Переходы фрезерной обработки на станке с ЧПУ, при программировании, определяют правила построения траектории инструмента. Существует две основные схемы формирования траектории движения фрезы при фрезерной обработке: зигзагообразная и спиралевидная.
Зигзагообразная схема (рис. 1) характеризуется тем, что инструмент в процессе обработки совершает движение в противоположных направлениях вдоль параллельных строчек с переходом от одной строки к другой вдоль границы области. Эта схема достаточно распространена, но имеет ряд недостатков. Один из недостатков - переменный характер фрезерования: вдоль одной строки инструмент работает в направлении подачи, а вдоль следующей - против, что ведет к изменению сил резания и качества обработки. Другой недостаток этой схемы - повышенное число изломов на траектории инструмента. Это отрицательно сказывается на динамике резания и ведет к увеличению времени обработки, т. к. необходимо выполнять многочисленные операции по разгону и торможению привода подачи фрезерного станка с ЧПУ.
Рис. 1. Зигзагообразные фрезерные переходы на фрезерном станке с чпу
Зигзагообразная схема имеет несколько разновидностей, связанных с порядком обработки границ:
- без обхода границ (рис.1, а);
- с проходом вдоль границ в конце обработки области (рис. 1, б);
- с предварительным проходом вдоль границ (рис. 1, в).
Спиралевидная схема отличается от зигзагообразной тем, что обработка ведется круговыми движениями инструмента, совершаемыми вдоль внешней границы области на разном расстоянии от нее (рис. 2, а, б). В отличие от зигзагообразной, спиралевидная схема обеспечивает более плавный характер обработки, т. к. направление фрезерования (по или против подачи) неизменно и нет дополнительных изломов траектории. Спиралевидная схема имеет две разновидности: первая характеризуется движением инструмента от центра области к периферии (см. рис 2, а), а вторая – от границы области к ее центру (см. рис. 2, б). Каждая из рассмотренных разновидностей спиралевидной схемы имеет два типа: с движением инструмента в направлении по или против часовой стрелки при наблюдении со стороны шпинделя.
Одинаковый характер фрезерования можно выдерживать также с помощью схемы Ш-образного типа (рис. 2, в). Согласно этой схеме инструмент после выполнения прохода вдоль строки отводится на необходимое расстояние от обработанной поверхности и на ускоренном ходу возвращается назад. Ш-образная схема имеет те же разновидности, что и зигзагообразная. Существенный недостаток этой схемы - большое число вспомогательных ходов.
При построении траектории инструмента на черновых переходах при фрезерной обработки на станке необходимо знать расстояние между соседними проходами фрезы, так как оно определяет глубину резания.
Рис. 2. Спиралевидные (а), (б) и Ш-образная (в) схемы фрезерных переходов на станке с чпу
Максимально допустимая величина этого расстояния (рис 1, а) зависит от геометрических параметров используемого инструмента
tmax = D – 2r – h1 ,
где D – диаметр фрезы; r – радиус скругления у торца; h1 – перекрытие между проходами (рис. 2, б), обеспечивающее отсутствие гребешков. Определенные трудности при программировании представляет спиралевидная схема, которая в идеальном случае должна иметь форму Архимедовой спирали. Практически такую спираль реализовать очень сложно, поэтому обычно обработка ведется по двух- или четырехполюсной спирали (рис. 3). Такая спираль строится путем сопряжения дуг, имеющих общие центры в виде полюсов А и В (рис. 3).
Рис. 3. Двухполюсная спираль фрезерных переходов на станке с чпу
Исходными данными к расчету параметров фрезы являются: D - диаметр обрабатываемой поверхности; dф - диаметр фрезы. Радиус эквидистанты определяется по формуле:
Rэ = (D-dф)/2
Далее вычисляется коэффициент α:
(Rэ/0.6dф) ≥ α ≥(Rэ/0.8dф)
Коэффициент α принимается как меньшее целое из полученного интервала (например, 5,7 ≥ α ≥ 3,4, принимаем α = 4). Определяем шаг спирали
h = Rэ/α .
Расстояние между полюсами
P = h/2 .
После того, как определены параметры спирали, выполняем ее построение: наносим первый полюс А в центр обрабатываемой окружности, второй полюс В располагаем на расстоянии Р от первого. Выполняем построение первой дуги: началом служит полюс А, а центром полюс B; ведем ее до пересечения с осевой проходящей через полюса (точка 1 рис. 3). Строим следующую дугу: в качестве центра берем противоположный полюс, а началом дуги является окончание предыдущей (полюс А и точка 1 на рис. 3). Построение проводим до тех пор, пока спираль не выйдет на эквидистанту.
При программировании фрезерной обработки важно выбрать способ врезания инструмента в металл. Наиболее простой способ – это врезание с подачей вдоль оси инструмента. Однако этот способ, во-первых, не пригоден для фрез, имеющих технологические центровые отверстия, во-вторых, из-за того, что фрезы работают плохо на засверливание – не эффективен. Для использования этого способа рекомендуется предварительно обработать места врезания сверлом (рис. 4, а).
К технологическому способу относят врезание при движении инструмента вдоль одной из строк с постепенным его снижением (рис. 4, б). Этот способ также применяют при движении инструмента по окружности или вдоль границы обрабатываемой области.
При чистовой обработке контуров, как правило, врезание осуществляется по дуге окружности, касательной к контуру в точке, с которой должно быть начало движения инструмента вдоль контура (рис. 4, в). Такой способ обеспечивает наиболее плавное изменение сил резания и минимальную погрешность обработки в упомянутой точке; он наиболее удобен с точки зрения ввода в управляющую программу коррекции на радиус инструмента.
В этой статье мы кратко рассмотрели такое понятие, как переходы фрезерной обработки на станке с ЧПУ. Для более подробного изучения данного аспекта необходимо воспользоваться специализированной литературой.
Рис. 4. Схемы способов врезания фрезы в металл
