Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак icon

Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак




Скачати 78.46 Kb.
НазваФрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак
Дата01.07.2012
Розмір78.46 Kb.
ТипДокументи

ФРЕЗЕРУВАННЯ БАГАТОГРАННИКІВ

НА ТОКАРНИХ ОБРОБНИХ ЦЕНТРАХ ІЗ ЧПК


Ю.В. Петраков, професор,

А.М. Клавак, магістрант


ВСТУП

Сучасні токарні обробні центри з ЧПК мають широкі технологічні можливості з обробки деталей складної форми - виконують операції точіння, позацентрового свердління, фрезерування тощо. Для виконання таких переходів у рамках однієї операції фірми-виробники верстатів з ЧПК пропонують різні цикли для програм реалізації таких переходів [1, 2]. Проте у жодному з таких циклів не передбачена можливість керування процесом різання, який вочевидь є нестаціонарним, що на практиці призводить до браку або примушує суттєво знижувати інтенсивність виконання операції. Створення нових стратегій керування фрезеруванням багатогранників, а взагалі – контурного фрезерування складних 2-D поверхонь, на токарних верстатах з ЧПК є актуальною науково-технічною проблемою.


ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ

Фрезерування багатогранників на верстатах токарної групи виконується за схемою (рис.1), де використовується керування за віссю С. Сутність фрезерування з допомогою С-осі полягає в тому, що шпиндель використовується як механізм кутової подачі деталі, а головний рух передається привідному інструменту, який має можливість переміщуватися в осьовому та радіальному напрямках (координати Z, Х).



^ Рисунок 1   Схема фрезерування багатогранників


Фірми-виробники верстатів з ЧПК, наприклад, фірма HAAS, рекомендують при програмуванні фрезерування площин і багатогранників використовувати спеціальні цикли [3].

Стандартний цикл G77 використовується для формування на циліндричній деталі однієї або декількох плоских граней (рис.2). Залежно від параметра L (кількість оброблюваних граней) формується з постійним інтервалом відповідна кількість граней. Параметр J визначає відстань від центра деталі до грані. Значення S визначає швидкість обертання шпинделя, що підтримується в процесі фрезерування. Значення за замовчуванням S=6, збільшення цього значення не впливає на площинність, але впливає на розміщення площин граней. Для розрахунку максимальної похибки (градусів) швидкість шпинделя множиться, об/хв, на .006. Наприклад, при L=4 отримаємо квадрат, а L=6 - шестигранник. Значення I визначає зміщення середини грані площини від вихідного нульового положення (в градусах).

Нижче наведений фрагмент програми (цикл G77) для оброблення шестигранника:

N200 S10 M03 (Пуск шпинделя)

N201 M133 P1000 (Обертання привідного інструменту)

N202 G00 X4.5

N203 Z-0.05

N204 G77 J1.299 L6 R.25

N205 Z1.

N206 M135 (Зупинення привідного інструменту)

N07 M05 (Зупинка шпинделя)



Положення орієнтації шпинделя



^ Рисунок 2   Параметри циклу G77 при фрезеруванні багатогранників


Аналогічний цикл G05 використовується для точного призначення швидкості шпинделя, яка визначається за найбільш віддаленою точкою оброблюваної поверхні по осі Х (рис.3).





Рисунок 3   Параметри циклу G05 при фрезеруванні багатогранників


Нижче наведений фрагмент програми (цикл G05) для фрезерування квадрата:

O01484 (Фрезерувати квадрат у циклі G05)

N1 G28 X0.

N2 G28 Z0.

N3 G54 G00 G40 G97

N4 G103 P3

N5 T707 (фреза, діаметр 0.75’’)

N6 M19

N7 G00 Z0.5

()

N8 #101= [ 0.707 + 0.75 / 2. ] (101 = Відстань до еквідистанти)

N9 #101= #101 * 2 (Помножити на 2 для діам.)

N10 #104= [ #101 / COS[ 45. ] ] (104 = Відстань в поточному положенні)

N11 G98 G01 X#104 F100.

N12 M133 P1500

N13 Z-0.1 (Подача в попередньо просвердлений отвір)

N14 #102= 0

WHILE [ #102 LT 4 ] DO1 (Квадрат)

N15 #103= -45. (Кут від середини грані)

()

WHILE [ #103 LT 45. ] DO2

N16 #103= [ #103 + 5. ]

N17 #104= [ #101 / COS[ #103 ] ]

N18 G05 X#104 R5. F20.

END2

()

N19 #102= [ #102 + 1 ]

END1

()

N20 M135

N21 G28 U0

N22 G28 W0

N23 M30

Аналіз стандартних циклів, що запропоновані виробниками верстатів, показує, що вони не враховують умови різання, синтаксис їх програмування є певною мірою складний, режими різання призначаються постійними на всьому циклі фрезерування. Таким чином, якість оброблених деталей цілком залежить від кваліфікації особи, яка визначала режими оброблення.

Крім того, підготовка керуючих програм безпосередньо на стійці верстата призводить до втрати часу і не відповідає сучасному стану технологічної підготовки виробництва для верстатів з ЧПК. Використання САМ-систем усуває цей недолік, проте основний і головний недолік усіх програмних продуктів полягає в тому, що вони не враховують реальних умов різання, геометрію різальної частини; режими різання задаються технологом, а не визначаються з умов різання. Ще одним суттєвим недоліком є неврахування силових процесів та динамічних явищ, що обов’язково супроводжують будь-який процес обробки.

РОЗВ’ЯЗАННЯ ЗАДАЧІ

З метою вдосконалення інтегрованих CAD/CAM-систем і усунення зазначених недоліків на кафедрі технології машинобудування НТУУ «КПІ» був розроблений новий підхід [4], що базується на моделюванні формоутворення і процесу зрізування припуску. Розроблений підхід покладений в основу створення модуля інтегрованої CAD/CAM-системи, яка автоматично проектує керуючу програму, яка забезпечує:

  1. стабілізацію умов різання;

  2. оптимізацію процесу різання;

  3. корекцію формоутворювальної траєкторії.

Таким чином, першим кроком У створеннІ такого модуля має бути моделювання процесу, в ході якого визначатимуться всі необхідні параметри процесу різання, за якими проектується керування, що реалізує наведені вище ознаки в керуючій програмі.

Моделювання відбувається чисельними методами за алгоритмом (рис.4).

Після введення вихідних даних і вибору кількості граней деталі виконується процедура перетворення геометричних образів у цифрові двовимірні масиви, що дає можливість застосовувати універсальні процедури визначення технологічних параметрів процесу фрезерування незалежно від первинної геометричної інформації. За такими масивами виконується розрахунок траєкторії руху інструменту – центра фрези у зворотній схемі, – яка складається з процедури розрахунку еквідистанти з додаванням технологічних траєкторій руху за дугою кола в точках, де відсутня похідна.




^ Рисунок 4   Укрупнена блок-схема алгоритму моделювання


При моделюванні за кожний крок виконуються процедури розрахунку координат точок входу і виходу з контуру заготовки кола з радіусом, що дорівнює заданому радіусу фрези, в рамках яких визначається зуб різальної фрези. Далі виконується перерахунок поточного контуру заготовки, і на наступному кроці процедури повторюються вже зі зміненим контуром. Паралельно, за емпіричними залежностями, розраховується колова складова сили різання. Отримані масиви даних у вигляді поточної глибини різання зубом, з урахуванням кута нахилу гвинтової лінії фрези та колової складової сили різання, виводяться на інтерфейс у вигляді осцилографа (рис.5).




а) б)

Рисунок 5   Інтерфейс програми моделювання фрезерування багатогранників


Зліва на інтерфейсі розташовані вікна задання параметрів заготовки, деталі, геометрії інструменту, режиму різання. Для початку моделювання вибирається матеріал деталі, інструменту і натискається кнопка «Пуск». Відбувається процес моделювання з відповідною анімацією у графічному вікні з представленням результатів на осцилографі. Заготовка 1 обертається навколо осі С, фреза 2 виконує головний рух різання і рух подачі за координатою X (порівняйте з рис.1).

Етап врізання зафіксований на рис.4 а, де лініями 3 і 4 позначені осцилограми колової складової сили різання і товщини шару припуску, що зрізується відповідно. На рис.4 б наведений процес фрезерування чергової грані шестигранника деталі.

Оскільки фреза має гвинтові зубці з кутом нахилу 300, а довжина багатогранника 10 мм, товщина зрізу не зменшується до нуля, тобто весь час зубці фрези виконують різання. Проте, очевидно, що процес різання є суттєво нестаціонарним, а на етапі врізання його інтенсивність більша, ніж при подальшому фрезеруванні площин шестигранника. Крім того, при русі за добудованими за дугою кола траєкторіями різання майже не відбувається. Такий характер процесу оброблення вимагає керування за кутом обертання шпинделя, тобто за координатою С, для підвищення продуктивності при забезпеченні вимог за якістю оброблення. Керування має проектуватися виходячи з послідовного вирішення завдань, що були задекларовані на початку цього розділу.

У програмі використана модель, ядро якої становлять процедури, що визначають геометричну взаємодію фрези і заготовки. Оскільки процес різання суттєво нестаціонарний, а жорсткість технологічної обробної системи (ТОС) не може бути великою за конструкцією шпинделя фрези, для наближення до адекватності в подальшому планується додати динамічну модель ТОС. Динамічна модель повинна відображати також і процес різання, тобто бути замкненою через нього [3].


ВИСНОВКИ

  1. Існуючі цикли виконання фрезерування на токарних верстатах з ЧПК і відомі САМ-системи не враховують особливості процесу різання і не дають можливості реалізовувати будь-яке керування за віссю С, крім постійної швидкості обертання, що на практиці створює значні труднощі виконання таких операцій.

  2. Створений програмний продукт дозволяє проводити моделювання геометричних і, в першому наближенні, силових характеристик процесу фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах при керуванні за координатою С, що дозволяє отримувати первинну інформацію про його перебіг.

  3. Процес фрезерування є суттєво нестаціонарним, що вимагає керування за координатою С, виходячи зі стабілізації умов різання на всіх дільницях траєкторії фрези (у відносному русі).

  4. Математична модель, покладена в основу програмного продукту, має бути доповнена динамічною моделлю, яка відображає процес різання в замкненій технологічній обробній системі.


SUMMARY

The analysis of the process of milling of polyhedrons on lathes with CNC was executed. It is well-proven that cycles machining, which is offered by firms, does not allow to control cutting process on the machine-tools. There was created software for simulation of milling process. Descriptions of process are calculated - the thickness of cutting and cutting force. It is suggested to control C-axe with the purpose of stabilizing of conditions of machining on all of areas of polyhedron.


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Босинзон М.А. Современные системы ЧПУ и их эксплуатация.   Изд. «Академия», 2009.   192 с.

  2. Гжиров Р.И. Программирование обработки на станках с ЧПУ: справочник /
    Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий.   Л. : Машиностроение, 1990. — 591 с.

  3. Руководство оператора (SL-серия). Токарные станки с ЧПУ, Haas Automation inc., 2003.   385с.

  4. Петраков Ю.В. Пути развития интегрированных CAD/CAM-систем в машиностроении / Ю.В. Петраков // Сучасні технології в машинобудуванні.   2009.   Вип.3С. – С.160-167.

Схожі:

Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconМоделирование сил резания при контурном фрезеровании концевыми фрезами м. А. Даценко, магистрант; А. М. Стапаненко
Чпк. Модель може бути використана для визначення параметрів процесу фрезерування кінцевими фрезами, впливу силового навантаження...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconМетодичні вказівки до практичних робіт з курсу «Програмування обробки деталей на верстатах з чпк» для студентів спеціальностей 0902. 02, 0902. 03, 0902. 04 всіх форм навчання
Методичні вказівки до практичних робіт з курсу «Програмування обробки деталей на верстатах з чпк» /Укладач Л. М. Сєдінкін. Суми:...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconПостановка проблеми
...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconЗміст матеріали І технології в машинобудуванні білявський М. Л., Козира Д. П., Ємельяненко С. С
Виробнича необхідність застосування продуктивного торцевого фрезерування при обробці незагартованих сталей 5
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconТехнологія автоматизованого виробництва” питання до модульного контролю модуль 1
Загальна послідовність робіт при обробленні операційного технологічного процесу для верстатів з чпк
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconСтипендіальна програма м. Парижа
Муніципалітет Парижа оголошує конкурс грантів (стипендій) 2012 року для зарубіжних дослідників, переважно пост-докторантів, з метою...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconВплив процесу нітроцементації на властивості торцевої насадної фрези із сталі р6М5
Як завдання на комплексний курсовий проект була вибрана деталь торцева насадна фреза призначена для фрезерування уступів, площин,...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак icon«Страховая Компания «вусо»
Вусо одна из крупных классических универсальных страховых компаний в Украине. Региональная сеть «вусо» насчитывает более 50 представительств...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconМетодичні вказівки студентам 3 курсу медичного факультету для самостійної підготовки до занять з загальної хірургії
Склали: професор Кулачек Ф. Г., професор Іващук О.І., професор Сидорчук Р.І., доц. Волянюк П. М., доц. Карлійчук О. О., доц. Петрюк...
Фрезерування багатогранників на токарних обробних центрах із чпк ю. В. Петраков, професор, А. М. Клавак iconК вопросу расширения технологических возможностей вертикальных станков с чпу на основе использования тангенциальной схемы резания
У статті розглянуті питання підвищення ефективності вертикальних верстатів з чпк на основі використання методів механічної обробки...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи