Программирование и обработка характерных поверхностей

  Исходя из удобства подвода инструмента для обработки, мож­но выделить три типа поверхностей: открытые (рис. 5.10, а, г; 5.11, а, б, г—е), обработка которых возможна напроход; полуот­крытые (рис. 5.10, б; 5.11, ж—и), обработка которых возможна только с одной стороны, и закрытые (рис. 5.10, в; 5.12), доступ инструмента к которым закрыт со всех сторон и для их обра­ботки требуется предварительное врезание инструмента.

Программное обеспечение современных устройств ЧПУ бази­руется на использовании типовой обработки отдельных поверх­ностей и их сочетаний. В программном обеспечении типовые схе­мы обработки представлены в виде одного-двух кадров с форма­лизованными параметрами. Количество типовых циклов и их технологические возможности определяются в большей степени программным обеспечением ЧПУ станка.

Рис. 5.10. Типовые циклы обработки на фрезерных станках с ЧПУ

Рис. 5.11. Постоянные циклы (автоциклы) обработки на токарных стан­ках с ЧПУ

 

В устройствах ЧПУ тре­тьего поколения циклы для обработки сочетаний конических, ци­линдрических и радиусных поверхностей прописаны в программ­ном обеспечении и не подлежат корректировке. Устройства ЧПУ последних поколений позволяют создавать циклы под определен­ные группы деталей, используя шаблоны программного обеспе­чения. Такие циклы существенно облегчают подготовку программ для обработки заготовок, относящихся к одной группе.

Минимальный набор типовых циклов представлен на рис. 5.10,

5.11. Циклы подразделяют на черновые для многопроходного сня­тия напуска с заготовки (см. рис. 5.11, г) и чистовые для выпол­нения финишных переходов обработки (см. рис. 5.11, а, б).

В типовых циклах обработки поверхностей применяются три схемы траектории движения инструментов: «петля», «зигзаг» и «спуск». При схеме «петля» (см. рис. 5.10, 6; 5.11) осуществляет­ся рабочий ход инструмента, отвод его от обрабатываемой по­верхности на 0,5 мм и выход к выполнению следующего рабо­чего хода. Эту схему применяют в основном для открытых и полуоткрытых поверхностей. Схема «спуск» (см. рис. 5.10, а, г; 5.12, а) предусматривает рабочий ход инструмента из точки на­чала обработки (ТНО), выход его на холостом ходу и перемеще­ние в новую точку выполнения следующего хода. При схеме «зиг­заг» (рис. 5.10, в, д; 5.12, в) траектория движения инструмента не имеет холостых перемещений, т. е. схема обеспечивает мак­симальную производительность, однако для ее реализации в ряде случаев приходится выполнять специальную заточку инструмен­та. Для обработки широкой канавки (см. рис. 5.12, в) фреза дол­жна иметь три режущих кромки. В типовых циклах используют также комбинации приведенных выше схем. При обработке ши­роких канавок на токарных станках с ЧПУ применяют комби­нацию обработки по схеме «спуск» прорезным резцом и по схе­ме «петля» проходным (см. рис. 5.12, б). Если в канавке отсут­ствует напуск, применяют обработку левым и правым проходным резцом (см. рис. 5.12, г).

При фрезеровании глубоких выемок («колодцев») (рис. 5.10, е) металл удаляется за несколько рабочих ходов по оси Z. В плоскости XY траектория обычно является эквидистантой контура «колодца». Для исключения врезания фрезы по оси Z в ТНО предварительно сверлят отверстие.

Рис. 5.12. Типовые циклы обработки широких канавок на токарных

станках с ЧПУ

 

При обработке цилиндричес­ких «колодцев» траекторию фрезы в плоскости XY выполняют по спирали.

Обработку цилиндрических, конических и торцевых поверх­ностей (линейная интерполяция) задают функцией G1. При аб­солютной системе отсчета (функция G90) программируют коор­динаты х и z конечной точки, а при относительной (функция G91) — перемещения по направлениям осей X и Z.

Обработка по дугам окружностей (круговая интерполяция) выполняется по квадрантам. Ее задают функцией G2 (круговая интерполяция по направлению движения часовой стрелки) или G3 (круговая интерполяция по направлению движения против часовой стрелки) координат конечной точки дуги окружности под адресами X и Z, координат центра окружности под адреса­ми I и К в абсолютных координатах или в приращениях отно­сительно начальной точки дуги, соответствующих перемещени­ям по осям X и Z станка.

Рассмотрим примеры программирования обработки по ду­гам окружности. Так, для схемы, приведенной на рис. 5.13, а, кадр управляющей программы можно записать так:

N1OG90G2X50000Z50000I20000K50000F100

или

N10G91G2X20000Z—283001—10000К—28300F100,

а для схемы, представленной на рис. 5.13, б, в виде

N10G90G3X50000Z417001 60000K70000F100

Рис. 5.13. Схемы обработки по дуге окружности

 

или

N10G91G3X—20000Z—283001 30000 KOF100.

Здесь G90, G91 — соответственно функции задания абсолютной или относительной систем отсчета; F100 — подача, равная 100 мм/мин.

В применяемых при токарной обработке устройствах ЧПУ предусмотрены циклы обработки цилиндрических, торцевых и резьбовых поверхностей, канавок фасок и галтелей. Циклы од­нопереходной обработки наружных (см. рис. 5.11, а) и внут­ренних (см. рис. 5.11, б) цилиндрических и торцевых (см. рис.5.11, в) поверхностей включают движение инструмента на ра­бочей подаче из ТНО по оси Z, его «отскок» на 0,5... 1 мм и возврат в ТНО на ускоренном ходу. Чистовые циклы могут вы­полнять также подборку оставшегося (вследствие геометрии инструмента, выполнявшего черновую обработку) напуска (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Схема снятия напуска резцом для черно­вых (а) и чистовых (б) проходов:

1 — заготовка; 2 — резец проходной; 3 — резец для кон­турного точения; к, i — припуски под чистовую обработку по торцу и цилиндрической поверхности; d — глубина ре­зания на черновых проходах и при подборе оставшегося материала на чистовом проходе

Рис. 5.15. Геометрические парамет­ры цикла G23.1

 

 Один из вариантов многопроходного точения заготовки по­казан на рис. 5.15. Для описания контура детали нет необходи­мости рассчитывать координаты переходных точек (радиус — пря­мая, центры окружностей). Определение координат происходит автоматически в процессе об­работки. Достаточно указать координаты с, b начала цик­ла, координату начальной точки скругления радиусом R ₁по оси Z, припуск р

на один проход, радиус R ₁ первого ок­ругления, угол G линии сопря­жения, радиус R ₂ второго ок­ругления и координаты конечной точки цикла. Кадр программы цикла многопро­ходной обработки имеет вид

G23.1X1(D)Y(Z)Z(Z1)G(W)R(R1)U(R2)P(P)C(C)B(B).

Для нарезания резьбы предусмотрены многоходовые циклы. Возможности циклов определяются программным обеспечени­ем. На станке с ЧПУ нарезают резьбу метчиком (плашкой), ис­пользуя компенсационный патрон, и резцом. Резцом нарезают внутреннюю и наружную (см. рис. 5.11, д, е) цилиндрическую или коническую резьбу как с выходом в канавку, так и из заго­товки (см. рис. 5.11, ж, з). На современном станке можно наре­зать резьбу с переменным (возрастающим или убывающим) ша­гом, многозаходную, а также резьбу с последовательным рядом — цилиндрическую с плавным переходом к конической (рис. 5.16). В последнем случае на первом цилиндрическом участке детали нарезается резьба с шагом 1,5, а на двух последующих — с ша­гом 2. В системе ЧПУ SINUMERIK 802D для нарезания после­ дательного ряда резьбы используется цикл CYCLE 98, кадр которого записывается так:

CYCLE98 (POl, DM1, Р02, DM2, РОЗ, DM3, Р04, DM4, АРР,

ROP, TDEP, FAL, IANG, NSP, NRC, NID, РР1, РР2, РРЗ, VARI, NUMT).

Рис. 5.16. Эскиз участка детали с последова­тельным рядом резьбы

 

Здесь РО1 — начальная точка резьбы по продольной оси; DM1 — диаметр резьбы в начальной точке; РО2, DM2 — первая проме­жуточная точка по продольной оси и диаметр резьбы в ней; РОЗ, DM3 — вторая промежуточная точка по продольной оси и диа­метр резьбы в ней; РО4, DM4 — конечная точка резьбы по про­дольной оси и диаметр резьбы в ней; АРР — заход (задается без знака); ROP — выход (задается без знака); TDEP — глубина резьбы (задается без знака); FAL — припуск чистовой обработ­ки (задается без знака); IANG — угол врезания («+» при вреза­нии по боковой стороне профиля резьбы, «—» при знакопере­менном врезании); NSP — смещение стартовой точки для пер­вого захода резьбы (задается без знака); NRC — число черновых отрезков (задается без знака); MID — число холостых шагов (за­дается без знака); РР1, РР2, РРЗ — соответственно ход резьбы 1, 2 и 3 (задается без знака); VARI — определение типа обра­ботки резьбы (область значений от 1 до 4); NUMT — число заходов резьбы (задается без знака).

С помощью этого цикла можно изготовить несколько после­довательных рядов цилиндрической или конической резьбы. От­дельные участки резьбы могут иметь различные шаги, однако шаг внутри одного участка должен быть постоянным. Програм­ма для обработки последовательного ряда резьбы для системы ЧПУ представлена в табл. 5.1.

Для глубокого сверления (см. рис. 5.11, и) используют цикл G81 — сверление отверстия на заданную глубину (табл. 5.2). В этом цикле инструмент перемещается на быстром ходу в точку с координатами х и у, после чего выполняется обычное сверле­ние с подачей F на заданную глубину и инструмент сразу же отводится по оси Z с ускоренной подачей. Процесс обработки записывается кадром

G81 X_Y_Z_R_F_L_,

где X, Y — координаты отверстия по осям X и Y; Z — глубина сверления; R — координата вершины сверла; F — рабочая пода­ча; L — число проходов.

 

Таблица 5.1