Построение траектории рабочих перемещений инструмента

Наиболее трудной проблемой при разработке технологии обработки на станках с ЧПУ является проблема рационального построения траекторий рабочих перемещений инструмента в инструментальных переходах. Многообразие частных технологических и математических задач, которые необходимо при этом решить, требует высокой квалификации технолога-программиста. В соответствии с изложенным целесообразно проведение технологической нормализации форм траекторий инструмента при обработке различного рода поверхностей.

Так, для случая фрезерной обработки различного вида ЭОП могут быть применены следующие нормализованные траектории:

а) Спираль типа Архимедовой с проходами, эквидистантными контуру обрабатываемой плоскости (рис. 1). Спираль имеет две разновидности и две модификации. На рис. 1 приведены обе разновидности спирали: б, в,- спираль левая; а, г – спираль правая.

Рис. 1. Спираль типа Архимедовой и ее модификации.

Модификации могут возникнуть при движении инструмента от полюса к периферии - спираль (рис. 1, а, б) или при движении инструмента от периферии к полюсу - антиспираль (рис. 2, в, г).

Рис. 2. Ленточная спираль с проходами, эквидистантными выступам, и ее модификации.

б) Ленточная спираль с проходами, эквидистантными выступам, имеет аналогичные разновидности и модификации (рис. 2, а, б, в, г).

в) Ленточная спираль с проходами, неэквидистантными контуруплоскости - перемещение «строка» – приведена на рис. 3, а, б.

Рис. 3. Ленточная спираль типа «строка»:
а - для многосвязной поверхности; б - для односвязной поверхности.

г) Сложная траектория, форма которой является комбинацией предыдущих видов перемещений инструмента (рис. 4, а, б, в).

Рис. 4. Комбинированные траектории движения инструмента при фрезерной обработке:
а – траектория спираль и ленточная «спираль»; б — ленточная «спираль» и «строка»;
в - «спираль», ленточная «спираль» и «строка»

При обработке плоскостей, ограниченных выступами по всему контуру, т. е. «колодцев», наиболее технологичной формой траектории является спираль типа Архимедовой. Ее преимуществами является равномерный съем металла при неизменном способе фрезерования (встречном или попутном) по всей длине траектории, что позволяет обработать нежесткие элементы деталей при относительно высокой чистоте резания; равномерное уменьшение жесткости поверхности обработки, что предотвращает поводку детали; оптимальный для динамических параметров станка угол изменения направления траектории, определяемой формой контура плоскости; минимальное количество кадров, если контур «колодца» является слабовогнутой односвязной фигурой, а используемый интерполятор — нелинейным.

К недостаткам спирали типа Архимедовой относится невозможность обработки многосвязных плоскостей, т. е. плоскостей, на которых имеются окна и выступы; пригодность для обработки только тех плоскостей, форма которых представляет выпуклую или слабовогнутую форму; необходимость сложной зигзагообразной траектории вспомогательного перехода В_п в случаях, если фреза имеет больше двух зубьев; заготовка не является штамповкой и предварительно не обработана; большая величина припуска.

Этим последним недостатком не обладает ленточная спираль с проходами, эквидистантными выступам, которая применяется для плоскостей, ограниченных выступами не по всему контуру, т. е. «карманов». Указанная ленточная спираль в основном сохраняет преимущества спирали типа Архимедовой (при незначительном увеличении числа кадров), но ей не присуще постоянство способов фрезерования, так как на каждом проходе способ фрезерования противоположен способу фрезерования предыдущего прохода.

Однако, в связи с тем, что припуск по контуру в местах отсутствия выступов значительно меньше, увеличение подачи на этих участках траектории позволяет уменьшить суммарное машинное время обработки.

Выбор разновидности и модификации обоих видов спирали при обработке плоскостей зависит от марки обрабатываемого материала, состояния заготовки и ее поверхности. Перемещение «строка» целесообразно применять, если доминирующим критерием выбора формы траекторий является требование повышения надежности работы линейного интерполятора, т. е. сокращения числа кадров, а формой контура является плоскостная произвольная многосвязная фигура. Исключение составляют треугольник и прямоугольник.