovremennye Materialy, Tekhnika i Tekhnologii, (1), 55–60. [in Russian language].
9. Domnin, P. V. (2021). Mathematical modeling of drill helical surfaces in the Mathcad environment. Vestnik MGTU "STANKIN", (1), 106–110. [in Russian language].
10. Ershov, A. V. (2024). Calculation of the chip flute profile for assigning a given shape of the cutting edge of a three-flute spiral drill. In Modelirovanie nelineinykh protsessov i sistem. Materialy sed'moi mezhdunarodnoi konferentsii (pp. 94–99). Yanus-K. [in Russian language].
11. Heydarov, A. (2024). Cutting tools and their design features: From the point of view of artificial intelligence. Global Sustainable Development, 2(2), 63–70. https://doi.org/10.69471/gsd-15
12. Uchida, S., Oyaizu, N., Nakagawa, M., et al. (2025). Investigation of machining condition for barrel end mill based on data-mining method for tool catalog database. Key Engineering Materials, 1008, 49–55. https://doi.org/10.4028/p-yK44yI
13. Sungatov, I. Z. (2016). Increasing the performance of spherical mills with helical chip flutes. (Candidate of Sciences dissertation, Ulyanovsk State Technical University). [in Russian language].
14. Chamborissov, N. A., & Sungatov, I. Z. (2010). Calculation of design parameters of a helical chip flute and coordinates of points of the helical surface profile (FSF v. 0.1) (Certificate of State Registration of Computer Program No. 2010612411, Russian Federation) [in Russian language].
15. Simonova, L. A., Khisamutdinov, R. M., & Sungatov, I. Z. (2015). Automated subsystem for shaping a special disc milling tool. Metalloobrabotka, (6), 60–65. [in Russian language].
16. Simonova, L. A., Khisamutdinov, R. M., & Sungatov, I. Z. (2015). Simulation modeling of shaping a special disc tool at the stage of technological preparation of production using the example of a spherical mill. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem, (3), 30–33. [in Russian language]
17. VanderPlas, J. (2022). Python data science handbook: Essential tools for working with data (2nd ed.). O’Reilly Media.
18. Sungatov, I. Z. (2024). Calculation of parameters of tools with helical chip flutes (Certificate of State Registration of Computer Program No. 2024616111, Russian Federation) [in Russian language].
19. Krapivin, R. R., & Sungatov, I. Z. (2021). Automatic placement of objects in KOMPAS-3D using the Python programming language. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem, (7), 8–11. [in Russian language].
20. Sungatov, I. Z. (2024). Program for visualizing the change in diameter of spherical mills with helical chip flutes by sections (Certificate of State Registration of Computer Program No. 2024684000, Russian Federation) [in Russian language].
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2026.01.pp.025-035
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2026.01.pp.025-035
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»