Bei der tatsächlichen Produktion und Verarbeitung gibt es für die Verarbeitungsprogrammierung gekrümmter Oberflächen normalerweise zwei Formen: automatische Programmierung und manuelle Programmierung mit Makroprogrammen. Die automatische Programmierung basiert häufig auf CAD/CAM-Software. Aufgrund der Einschränkungen des zugrunde liegenden mathematischen Modells der von dieser Software erstellten Oberfläche und des von CAD/CAM-Software beim Generieren von Werkzeugpfaden für gekrümmte Oberflächen verwendeten Näherungsprinzips kann die Software jedoch nicht intelligent beurteilen, wann ein echter Vollkreis oder eine Bogenbahn ausgeführt wird.
Daher wird das generierte Programm nicht durch G02/G03-Anweisungen gebildet, sondern durch eine Punkt-für-Punkt-Approximation von G01. Dies führt nicht nur dazu, dass die generierten Programmanweisungen viel Platz beanspruchen und die Werkzeugmaschine langsam reagiert, sondern, was noch wichtiger ist, aufgrund des Prinzips der linearen Approximation wird der Berechnungsfehler während der Modellierungsphase während des Verarbeitungsprozesses vergrößert, wodurch die Werkstückgenauigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigt werden.
In diesem Zusammenhang analysiert dieser Artikel am Beispiel der manuellen Programmierbearbeitung der gekrümmten Oberfläche einer typischen äußeren Kugeloberfläche detailliert den Bearbeitungsprozess mit Schneidwerkzeugen wie Schaftfräsern und überprüft die Wirkung der manuellen Programmierung in der Praxis. Durch detaillierte praktische Bedienung und Analyse wird schließlich der Schluss gezogen, dass die Rationalität des Bearbeitungspfads einen wichtigen Einfluss auf die Leistung und Qualität des tatsächlich bearbeiteten Werkstücks hat. Die vernünftige Auswahl und Verwendung von Fräsern, insbesondere Schaftfräsern, spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Oberflächenqualität von Werkstücken. Diese Idee der Bearbeitungsanalyse ist nicht nur von großer richtungsweisender Bedeutung für die tatsächliche Produktion und Bearbeitung, sondern auch eine große Inspiration für den CNC-Unterricht.
Grundkenntnisse der Bearbeitung äußerer sphärischer Oberflächen
Auswahl häufig verwendeter Werkzeuge für die Bearbeitung sphärischer Oberflächen
Bei der Grobbearbeitung können Keilnutfräser, Schaftfräser oder Kugelkopffräser verwendet werden. Diese Werkzeuge eignen sich zum Entfernen großer Materialmengen, insbesondere Kugelkopffräser, die bei der Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen gute Ergebnisse erzielen. In der Endbearbeitungsphase werden normalerweise Kugelkopffräser verwendet, um eine höhere Oberflächengenauigkeit und -qualität zu erzielen. Die einzigartige Form der Kugel Schaftfräser kann gleichmäßig mit der Werkstückoberfläche in Kontakt kommen, Schnittspuren reduzieren und die endgültige Genauigkeit und Verarbeitung des Werkstücks verbessern.
Werkzeugweg für die Bearbeitung sphärischer Oberflächen
Im Allgemeinen wird eine Reihe konzentrischer Kreise, die durch horizontale Ebenen gebildet werden, die die Kugeloberfläche schneiden, verwendet, um den Werkzeugweg zu vervollständigen. Es gibt zwei Arten der Vorschubsteuerung: Vorschub von oben nach unten und Vorschub von unten nach oben. Im Allgemeinen sollte der Vorschub von unten nach oben verwendet werden, um die Bearbeitung abzuschließen. Zu diesem Zeitpunkt wird hauptsächlich die Seitenschneide des Fräsers verwendet, die Oberflächenqualität ist besser, der Endkantenverschleiß ist geringer und die Schnittkraft drückt das Werkzeug in die Hinterschnittrichtung, was für die Kontrolle der Bearbeitungsgröße von Vorteil ist.
Feed-Control-Algorithmus
- Bestimmen Sie den angemessenen Vorschub in Z-Richtung basierend auf dem zulässigen Bearbeitungsfehler und der Oberflächenrauheit und berechnen Sie dann den Radius des Bearbeitungskreises basierend auf der gegebenen Bearbeitungstiefe Z, d. h.: r=sqrt[R2-z2]. Dieser Algorithmus hat eine große Anzahl von Durchgängen.
- Bestimmen Sie anhand des zulässigen Bearbeitungsfehlers und der Oberflächenrauheit den Winkelzuwachs der beiden benachbarten Einspeisepunkte relativ zum Kugelmittelpunkt und berechnen Sie anschließend die r- und Z-Werte der Einspeisepunkte entsprechend dem Winkel, d. h. Z=R*sinθ, r=R*cosθ.
Verarbeitung von Feed TAbonnieren
- Beim Schaftfräsen wird die Oberflächenbearbeitung durch die Werkzeugspitze durchgeführt. Wenn sich die Werkzeugspitze entlang des Bogens bewegt, ist die Bewegungsbahn des Werkzeugmittelpunkts ebenfalls ein Bogen mit einem Durchmesser, die Position unterscheidet sich jedoch um einen Werkzeugradius.
- Bei der Bearbeitung mit Kugelkopfwerkzeugen wird die Oberflächenbearbeitung durch die Kugelkante abgeschlossen. Der Werkzeugmittelpunkt ist eine konzentrische Kugel der Kugel, und der Radius unterscheidet sich um einen Werkzeugradius.
Vorgeschlagenes und analysiertes Schema zur Bearbeitung sphärischer Oberflächen
Vorgeschlagenes Schema zur Bearbeitung sphärischer Oberflächen
Schicht für Schicht PVerarbeitung MEthoD
Die schichtweise Verarbeitungsmethode besteht darin, das Makroprogramm zum Einstellen des Zyklusantriebsfräsers zu verwenden. Wenn GO2/GO3 zum Fräsen des Kegels auf derselben Ebene verwendet wird, bleibt die Z-Richtung unverändert. Nachdem die X- und Y-Richtungen gefräst wurden und die Bewegung in X:Y-Richtung stoppt, interpoliert der Fräser entlang der Z-Achse nach oben oder unten. Nach Erreichen des angegebenen Werts wird der zweite Zyklus ausgeführt, bis der gesamte Zyklusvorgang abgeschlossen ist.
Spiral ICHInterpolation PVerarbeitung MMethode
Die Spiralbearbeitungsmethode bezieht sich auf den gesamten Fräsvorgang vom Anfang des Fräsers bis zum Endpunkt. Der Fräser interpoliert entlang einer bestimmten Spirallinie vom Anfang des Fräsers bis zum Endpunkt. Die Bewegung der Z-Achse im gesamten Interpolationsprozess ändert sich allmählich mit der Bewegung von X und Y.
Demonstration und Umsetzung des Vorschlags
Analyse von MSchicht für Schicht PVerarbeitung MMethode
Der Werkzeugweg im gesamten Bearbeitungsprozess ist wie folgt: Unter der Kontrolle des Programms wird der Fräser bewegt sich zuerst im GO1-Modus zum Verarbeitungsstartpunkt des erwarteten Kreises, hält eine Weile an und führt dann im GO2/GO3-Interpolationsmodus eine Bogeninterpolation durch. Nachdem die gesamte Kreisverarbeitung abgeschlossen ist, bewegt sich die Z-Achse im GO1-Modus nach oben oder unten, und nachdem sich die angegebenen X- und Y-Achsen erneut im GO1-Modus bewegen, werden die obigen Schritte wiederholt, bis die Verarbeitung abgeschlossen ist.
Während des gesamten Bearbeitungsprozesses ist die Bewegung der Z-Achse immer unabhängig und diskontinuierlich. Nach der Bearbeitung einer Schicht „zittert“ die Werkzeugmaschine aufgrund der verzögerten Reaktion und plötzlichen Beschleunigung der Z-Achse, und die Folgen sind oft tödlich. Die leichte Bewegung beeinträchtigt die Genauigkeit oder Oberflächenqualität des Werkstücks, und die schwere Bewegung bricht das Werkzeug. Bei der tatsächlichen Bearbeitung hat die plötzliche Bewegung der Z- und X-Achse offensichtliche Auswirkungen auf die Genauigkeit und Oberflächenqualität des Werkstücks.
Solche Folgen werden hauptsächlich durch die unkoordinierte Bewegung der X-, Y- und Z-Achsen des Bearbeitungszentrums verursacht. Um das Qualitätsproblem zu lösen, haben wir für die Bearbeitung die allgemein verwendete Methode des Bogeneinschneidens und Bogenausschneidens übernommen.
Nach der Einführung der Methode des Bogenschneidens und Bogenschneidens wurde die Oberflächenqualität erheblich verbessert, insbesondere das durch die Bewegung der X-Achse verursachte Überschneidephänomen wurde vollständig verbessert und der tatsächliche Vergrößerungssimulationseffekt wurde erzielt. Aus der folgenden Abbildung ist jedoch deutlich ersichtlich, dass sich das durch die fehlende Koordination der X-, Y- und Z-Achsen verursachte Stufenphänomen überhaupt nicht geändert hat.
Analyse der Spiral ICHInterpolation MMethode
Um die oben genannten praktischen Probleme vollständig zu lösen, haben wir eine Spiralinterpolationsverarbeitungsmethode vorgeschlagen. Wie im Verarbeitungsdiagramm gezeigt, beginnt der Fräser am unteren Ende der Kugel und steigt langsam entlang einer Spirallinie an. Während des Steigvorgangs bewegen sich die drei Koordinatenachsen der Werkzeugmaschine gleichzeitig und sind perfekt aufeinander abgestimmt.
Dreidimensional Spiral MSchmerzen Makro PProgramm
Hauptprogramm
Notiz:
- Der Winkel #3 in der ZX-Ebene ist die unabhängige Variable, um eine dreidimensionale Bearbeitung mit gleichen Schritten zu erreichen.
- Da der Anfangswert des Winkels #3 eingestellt werden kann, kann dieses Programm auch dann angewendet werden, wenn es sich nicht um eine vollständige Halbkugel handelt.
- Die praktische Verarbeitung hat bewiesen, dass die Spiralinterpolationsverarbeitungsmethode die Verarbeitung reibungslos und vernünftig macht, insbesondere die Oberflächenrauheit des Werkstücks wurde erheblich verbessert. Darüber hinaus hat das Makroprogramm der Spiralinterpolationsverarbeitung eine einfache Struktur, einen kurzen und anspruchsvollen Prozess und ist leicht zu schreiben. Gerade aufgrund der oben genannten Programmschreibeigenschaften muss die Werkzeugmaschine beim Ausführen des Programms nicht langsamer werden. Aufgrund seiner reibungslosen Verarbeitung beschleunigt es die Verarbeitungsgeschwindigkeit erheblich und verbessert die Produktionseffizienz. Diese Verarbeitungsmethode erfüllt die Anforderungen der industriellen Produktion vollständig, und diese Verbesserungsidee steht voll und ganz im Einklang mit der Entwicklungsrichtung des Bereichs der mechanischen Verarbeitung.
Die Produktionspraxis zeigt, dass die sinnvolle Anordnung von Verarbeitungsverfahren und Werkzeugwegen bei der CNC-Bearbeitung von entscheidender Bedeutung ist. Die Spiralinterpolationsmethode mit ihrem reibungslosen Verarbeitungsprozess und dem prägnanten Makroprogramm bietet hervorragende Leistung bei der Verbesserung der Werkstückgenauigkeit, der Oberflächenqualität und der Produktionseffizienz, was dem Entwicklungstrend der mechanischen Verarbeitung entspricht und eine wirksame Anleitung für die zukünftige CNC-Programmierung bietet.
