Построение траекторий вспомогательных перемещений инструмента

В практике проектирования технологического процесса технологами-программистами уделяется недостаточное внимание методам построения траекторий инструмента на вспомогательных переходах-траекториях подхода к инструментальному переходу и выхода из него. В силу кажущейся простоты этих траекторий технологами зачастую не учитываются закономерности процесса врезания в припуск и отвода инструмента от обрабатываемой поверхности. Между тем, анализ показывает, что на траектории вспомогательных перемещений инструмента на станках с ЧПУ оказывают влияние большое число факторов, без учета которых снижается производительность и даже появляется брак деталей. Анализ построений траектории для фрезерной обработки целесообразно проводить при обработке наружных контуров и контуров окон, контуров выступов, плоскостей.

При обработке наружного контура и контуров окон фреза производит обработку только режущими кромками, находящимися на периферии. В связи с этим возможны два случая подхода и выхода инструмента.

В первом случае начальная и конечная точки инструментального перехода, обозначенные соответственно И' и И", совпадают с точкой обработки вершины выпуклого конструктивного элемента. В этом случае вспомогательная траектория подхода к инструментальному переходу Вп состоит из участка торможения со скорости холостого хода S_Х.Х до начальной скорости врезания Sврез – B'_n и участка врезания В"_n, на котором скорость инструмента уменьшается с S_врез до S_P.X – скорости рабочего хода первого кадра инструментального перехода. Длина В_nопределяется из следующей формулы:

В_n= T_min (S_x.x – S_BPE3)

где T_min – минимальное время отработки кадра эксплуатируемым интерполятором в минутах; S_xx и S_врез – подача инструмента, мм/мин. S_Х.Х определяется моделью станка с ЧПУ, а S_врез рассчитывается по формуле

Во втором случае начальная и конечная точки И' и И" не совпадают с точкой обработки вершины выпуклого конструктивного элемента. В этом случае траектории подхода и выхода инструмента более сложны, так как должны учитываться изменения скорости перемещения фрезы не по прямой линии, как в первом случае, а по некоторой кривой. Траектория В_п также состоит из участка торможения В'_п и участка врезания В"_п. Очевидно, что эта траектория должна быть такова, чтобы подход инструмента к эквидистантной траектории инструментального перехода И был по возможности под наименьшим углом, хотя начало врезания фрезы в припуск происходит под большим углом. Кроме того, траектория врезания должна учитывать и закономерности самого процесса резания металла и параметры станка.

Для выяснения характера кривой врезания проведем ортогональные оси u и t. Направление и выберем коллинеарно с направлением перемещения фрезы по эквидистанте, а направление t ортогонально к припуску. Вектор скорости движения фрезы по траектории разложим на составляющие S_u и S_t. Они параллельны осям.

Точки И и И находятся за пределами обрабатываемой плоскости. Траектории Вп и fiB в этом случае, как правило, не делятся на участки торможения-врезания и выхода-разгона, а состоят только из участка торможения и участка разгона. Длина этих участков

Bn = BB = Tmin(Sx.x – SРХ)

В отличие от случая, когда траектория инструментального перехода при обработке выступов является незамкнутой линией, участок траектории, рассчитываемый по приведенным ранее формулам, принадлежит не траекториям Вп и BB, а инструментальному переходу.

Точки И' и И" находятся в пределах обрабатываемой плоскости, припуск достаточно большой. Этот случай имеет место при обработке деталей из поковок, листа, а также из штамповок и литья, если по каким-либо причинам отштамповать или отлить данное место оказалось невозможным. Участок В_п состоит из вертикального торможения В_п и винтообразного врезания В_п. Отрезок B_n рассчитывается также как и для траектории инструментального перехода при обработке выступов, являющихся замкнутой линией. Теоретическая траектория врезания Вп должна быть винтовой кривой, лежащей на поверхности, образованной вращением линии пространственной кривой врезания вокруг оси OZ. Однако практическое осуществление движения фрезы по такой кривой привело бы к неоправданному увеличению количества кадров на траектории вспомогательного перехода. Значительно целесообразнее производить врезание в вертикальной плоскости

y = kx + b

методом челночного движения фрезы под постоянным углом у к плоскости XOY и только при завершающем движении переходить на пространственную кривую. k – угловой коэффициент, он равен тангенсу угла наклона первого отрезка траектории инструментального перехода. Коэффициент b должен отличаться на величину ?b от соответствующего коэффициента уравнения первого отрезка

Следующий случай – точки И' и И" находятся в пределах обрабатываемой плоскости, фреза двузубая, размер припуска в направлении z произвольный или фреза недвузубая и припуск небольшой.

Участок В_п состоит из частей В'_п и В"_п, при этом участок В'_п находится вне припуска. Для двузубой фрезы участок В"_п состоит из двух участков, участков вертикального врезания до высоты z₀ = 0,5 ? 1,0 мм над обрабатываемой плоскостью и траектории врезания по пространственной кривой. При вертикальном врезании двузубая фреза работает в режиме сверления, поэтому скорость ее движения может определяться по формулам для сверления глухих отверстий.

Недвузубая фреза в режиме сверления не работает. Поэтому при небольшом припуске все врезание производится по траектории пространственной, кривой.