Как выбрать правильную траекторию инструмента при фрезеровании?
Благодаря постоянному развитию современных технологий производства и обработки, обрабатывающее оборудование с ЧПУ и поддерживающая его система CAM широко используются и развиваются. Траектория обрабатывающего инструмента, генерируемая системой CAM (т.е. схема движения инструмента), является основой операции обработки управляющего оборудования. Это напрямую влияет на точность, шероховатость поверхности, общее время обработки, срок службы станков и другие аспекты обрабатываемой детали и в конечном итоге определяет эффективность производства.
В этой статье анализируются различные характеристики метода резания и некоторые факторы, влияющие на его выбор, сравниваются технологические методы резания в процессе фрезерования, а также приводятся рекомендации по выбору подходящего режима траектории инструмента.
✅ 1. Режим траектории инструмента
Основная концепция режима траектории инструмента.
При обработке с ЧПУ схема траектории инструмента относится к методу планирования траектории, когда инструмент завершает резку заготовки. При обработке одной и той же детали несколько методов резки могут удовлетворить требования к размеру и точности детали, но эффективность обработки различна.
В этой статье анализируются различные характеристики метода резания и некоторые факторы, влияющие на его выбор, сравниваются технологические методы резания в процессе фрезерования, а также приводятся рекомендации по выбору подходящего режима траектории инструмента.
✅ 1. Режим траектории инструмента
Основная концепция режима траектории инструмента.
При обработке с ЧПУ схема траектории инструмента относится к методу планирования траектории, когда инструмент завершает резку заготовки. При обработке одной и той же детали несколько методов резки могут удовлетворить требования к размеру и точности детали, но эффективность обработки различна.
Классификация режима траектории инструмента
Режим траектории инструмента можно разделить на 4 типа: односторонняя подача, возвратно-поступательная подача, круговая режущая и комбинированная. Односторонняя или возвратно-поступательная подача — это резка линии с точки зрения стратегии обработки. Таким образом, в соответствии с различными стратегиями обработки метод резки можно разделить на линейную резку, круговую и другие специальные методы. Обычно используются рядные и кольцевые разрезы.
Линейная резка выгодна для максимальной скорости подачи станка, а качество режущей поверхности также лучше, чем при круговой резке. Однако, когда сложная плоская полость имеет несколько выступов для формирования нескольких внутренних контуров, часто генерируются дополнительные действия по подъему инструмента, то есть где-то на траектории инструмента, или чтобы избежать столкновения между инструментом и выступом, или чтобы вернуть инструмент в исходное положение. оставшуюся необработанную область необходимо поднять инструмент на определенную высоту от плоскости обработки, а затем перевести в начало другой траектории, а и продолжить резание.
Траектория режущего инструмента в основном состоит из серии сегментов прямой линии, параллельных определенному фиксированному направлению, и расчет прост. Он подходит для простой чистовой обработки полостей или черновой обработки с удалением больших припусков.
Линия резки
При кольцевой резке инструмент движется по траектории с аналогичными граничными контурами, состоящей из набора замкнутых кривых, что может гарантировать, что инструмент сохраняет одинаковое состояние резания при резке деталей. Поскольку процесс вырезания петли заключается в вычислении траектории следующего цикла путем постоянного смещения графика траектории текущего цикла, расчет является сложным и трудоемким. Подходит для обработки сложных полостей и криволинейных поверхностей.
✅ 2. Факторы, влияющие на режим траектории инструмента.
Форма и геометрические элементы заготовки
К форме и геометрическим элементам заготовки относятся геометрическая форма зоны обработки, размер и расположение острова и так далее. Это неотъемлемая характеристика самой заготовки и неизменяемый фактор, но это фундаментальный параметр, определяющий способ подачи
инструмента.
Линейная резка выгодна для максимальной скорости подачи станка, а качество режущей поверхности также лучше, чем при круговой резке. Однако, когда сложная плоская полость имеет несколько выступов для формирования нескольких внутренних контуров, часто генерируются дополнительные действия по подъему инструмента, то есть где-то на траектории инструмента, или чтобы избежать столкновения между инструментом и выступом, или чтобы вернуть инструмент в исходное положение. оставшуюся необработанную область необходимо поднять инструмент на определенную высоту от плоскости обработки, а затем перевести в начало другой траектории, а и продолжить резание.
Траектория режущего инструмента в основном состоит из серии сегментов прямой линии, параллельных определенному фиксированному направлению, и расчет прост. Он подходит для простой чистовой обработки полостей или черновой обработки с удалением больших припусков.
Линия резки
При кольцевой резке инструмент движется по траектории с аналогичными граничными контурами, состоящей из набора замкнутых кривых, что может гарантировать, что инструмент сохраняет одинаковое состояние резания при резке деталей. Поскольку процесс вырезания петли заключается в вычислении траектории следующего цикла путем постоянного смещения графика траектории текущего цикла, расчет является сложным и трудоемким. Подходит для обработки сложных полостей и криволинейных поверхностей.
✅ 2. Факторы, влияющие на режим траектории инструмента.
Форма и геометрические элементы заготовки
К форме и геометрическим элементам заготовки относятся геометрическая форма зоны обработки, размер и расположение острова и так далее. Это неотъемлемая характеристика самой заготовки и неизменяемый фактор, но это фундаментальный параметр, определяющий способ подачи
инструмента.
Маршрутизация
Маршрут процесса — это прямой процесс достижения цели обработки и основа для выбора режима траектории инструмента. Маршрут процесса определяет последовательность обработки доменов, слияние и разделение островков, разделение черновой обработки, получистовой и чистовой обработки. Для достижения цели существует множество технологических маршрутов, что определяет различные варианты выбора режима траектории инструмента.
Материал заготовки
Материал заготовки также является одним из факторов, определяющих режим траектории инструмента. Материал заготовки является непосредственным объектом обработки и не влияет напрямую на подачу инструмента, но влияет на выбор материала инструмента, размера, метода обработки и т. д., что косвенно влияет на способ перемещения инструмента. Форма и размер заготовки обеспечивают равномерное распределение припуска на обработку каждой части заготовки. В то же время для заготовки использование размера и формы изменит метод зажима и перераспределение области обработки, что повлияет на стратегии обработки, и приведет к другому подходу к подаче инструмента. .
Способ зажима и крепления заготовки
Методы зажима и крепления заготовки также косвенно влияют на способ резки, например, влияние новых «островков», создаваемых прижимной пластиной, влияние силы затяжки на величину резки и изменение способа резки. и влияние вибрации на способ резания.
Выбор инструмента
Выбор инструментов включает в себя его материал, форму, длину, количество зубьев инструмента и т. д. Эти параметры определяют площадь и частоту контакта инструмента с заготовкой и, таким образом, определяют объем режущего материала в единицу времени, нагрузку станка и степень износостойкости. А стойкость инструмента определяет продолжительность времени резания. Среди них размер инструмента (то есть диаметр) оказывает прямое влияние на метод резки. Так как выбор инструментов разного диаметра повлияет на размер остаточной площади, вызовет изменения в траектории обработки и приведет к разным методам резания.
Выбор областей обработки
В процессе фрезерования, когда сложная плоская полость имеет несколько выступов для формирования нескольких внутренних контуров, для линейного резания часто выполняются дополнительные действия по подъему инструмента, а для кругового резания траектория обработки удлиняется. Подобный дополнительный подъем инструмента или удлинение пути обработки серьезно снизит эффективность обработки резки. Поэтому вопрос о том, как минимизировать количество подобных ситуаций, является для нас важнейшим вопросом.
Разделите всю зону резки на несколько подобластей в соответствии с потребностями обработки и обрабатывайте каждую подобласть отдельно. Подъем инструмента происходит между подобластями. При этом эти подобласти обработки объединяются или разделяются в зависимости от метода резки, а то и вовсе игнорируются. Такой выбор различных областей обработки не только уменьшает количество подъемов инструмента, но и не делает путь обработки относительно более длинным. В то же время для новой области можно применить наиболее разумный метод резки, что повышает эффективность обработки.
✅ 3. Разумный выбор режима траектории инструмента.
Основной принцип выбора
При выборе метода подачи следует учитывать два момента: один — продолжительность времени обработки, а другой — является ли припуск на обработку равномерным. Вообще говоря, метод круговой резки — это метод резки, основанный на форме заготовки, при этом припуск на обработку относительно равномерен. Однако припуск на обработку при методе рядной резки относительно неравномерен. Если вы хотите оставить более равномерный припуск после процесса резки ряда, обычно необходимо увеличить круговую траекторию режущего инструмента вокруг границы. Если требованием неравномерности края пренебречь, длина пути режущего инструмента обычно будет относительно короткой. Если считается, что неравномерность поля увеличивает траекторию кругового режущего инструмента, то, когда граница области обработки длиннее, траектория кругового режущего инструмента вокруг границы оказывает более очевидное влияние на общее время обработки, а горизонтальная траектория режущего инструмента становится более очевидной. как правило, лучше, чем круговая траектория режущего инструмента. длинный. Положение режущего инструмента легко рассчитать, оно занимает меньше памяти, но при этом требуется больше времени подъема инструмента. При использовании круговой траектории инструмента необходимо несколько раз сместить границу кольца и очистить самопересекающуюся петлю.
Выбирайте по характеристикам внешнего вида
Характеристики формы заготовки определяют способ обработки. В зависимости от различных объектов обработки заготовку можно просто разделить на тип с плоской полостью и тип поверхности произвольной формы. Плоские полости обычно обрабатываются рядной резкой. Поскольку большинство заготовок этого типа формируются черновым и фрезерным способом, например коробки, основания и другие детали, припуск на обработку велик. Метод рядной резки выгоден для максимизации хода станка. Скорость подачи повышает эффективность обработки, а качество режущей поверхности также лучше, чем при обработке кольцевой резки.
На поверхностях произвольной формы обычно используется обработка по окружности, главным образом потому, что поверхность в основном отлита или сформирована правильной формы, а края распределены неравномерно. В то же время к поверхности предъявляются более высокие требования к точности.
Выбирайте в соответствии со стратегией обработки
Обработку деталей часто делят на три этапа: черновой, получистовой и чистовой, иногда выделяют чистовой этап. Разумное разделение этапов обработки необходимо для обеспечения точности обработки. Традиционные методы обработки имеют относительно единые функции станков, поэтому границы каждого этапа четко видны в маршруте процесса. Однако границы методов фрезерной обработки с ЧПУ относительно размыты и могут быть неоднозначными.
Основная цель черновой обработки — добиться скорости съема материала в единицу времени и подготовить геометрический контур заготовки к получистовой обработке. Поэтому для послойной резки часто используют метод рядной резки или комбинированный метод. Основная цель получистовой обработки — сделать контур заготовки гладким, а припуск на чистовую обработку — равномерным. Поэтому часто используют метод кольцевой резки. Основная цель чистовой обработки – получение заготовок с геометрическими размерами, точностью формы и качеством поверхности, отвечающими предъявляемым требованиям. В соответствии с геометрическими характеристиками заготовки следует принять метод внутренней резки, а для кромок и соединений — метод круговой резки.
Выбор в соответствии со стратегией программирования
Основными принципами определения способа резания при программировании являются: он должен обеспечивать требования к точности обработки и шероховатости поверхности деталей; маршрут обработки должен быть максимально сокращен, время простоя инструмента должно быть уменьшено, численный расчет должен быть простым, а количество сегментов программы - небольшим. Уменьшите нагрузку на программирование. Вообще говоря, для полости плоской формы область обработки разделена методом рядной резки, чтобы уменьшить количество подъемов инструмента, а метод круговой резки поверхности произвольной формы аппроксимирует форму. Выбранный размер формы заготовки повлияет на выбор программирования. За счет увеличения формы заготовки обработка формы, которую нелегко зажать, можно преобразовать в метод линейной резки с простым зажимом и обработку полостей, или поверхность произвольной формы, обработанную кольцевой резкой, можно заменить на прямую резку. . Сокращение пути к большой марже для повышения эффективности обработки.
Материал заготовки
Материал заготовки также является одним из факторов, определяющих режим траектории инструмента. Материал заготовки является непосредственным объектом обработки и не влияет напрямую на подачу инструмента, но влияет на выбор материала инструмента, размера, метода обработки и т. д., что косвенно влияет на способ перемещения инструмента. Форма и размер заготовки обеспечивают равномерное распределение припуска на обработку каждой части заготовки. В то же время для заготовки использование размера и формы изменит метод зажима и перераспределение области обработки, что повлияет на стратегии обработки, и приведет к другому подходу к подаче инструмента. .
Способ зажима и крепления заготовки
Методы зажима и крепления заготовки также косвенно влияют на способ резки, например, влияние новых «островков», создаваемых прижимной пластиной, влияние силы затяжки на величину резки и изменение способа резки. и влияние вибрации на способ резания.
Выбор инструмента
Выбор инструментов включает в себя его материал, форму, длину, количество зубьев инструмента и т. д. Эти параметры определяют площадь и частоту контакта инструмента с заготовкой и, таким образом, определяют объем режущего материала в единицу времени, нагрузку станка и степень износостойкости. А стойкость инструмента определяет продолжительность времени резания. Среди них размер инструмента (то есть диаметр) оказывает прямое влияние на метод резки. Так как выбор инструментов разного диаметра повлияет на размер остаточной площади, вызовет изменения в траектории обработки и приведет к разным методам резания.
Выбор областей обработки
В процессе фрезерования, когда сложная плоская полость имеет несколько выступов для формирования нескольких внутренних контуров, для линейного резания часто выполняются дополнительные действия по подъему инструмента, а для кругового резания траектория обработки удлиняется. Подобный дополнительный подъем инструмента или удлинение пути обработки серьезно снизит эффективность обработки резки. Поэтому вопрос о том, как минимизировать количество подобных ситуаций, является для нас важнейшим вопросом.
Разделите всю зону резки на несколько подобластей в соответствии с потребностями обработки и обрабатывайте каждую подобласть отдельно. Подъем инструмента происходит между подобластями. При этом эти подобласти обработки объединяются или разделяются в зависимости от метода резки, а то и вовсе игнорируются. Такой выбор различных областей обработки не только уменьшает количество подъемов инструмента, но и не делает путь обработки относительно более длинным. В то же время для новой области можно применить наиболее разумный метод резки, что повышает эффективность обработки.
✅ 3. Разумный выбор режима траектории инструмента.
Основной принцип выбора
При выборе метода подачи следует учитывать два момента: один — продолжительность времени обработки, а другой — является ли припуск на обработку равномерным. Вообще говоря, метод круговой резки — это метод резки, основанный на форме заготовки, при этом припуск на обработку относительно равномерен. Однако припуск на обработку при методе рядной резки относительно неравномерен. Если вы хотите оставить более равномерный припуск после процесса резки ряда, обычно необходимо увеличить круговую траекторию режущего инструмента вокруг границы. Если требованием неравномерности края пренебречь, длина пути режущего инструмента обычно будет относительно короткой. Если считается, что неравномерность поля увеличивает траекторию кругового режущего инструмента, то, когда граница области обработки длиннее, траектория кругового режущего инструмента вокруг границы оказывает более очевидное влияние на общее время обработки, а горизонтальная траектория режущего инструмента становится более очевидной. как правило, лучше, чем круговая траектория режущего инструмента. длинный. Положение режущего инструмента легко рассчитать, оно занимает меньше памяти, но при этом требуется больше времени подъема инструмента. При использовании круговой траектории инструмента необходимо несколько раз сместить границу кольца и очистить самопересекающуюся петлю.
Выбирайте по характеристикам внешнего вида
Характеристики формы заготовки определяют способ обработки. В зависимости от различных объектов обработки заготовку можно просто разделить на тип с плоской полостью и тип поверхности произвольной формы. Плоские полости обычно обрабатываются рядной резкой. Поскольку большинство заготовок этого типа формируются черновым и фрезерным способом, например коробки, основания и другие детали, припуск на обработку велик. Метод рядной резки выгоден для максимизации хода станка. Скорость подачи повышает эффективность обработки, а качество режущей поверхности также лучше, чем при обработке кольцевой резки.
На поверхностях произвольной формы обычно используется обработка по окружности, главным образом потому, что поверхность в основном отлита или сформирована правильной формы, а края распределены неравномерно. В то же время к поверхности предъявляются более высокие требования к точности.
Выбирайте в соответствии со стратегией обработки
Обработку деталей часто делят на три этапа: черновой, получистовой и чистовой, иногда выделяют чистовой этап. Разумное разделение этапов обработки необходимо для обеспечения точности обработки. Традиционные методы обработки имеют относительно единые функции станков, поэтому границы каждого этапа четко видны в маршруте процесса. Однако границы методов фрезерной обработки с ЧПУ относительно размыты и могут быть неоднозначными.
Основная цель черновой обработки — добиться скорости съема материала в единицу времени и подготовить геометрический контур заготовки к получистовой обработке. Поэтому для послойной резки часто используют метод рядной резки или комбинированный метод. Основная цель получистовой обработки — сделать контур заготовки гладким, а припуск на чистовую обработку — равномерным. Поэтому часто используют метод кольцевой резки. Основная цель чистовой обработки – получение заготовок с геометрическими размерами, точностью формы и качеством поверхности, отвечающими предъявляемым требованиям. В соответствии с геометрическими характеристиками заготовки следует принять метод внутренней резки, а для кромок и соединений — метод круговой резки.
Выбор в соответствии со стратегией программирования
Основными принципами определения способа резания при программировании являются: он должен обеспечивать требования к точности обработки и шероховатости поверхности деталей; маршрут обработки должен быть максимально сокращен, время простоя инструмента должно быть уменьшено, численный расчет должен быть простым, а количество сегментов программы - небольшим. Уменьшите нагрузку на программирование. Вообще говоря, для полости плоской формы область обработки разделена методом рядной резки, чтобы уменьшить количество подъемов инструмента, а метод круговой резки поверхности произвольной формы аппроксимирует форму. Выбранный размер формы заготовки повлияет на выбор программирования. За счет увеличения формы заготовки обработка формы, которую нелегко зажать, можно преобразовать в метод линейной резки с простым зажимом и обработку полостей, или поверхность произвольной формы, обработанную кольцевой резкой, можно заменить на прямую резку. . Сокращение пути к большой марже для повышения эффективности обработки.
