125537 (690580), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

По этому, при недостаточной мощности станка или низкой жесткости системы СПИД, снижать нагрузку необходимо уменьшением ширины фрезерования (по длине инструмента). Изменение глубины фрезерования (по диаметру инструмента) дает гораздо меньший эффект, так как ширина резания не изменяется. Например, разница оптимальной подачи на зуб при фрезеровании на половину диаметра и на полный диаметр составляет не более 10...15%.

В управляющих программах число оборотов шпинделя, как правило, задается вначале программы и в дальнейшем не изменяется. В отличие от оборотов, минутная подача движения фрезы должна изменяться, согласно условиям обработки на каждом участке траектории, для обеспечения оптимальных режимов обработки и динамических требований станка.

Применяемое в управляющих программах для стандартных режимов резания правило постоянной минутной подачи в программах для высокоскоростного фрезерования неприемлемо. Необходимо выдерживать постоянной подачу на зуб, при этом минутная подача может изменяться и очень значительно. Наиболее простым примером этого служит фрезеровка отверстий и обкатка углов на контуре. При движении фрезы по траектории обработки внутреннего радиуса, возникает ситуация, когда периферия инструмента перемещается с гораздо большей скоростью. Например, если на траектории, при обработке фрезой 10мм, при движении по радиусу 1мм задана подача 300мм/мин, то непосредственно на контуре минутная подача будет 1500мм/мин. Соответственно реальная подача на зуб возрастет в пять раз. Это, конечно же, приведет к поломке инструмента. При обработке выпуклых поверхностей, получается обратный эффект.

Рассчитать в ручную необходимое изменение минутной подачи на каждый участок траектории не представляется возможным. Особенно это становится понятным при обработке конических поверхностей, где практически каждый проход должен выполняться на своей минутной подаче.

Кроме того, изменения минутной подачи, требуется и по динамическим требованиям станка. Практически во всех САМ - системах, алгоритм торможения обязательно включает в себя выделение зоны торможения. Для «старого» инструмента этот алгоритм работал хорошо, так как изменение подачи составляло 30...50%. С применением современного инструмента, когда необходимо изменение минутной подачи в несколько раз, этот алгоритм приводит к повышенному износу инструмента.

Напрашивается следующий вывод, что САМ - системам необходимо задавать, как исходную информацию, не минутную подачу, а подачу на зуб, количество зубьев фрезы и обороты, для автоматического расчета минутной подачи на каждом участке обработки. Введение зон торможения должно быть обусловлено только динамическими характеристиками станка, то есть когда перемещение слишком мало для торможения, или изменениями условий обработки (например, значительным увеличением припуска).

К сожалению, на данный момент времени ни одна система, даже высокого уровня, не решает поставленных задач в полном объеме.

1. Принципы генерации траектории режущего инструмента

Существуют следующие четыре принципа, которым должны быть подчинены все подходы к созданию УП для HSM:

• предпочтительны длинные траектории инструмента для резания с небольшой глубиной в осевом и радиальном направлениях.

• резание образующей вместо торцового фрезерования.

Окружная скорость прямо пропорциональна радиусу инструмента, и даже при высокой скорости вращения шпинделя она равна нулю в центре инструмента (на оси). Силы резания при HSM существенно уменьшаются в направлении осей X и Y, а вот в направлении оси Z - практически не изменяются. К тому же при торцовом фрезеровании эвакуация стружки затруднена, что очень негативно сказывается на процессе резания. \3\ Плавное изменение условий резания: условия отвода стружки, усилия резания в осевом и радиальном направлениях и т.д.

Для современного инструмента из твердого сплава более благоприятна постоянная (пусть даже и высокая) температура в зоне резания, чем её колебания. Резкое изменение условий резания при врезании инструмента в материал приводит к увеличению количества выделяемого тепла и механических напряжений, что отрицательно сказывается на стойкости инструмента. Если траектория инструмента рассчитана при условии плавного изменения условий резания, то это позволит значительно увеличить стойкость инструмента, получить лучшую точность и шероховатость обработанной поверхности.

Очень часто деталь невозможно изготовить без использования траектории, предполагающей резкую смену направления движения инструмента, но такие случаи должны быть минимизированы. Разработчики CAM-систем работают над средствами, позволяющими достичь абсолютного отсутствия острых углов у траектории.

1. Врезание инструмента

Сила резания в направлении оси Z не уменьшается сколько-нибудь значительно при увеличении скорости вращения шпинделя. Врезание в твердый материал с большой рабочей подачей создаст большое напряжение в инструментальном патроне и шпинделе и, вероятней всего, приведет к повреждению инструмента. Необходимо всячески избегать вертикального врезания инструмента в материал (за исключением графита, алюминия и некоторых других мягких материалов).

Опускание режущего инструмента на величину прохода по оси Z рекомендуется производить в воздухе, а врезание в материал - в горизонтальном направлении по дугообразной траектории. Желательно и выход инструмента из материала осуществлять по дуге. При обработке кармана можно использовать такие функции CAM-системы, как HELIX и RAMP для выполнения врезания по спирали, причем угол наклона спирали рекомендуется задавать менее 2 градусов. Чем тверже материал, тем меньше должно быть значение угла врезания.

Рис. 2 Поверхности карманного типа

1. Способы обработки

1. Резание параллельными слоями

Резание параллельными слоями (фреза движется последовательно слоями по горизонтальным плоскостям) - наиболее популярный сегодня метод формирования траектории для предварительной обработки. К числу преимуществ этого подхода относится простота программирования.

При обработке параллельными слоями хорошо генерируются проходы для окончательной обработки боковых стенок карманов или островов. Однако для обработки плоских поверхностей (низ кармана или верх острова) такая техника не совсем подходит, и тут лучше применять другие методы. CAM-системы обычно позволяют программировать траектории для обработки комбинированных поверхностей ( multi-surface). Идеальные CAM-системы могут автоматически распознавать наклонные и горизонтальные поверхности и совмещать в одной программе разные методы обработки различных областей. Ести же CAM-система не имеет подобных встроенных функций (что не является столь уж необычным явлением), то технолог-программист должен вручную комбинировать различные методы для обработки поверхностей разного типа.

На сегодняшний день наблюдается постоянный прогресс CAM-технологий. Совершенствуется современный инструментарий создания различных стратегий обработки и множатся элементы сложных построений. Одновременно сохраняет свою актуальность следующая задача: разделить обрабатываемые поверхности на сегменты и с помощью различных методов программирования достигнуть оптимальной шероховатости поверхности при удовлетворительной стойкости инструмента. Сегменты могут быть разделены в соответствии с их естественными границами или же искусственно, с помощью функций CAM, доступных технологу-программисту.

Другая важная проблема обработки параллельными слоями - изменение шага по оси Z. Только некоторые CAM-системы автоматически определяют различные значения приращения по оси Z в зависимости от угла наклона стенок; большинство же - не может.

Обработка всегда должна вестись с образованием стружки. Тепло из зоны резания в основном отводится вместе со стружкой. При слишком низкой рабочей подаче стружка почти не производится. Вырабатываемое в процессе трения тепло будет отводиться только через инструмент и обрабатываемую деталь, что приведет к перегреву и преждевременному износу инструмента.

Если условия резания не могут быть постоянными в силу специфичной геометрии детали, то уменьшение значения шага по оси Z является наиболее эффективным способом улучшить резание. При уменьшении шага минимизируются случаи внезапного увеличения объема удаляемого материала при врезании фрезы в угол, которые приводят к повышению вибрации и ухудшению условий отвода стружки (тепла).

Попутное фрезерование рекомендуется и для предварительной, и для окончательной обработки. Во-первых, при этом получается поверхность с лучшей шероховатостью и происходит оптимальный отвод стружки. Во-вторых, существенно возрастает стойкость фрезы. Современные инструменты из твердого сплава лучше сопротивляются усилиям сжатия (что характерно для попутного фрезерования), нежели растяжения. При встречном фрезеровании толщина стружки увеличивается от нуля до максимума, что способствует выделению большого количества тепла, поскольку режущая кромка движется с большим трением.

1. Резание в одном направлении

При таком резании инструмент всегда будет находиться с одной стороны от материала, поэтому условия резания будут более однородными. Недостаток - большое время, затрачиваемое на холостые перебеги.

1. Минимум врезаний инструмента

При врезании количество стружки резко увеличивается, и в режущем инструменте возникает большое напряжение. Некоторые CAM-системы решают эту проблему автоматически. Окончательная глубина фрезерования должна достигаться переменными шагами, чтобы для окончательной обработки оставался равномерный припуск. Излишний припуск может оказаться слишком большим для инструмента окончательной обработки, поэтому предосторожность в этом случае не помешает. Если используемая CAM-система не обеспечивает контроль величины припуска, необходимо добавить дополнительную траекторию между предварительной и окончательной обработкой.

1. Рекомендации для предварительной обработки

В процессе предварительной обработки сталей должны быть достигнуты две главные цели: высокая производительность (скорость удаления материала) и обеспечение высокой стойкости инструмента. При ближайшем рассмотрении процесса чернового фрезерования можно заметить, что существуют различные концепции достижения этих, на первый взгляд противоположных, целей. На самом же деле, стойкость современного инструмента, как это ни парадоксально, гораздо выше при большой (соответствующей) рабочей подаче, нежели при заниженной. Иногда значение подачи на зуб является решающим фактором в обеспечении высокой стойкости фрезы. Поэтому при подборе оптимальных режимов резания значение скорости резания (v_c) варьируется довольно широко, в то время как значение подачи на зуб почти не меняется.

Классический процесс чернового фрезерования осуществляется фрезами, сделанными из быстрорежущей стали (HSS). Преимущество фрез HSS состоит в том, что они могут применяться даже тогда, когда жесткость станка невысока. Однако из-за низкой скорости резания значение рабочей подачи ограничено. К тому же стойкость такого инструмента существенно ниже по сравнению с твердосплавными фрезами, и обработка ими закаленных сталей практически невозможна.

Высокая скорость резания и большая температура в зоне резания способствуют уменьшению сил резания. Высокая скорость резания и большая рабочая подача обуславливают большую производительность (даже при обработке закаленной стали). Фактор, ограничивающий эффективность данного процесса, - малое сечение стружки. К тому же из-за возможности повторного резания инструментом стружки (являющейся фактически абразивом) своевременная эвакуация стружки из зоны резания имеет важнейшее значение. Поэтому геометрия современного режущего инструмента, предназначенного для предварительной обработки, рассчитана с условием достижения эффективного выброса стружки из зоны резания.

1. Постпроцессоры

Можно много говорить о функциональности различных CAM-систем, но нельзя забывать, что итоговым (и самым важным) продуктом системы автоматизации процессов КТПП является NC-программа в G-кодах, управляющая станком с ЧПУ. Тем удивительней, что для многих пользователей получение соответственно форматированной УП остается одной из самых больших проблем. После более чем 30 лет компьютерного NC-программирования связь "CAM-система - станок с ЧПУ" до сих пор не везде обеспечена в полной мере.

Обеспечивает эту связь отдельная программа (обычно называемая постпроцессором, поскольку процесс генерации G-кодов имеет место после создания траектории инструмента), которая форматирует нейтральный CL-файл (CL - Cutter Location) в конкретную NC-программу, наиболее подходящую для специфической комбинации "станок - система ЧПУ". По существу, постпроцессор является необходимой составляющей процесса производства. Так почему же нельзя получить качественную TVC-программу, имея корректные данные в формате CL-файла?

Как известно, система управления должна выполнять команды в соответствии со стандартами программирования системы ЧПУ (EIA/ISO) независимо от типа станка. Например, команда M08 служит для включения подачи охлаждающей эмульсии] Большинство производителей оборудования соблюдает стандарты команд выполнения основных подготовительных (группа G) и вспомогательных (группа М) функций. Одновременно с этим каждый тип оборудования выполняет специализированные функции (например, циклы сверления, нарезания резьбы и др.), и соответствие этих функций стандарту обычно не соблюдается. Команды, служащие для выполнения специализированных функций, индивидуальны для определенного станка. Кроме того, чтобы выбранными при покупке оборудования. В результате для двух одинаковых комбинаций "станок - система ЧПУ" могут использоваться различные способы программирования одинаковых команд и функций.

Характеристики

Список файлов курсовой работы