Типовые схемы обработки плоскостей

Введение

Построение фрезерной операции на станке с ЧПУ, так же как и других операций, прежде всего связано с разработкой РТК. Общий порядок построения РТК, рассмотренный выше, сохраняется и здесь.

Определенной особенностью является построение траектории центра фрезы в двух плоскостях: YWX (плоская траектория — основная) и ZWX (высотная траектория).

В общем случае характер траектории движения инструмента при выполнении фрезерной операции в первую очередь обусловлен числом управляемых (в том числе одновременно) координат и принципов управления движением рабочих органов станка с ЧПУ. Так, двухкоординатное управление позволяет инструменту двигаться (в пределах рабочего диапазона перемещений) к любой точке плоскости, трехкоординатное управление — к любой точке пространства.

Увеличение числа управляемых координат до пяти дает возможность, например, изменять ориентацию оси инструмента, обеспечивая при обработке заготовки направление этой оси по нормали к обрабатываемой поверхности. В зависимости от числа одновременно управляемых координат различают прямоугольное, прямолинейное и криволинейное плоское и объемное формообразование.

При программировании технологических переходов фрезерованием целесообразно применять типовые схемы обработки контуров, плоских и объемных поверхностей.

1. Типовые схемы обработки плоских поверхностей Обработка плоских поверхностей (плоскостей) производится преимущественно концевыми и торцовыми фрезами. В зависимости от расположения обрабатываемых плоскостей относительно граничащих с ними других элементов детали различают открытые, полуоткрытые и закрытые плоскости. Граница открытой плоскости не является препятствием для ввода и вывода инструмента на всех ее участках. Полуоткрытая плоскость имеет границу, на одном из участков которой можно вводить и выводить инструмент на уровне плоскости. Закрытая плоскость ограничена со всех сторон стенками, что позволяет вводить инструмент в зону резания только сверху либо врезанием, либо в заранее подготовленное отверстие.

Типовые схемы обработки показаны на рис. 1.

Рис. 1 — Типовые схемы обработки плоских поверхностей

Обработка открытых поверхностей ведется в прямом и обратном направлении по схеме «зигзаг» (рис. 1 а) при черновом фрезеровании и строками в прямом направлении по схеме «петля» (рис. 1 б) при чистовом фрезеровании.

Для обработки полуоткрытой плоскости применяется схема «лента» (рис. 1 в), а для обработки закрытой плоскости — схема «виток» (рис. 1 г). Расстояния между проходами принимают равными 0,6−0,8 диаметра фрезы (D_ф).

Для обработки закрытой плоскости, ограниченной окружностью, лучшей траекторией, обеспечивающей равномерное снятие припуска, является архимедова спираль. В полярных координатах с и ц эта спираль описывается уравнением с=kц, где k — коэффициент, определяющий шаг спирали.

Такая траектория может быть получена на станке с поворотным столом, если совместить центр окружности с осью вращения стола и придать равномерные движениявращательное столу и поступательное инструменту. Это в большинстве случаев неприемлемо, как и аппроксимация спирали. Аппроксимация спирали связана с трудоемкими расчетами, приводит к большому числу кадров УП и, самое главное, — сводит на нет важное преимущество спирали — ее «гладкость», характеризуемую непрерывностью не только функции, но и ее первой производной.

На станках с линейно-круговой интерполяцией можно вести обработку закрытой плоскости по спирали, образованной сопряженными дугами окружностей, которая, так же как и архимедова спираль, удовлетворяет условию непрерывности первой производной. Спирали из сопряженных дуг окружностей строят с двумя и четырьмя полюсами.

Двухполюсная спираль (рис. 2) образуется из сопряженных дуг полуокружностей, центры которых поочередно находятся в полюсах A и В.

Полюс A располагается в центре окружности радиуса R_k, ограничивающей закрытую плоскость. Расстояние между полюсами B и A ровно половине шага спирали.

Рис. 2 — Схема фрезерования закрытой плоскости по траектории двухполюсной спирали Спираль начинается в центре окружности радиуса R_k, соосно с которым сверлят отверстие для ввода фрезы. Шаг спирали k выбирают в диапазоне (0,6…0,8)D_ф из условия сопряжения спирали с окружностью радиуса R_э, эквидистантной к окружности радиуса R_k, т. е. k= R_э /a, где а — находят из условия

R_э /(0,6 D_ф)> a > R_э /(0,8D_ф)

причем меньшее его значение в этих пределах округляют до большего целого числа.

В иллюстрируемом случае спираль образована дугами полуокружностей радиусов R₁ и R₂ с центрами в полюсе B и дугой полуокружности радиуса R₂ с центром в полюсе А. Полная траектория фрезы при обработке закрытой плоскости, ограниченной окружностью радиуса R_k, состоит из следующих частей: унастка ввода фрезы в зону резания (1−2), двухполюсной спирали (2−5), окружности радиуса R_э (5−7), участка отвода фрезы от ограничивающей окружности радиуса R_k по сопряженной с окружностью радиуса R_э, дуге окружности радиуса R_b (7−8) и участка возврата фрезы в исходную точку (8−1).

Достаточно просто может быть организована траектория и по четырехполюсной спирали.

Четырехполюсная спираль образуется из сопряженных четвертей окружностей с центрами в четырех полюсах. Полюсы располагаются в вершинах квадрата со стороной, равной четверти шага спирали. Квадрат полюсов строят так, чтобы одна из его вершин совпала с центром окружности радиусом, а стороны квадрата были параллельны осям этой окружности. Шаг спирали выбирают так же, как и при построении двухполюсной спирали. Четырехполюсная спираль более удобна для программирования, поскольку каждая из образующих ее дуг окружностей расположена в пределах одного квадранта.

2. Пример программы для обработки детали обработка фрезерование программирование деталь Вариант РТК на фрезерную операцию с плоским формообразованием показан на рис. 3.

Рис. 3 — Пример РТК на фрезерную обработку Ниже приведена управляющая программа для обработки данной детали.

% LF

N001 G17 F0624 LF

N002 G01 Х+0 F0642 L117 LF

N003 F0000 LF

N004 G01 Y+0 F0642 L218 LF

N005 F0000 LF

N006 S48 М13 F0624 LF

N007 G01 Х+11 000 Y-6 000 Z-3 500 F4712 LF

N008 Z-2 500 F0712 LF

N009 Y+1 000 F0530 LF

N010 Х-2 000 F0560 LF

N011 Y-2 000 LF

N012 Х-2 000 F0530 LF

N013 Х-2 000 LF

N014 Y-2 000 F0560 LF

N015 Х-2 309 Y-4 000 LF

N016 Х+6 350 LF

N017 Х-41 Y+4 000 LF

N018 Y+4 000 LF

N019 Х-2 000 LF

N020 Y-500 LF

N021 Х-11 000 Y+5 500 Z+6 000 F0712 LF

N022 G40 Х+0 F0642 L117 LF

N023 G40 Y+0 F0642 L218 LF

1 Серебреницкий П. П., Схиртладзе А. Г. Программирование для автоматизированного оборудования.- М.: Высш. шк. 2003. — 592 с.

2 Султан-заде н, м., Клепиков В. В., Солдатов В. Ф. «Проектирование технологических операций для станков с ЧПУ», компьютерный конспект лекций.