Обработка контуров и поверхностей фрезерованием

Единичные циклы обработки элементов деталей.

С применением проверенных на практике типовых технологиче­ских решений значительно уменьшается трудоемкость подготовки управляющих программ вручную, что является основой для созда­ния САП.

На основе типовых технологических решений строятся типовые и постоянные циклы обработки элементов детали (единичные цик­лы). Из таких циклов состоит общий цикл обработки детали. По­следовательность выполнения рабочих и вспомогательных ходов в единичном цикле не зависит от особенностей конкретной детали.

В типовых циклах отражаются имеющиеся рекомендации для возможных вариантов обработки [1]. Постоянные (автоматические) циклы могут быть реализованы в виде небольшой программы, ко­торая не подлежит изменению. Гибкие циклы широко используются на станках с микропроцессорными системами ЧПУ и реализованы как подпрограммы, которые легко меняются при программирова­нии. Постоянные циклы и подпрограммы можно повторять в любом месте программы. Это дает возможность существенно упростить программирование обработки деталей, имеющих несколько одина­ковых элементов.

Инструмент для обработки контуров и поверхностей. Все эле­менты деталей, обрабатываемых фрезерованием, разделяют на две группы. К первой группе относятся элементы, поверхности которых получаются проходом фрезы вдоль контура детали. Элементы, по­верхности которых требуют многопроходной обработки заготовки, образуют вторую группу.

В зависимости от числа одновременно управляемых координат различают плоскую и объемную обработки контуров и поверхно­стей деталей. Плоская обработка ведется по одной или двум коор­динатным осям одновременно в плоскости, параллельной одной из координатных плоскостей. Объемная обработка предполагает осу­ществление рабочих ходов одновременно по трем и более коорди­натам.

Основные типы фрез, применяемых для обработки контуров и поверхностей деталей, приведены в табл. 3.2.

В таблице буквами А, В, С обозначены точки, по которым опре­деляются вылеты инструмента (настроечные точки). Когда обра­ботка ведется боковой или торцевой частью фрезы, расчетной точ­кой траектории является вершина А. При обработке скругленной боковой частью фрезы расчетной точкой служит центр скругления В. Для конической фрезы расчетная точка С находится на пересе­чении оси инструмента с плоскостью, в которой заданы размеры об­рабатываемого элемента детали.

При обработке на фрезерных станках с ЧПУ, кроме фрез раз­личных типоразмеров, широко используются инструменты для об­работки отверстий: сверла, зенкеры, развертки и т. п.

Операции фрезерования начинают с черновой обработки по­верхностей большой протяженности, затем производят их чистовую обработку. Далее обрабатывают большие, а следом мелкие отвер­стия. При программировании технологических переходов фрезеро­вания применяют типовые схемы обработки (контуров, плоских по­верхностей, объемной обработки) и разработанные на их основе единичные циклы обработки элементов деталей.

Схемы плоской обработки контуров.[Обработку контуров ведут, как правило, концевыми фрезами. Траектория перемещения при этом состоит из участков подвода фрезы к обрабатываемой поверх­ности, прохода ее вдоль обрабатываемого контура и отвода от об­работанной поверхности. Участок подвода фрезы к обрабатываемой поверхности включает участок врезания.

При чистовой обработке детали участок врезания должен быть построен таким образом, чтобы значение силы резания нарастало и плавно приближалось к значению силы, действующей на рабочем участке обрабатываемого профиля. Для этого ввод инструмента в зону резания осуществляется по касательной к обрабатываемому контуру.

При черновой обработке детали врезание чаще производят по нормали к контуру. Аналогично строят участки вывода фрезы из зоны резания.

Типовые схемы плоской обработки контуров и примеры постро­енных на их основе типовых единичных циклов приведены на рис. 3.2 и 3.3.

При обходе контура детали траектория перемещения инструмен­та может иметь участки с резким изменением направления движе­ния. Таким участкам вследствие упругих деформаций инструмента и динамических погрешностей привода подач станка, как правило, могут соответствовать искажения контура. Исключения искажения контура или уменьшения его величины добиваются путем изменения припуска на обработку, предыскажения траектории инструмента, регулирования подачи. Часто применяются различные сочетания указанных приемов.

Схемы обработки плоских поверхностей. Обработку плоских по­верхностей (плоскостей) ведут преимущественно концевыми и тор­цевыми фрезами. В зависимости от расположения обрабатываемых плоскостей относительно граничащих с ними элементов детали раз­личают открытые, полуоткрытые и закрытые плоскости [55]. Грани­ца открытой плоскости не является препятствием для ввода и вы вода 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 (инструмент вводят в зону резания либо сверху, либо врезанием).-

Рис. 3.2. Схемы обработки контуров:

а, в — наружного; б, г — внутреннего

Обработка открытых плоскостей ведется по схеме «зигзаг» при черновом фрезеровании (рис. 3.4, а) и по схеме «петля» при чисто­вом фрезеровании (рис. 3.4, б). Для обработки полуоткрытых плос­костей применяется схема «лента» (рис. 3.4, в). Закрытые плоскос­ти обрабатываются по схеме «виток» (рис. 3.4, г).

Для обработки закрытой плоскости, ограниченной окружностью, лучшей траекторией, обеспечивающей равномерное снятие припус­ка, является архимедова спираль [22]. Такая траектория может быть получена на станке с поворотным столом при обработке плос­кости, ограниченной окружностью с центром, совпадающим с осью вращения стола (столу сообщается равномерное вращательное, а фрезе равномерное поступательное движение). Однако совмещение центра окружности с осью вращения стола всегда связано с допол нительными затратами времени, особенно при обработке деталей с большим количеством таких плоскостей. Поэтому на станках с ли­нейно-круговой интерполяцией обработку закрытой плоскости, ограниченной окружностью, ведут по спирали, образованной сопря­женными дугами окружностей. Такие спирали строят с двумя и че­тырьмя полюсами.

Рис. 3.3. Типовые циклы контурного фрезерования:

а — д — карманов и окон шпоночными и концевыми фрезами; е—з — уступов, бобышек кон­цевыми фрезами

Двухполюсная спираль (рис. 3.5, а) образуется из сопряженных дуг полуокружностей, центры которых поочередно находятся в полюсах А и В. Полюс А располагается в центре окружности R_K, огра­ничивающей закрытую плоскость. Полюс В находится от полюса А на расстоянии, равном половине шага h спирали, который выбирают из условия ее сопряжения с окружностью R_s, эквидистантной окружности радиуса R_K(R_a = R_K—D<bl2, где О_ф — диаметр фрезы). Значение h находят из выражения h=R_K-a/R_a, где а определяют из условия /?_э/(0,61>ф):зга^гЛУ(0,81>ф) и меньшее его значение округляют до большего целого числа.

Рис. 3.4. Типовые схемы обработки плоскостей

Спираль, изображенная на рис. 3.5, а, образована дугами полу­окружностей радиусов ri и R₃ с центрами в полюсе В и дугой полу­окружности радиуса R% с центром в полюсе А. Начинается спираль в центре окружности радиуса R_K.

Рис. 3.7. Типовые циклы фрезерования плоскостей:

а, б — чернового и чистового торцевой фрезой; в, г — уклона концевой и угловой фрезами; д, е — граней призм угловыми фрезами; ж, з — «ласточкиного хвоста» угловыми фрезами

Четырехполюсная спираль (рис. 3.5, б) образуется из сопряжен­ных четвертей окружностей с центрами в полюсах А, В, С и D. По­люсы располагаются в вершинах квадрата со стороной, равной чет­верти шага спирали. Квадрат полюсов строят так, чтобы его сторо­ны были параллельны осям окружности радиуса R_K, а одна из вершин (полюс А) совпала с центром этой окружности. Шаг спира­ли выбирают так же, как и при построении двухполюсной спирали.

Схемы обработки пазов концевыми, торцевыми и дисковыми фрезами показаны на рис. 3.6.

При обработке шпоночного паза концевой фрезой для ее ввода в зону резания предварительно сверлят отверстие (рис. 3.6, а). Фре­зерование полуоткрытой плоскости паза торцевой фрезой ведут, как правило, после предварительной обработки его боковых сторон концевой фрезой. Пазы, полученные концевой фрезой, превращают обрабатываемую плоскость в открытую и позволяют использовать при торцевом фрезеровании схемы «зигзаг», «петля» и «елочка» (рис. 3.6, б). Последняя схема реализуется также при обработке сквозного паза трехсторонней дисковой фрезой (рис. 3.6, в).

Рис. 3.8. Типовые циклы фрезерования:

а, б — пазов прорезными фрезами; в — д — Т-образного паза, вначале прямого (в) осевой концевой фрезой или «в разгон» (г), затем специальной фрезой (д); е, ж — шпоночного паза концевой фрезой с предварительным сверлением (е); з — шпоночного паза шпоночной фрезой без предварительного сверления; и — пазов с непараллельными стенками концевой фрезой; к, л -~ кольцевых пазов осевой шпоночной фрезой (к), «в разгон» (л)

Примеры типовых единичных циклов фрезерования плоскостей и пазов приведены на рис. 3.7 и 3.8.

Рис. 3.9. Схема врезания фрезы Рис. 3.10. Схема врезания фрезы

для наружного контура в припуск на внутренних поверхно-

стях

Траектории вспомогательных ходов при контурном фрезеровании.

При проектировании траектории движения инструмента следует уделять внимание методам построения вспомогательных ходов. Об­работку фрезерованием внешнего контура рекомендуется начинать врезанием фрезы по касательной к нему (рис. 3.9). Участок L\ — путь, на котором скорость холостого хода u_Sx._x снижается до ско­рости подачи врезания v_s. На участке L₂ происходит врезание фрезы с дальнейшим снижением скорости подачи до рабочего fs_p._x.

Врезание фрезы в припуск на внутренних поверхностях детали производится по криволинейной траектории. Наиболее благоприят­ной траекторией является участок окружности радиуса, при кото­ром путь врезания примерно равен (3..A)t (t — глубина резания) (рис. ЗЛО).

Наружный контур может иметь прямые, тупые и острые углы. Траекториями обвода углов при этом являются дуги окружности с радиусом, равным радиусу фрезы (рис. 3.11, а). Часто вместо перемещений по дуге используются дополнительные петлеобразные пе­ремещения (рис. 3.11, б).

Схемы объемной обработки. Для определения траектории ин­струмента при объемной обработке детали используется метод сечения обрабатываемых поверхностей направляющими поверхно­стями одного семейства. Такими семействами являются пучки па­раллельных плоскостей, пучки плоскостей, проходящих через за­данную ось, пучки соосных цилиндров и т. п. [21]. Пучки направляющих поверхностей выбирают с учетом координатных перемещений рабочих органов станка. Наиболее часто встречаются направляю­щие плоскости, параллельные одной из координатных плоскостей станка.

Рис. 3.12. Схемы объемной обработки поверхностей

Следы пересечения обрабатываемых и направляющих поверхно­стей образуют линии контуров, относительно которых строятся участки траектории фрезы для проходов по строкам. На трехкоор-динатных фрезерных станках обработку ведут по схеме «строка» (рис. 3.12, а) или «зигзаг» (рис. 3.12, б). Расстояния между строка­ми выбирают в зависимости от радиуса режущей части фрезы и тре­бований к точности и шероховатости поверхности.

При многокоординатной (по четырем, пяти и более координа­там) обработке детали наряду с поступательными перемещениями меняется ориентация оси инструмента. Причем наиболее часто ис­пользуется обработка поверхности с поворотом оси инструмента вокруг некоторой фиксированной точки (рис. 3.12, в) и обработка при некотором постоянном угле а между осью инструмента и нор­малью к обрабатываемой поверхности (рис. 3.12, г).

Приведенные основные схемы объемной обработки детали ис­пользуются для построения траектории инструмента в различных комбинациях. Выбор варианта обработки определяется видом об­рабатываемой поверхности, формой режущей части инструмента и возможностями станка (табл. 3.3).

Дата добавления: 2014-01-11