Построение траекторий рабочих перемещений инструмента при токарной обработке

Для токарной обработки характерны закрытые, полуоткрытые, открытые и контурные зоны. Зоны первых трех типов служат для многопроходной обработки при больших съемах металла, а контурная – для прохода эквидистантно к участкам контура детали.

Для закрытых, полуоткрытых и открытых зон применяются схемы «петля», «зигзаг», «виток» и «спуск.

• Схема «петля» используется при обработке резцами, которые работают в одном направлении.
• Схема «зигзаг» в основном применяется при обработке в обоих направлениях глубоких впадин чашечными резцами.
• Схема «виток» мало отличается от схемы «зигзаг», но имеет преимущества при обработке неглубоких и относительно пологих впадин чашечными резцами.
• Схема «спуск» предназначена для работы канавочными резцами.

Зона типа «контурная» имеет три схемы, отличающиеся по назначению: чистовая, получистовая и черновая. Две последние формируются при помощи линий, эквидистантных к основному контуру детали.

Программирование ступенчатых деталей ведется по алгоритмам, сокращающим путь режущего инструмента.

Вся обрабатываемая область заготовки делится черновым контуром на черновую и чистовую зоны. Чистовая зона состоит из припусков на цилиндрические, наклонные и торцевые поверхности.

При ее наличии обеспечиваются условия выполнения требований к чистоте поверхностей. Черновая зона в отличие от чистовой не всегда может быть обработана за один проход. Многопроходная обработка имеет место в том случае, когда наибольшая допустимая глубина резания t_пр определяемая в основном из условия виброустойчивости системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь), меньше припуска на черновую обработку.

Рассмотрим определение черновых проходов для резца с главным углом в плане ? < 90°. На рис. 2, а показан вал, имеющий открытые поверхности, фаски и мелкие канавки. Ориентируя его в основной системе координат детали, можно выделить черновой контур (рис. 1, б), который получен прибавлением припусков на чистовую обработку к горизонтальным и торцевым поверхностям и является границей черновой обработки. Черновой контур детали состоит из проекций цилиндрических поверхностей – горизонталей – и из проекций вертикальных плоскостей – вертикалей. Расстояния горизонталей от оси абсцисс и вертикалей от оси ординат однозначно определяются координатами точек пересечения горизонталей с прилежащими вертикалями. Располагая координатами этих точек, ЭВМ имеет полную информацию о черновом контуре детали. При обработке детали из цилиндрической заготовки для описания контура заготовки достаточно задать ее ординату у₀.

Рис. 1. Выделение черновой зоны и разделение ее на проходы.

Черновая область заготовки разбивается горизонтальными прямыми – уровнями, являющимися разрешенными траекториями движения вершины резца при его перемещении во время черновой обработки детали. Разбивка на уровни производится с учетом величины t_np. Для этого вычисляются величины припусков для каждой поверхности путем определения разности между ординатами заготовки и горизонталями; определяется число черновых проходов над каждой горизонталью путем деления вычислительных припусков на величину t_пр с последующим округлением до большего целого числа; определяются глубины черновых проходов над каждой горизонталью в предположении, что припуск над каждой горизонталью разбит равномерно. Затем выбирается наибольшая среди найденных величин глубина резания и принимается общей для всех проходов, так как она удовлетворяет условию уменьшения глубины резания без увеличения числа проходов; определяются ординаты уровней проходов последовательным вычитанием величины общей глубины резания от координаты уровня заготовки у₀ до оси абсцисс.

Разделение на проходы по приведенному алгоритму иллюстрируется рис. 1, б, в, из которого видно, что черновая обработка детали ведется только вдоль уровней.

Пересечение уровней с вертикалями и их продолжениями разбивает черновой участок заготовки на области, представляющие собой элементарные дискретные участки. В процессе анализа этих участков производится подбор последовательности черновых проходов.