En la producción y el procesamiento reales, la programación del procesamiento de superficies curvas suele tener dos formas: programación automática y programación manual con macroprogramas. La programación automática suele depender del software CAD/CAM, pero debido a las limitaciones del modelo matemático subyacente de la superficie construido por este software y al principio de aproximación utilizado por el software CAD/CAM al generar trayectorias de herramientas para superficies curvas, el software no puede juzgar de forma inteligente cuándo ejecutar una trayectoria de arco o círculo completo real.
Por lo tanto, el programa generado no está formado por instrucciones G02/G03, sino por la aproximación punto por punto G01. Esto no solo hace que las instrucciones del programa generado ocupen una gran cantidad de espacio y hagan que la máquina herramienta responda lentamente, sino que, lo que es más importante, debido al principio de aproximación lineal, el error de cálculo durante el período de modelado se magnificará durante el proceso de procesamiento, lo que afectará la precisión de la pieza de trabajo y la calidad de la superficie.
En este contexto, tomando como ejemplo el procesamiento de programación manual de la superficie curva de una superficie esférica exterior típica, este artículo analiza en detalle el proceso de procesamiento utilizando herramientas de corte como fresas de extremo, y verifica el efecto de la programación manual a través de la práctica. A través de una operación práctica detallada y un análisis, finalmente se concluye que la racionalidad de la ruta de procesamiento tiene una influencia importante en el rendimiento y la calidad de la pieza de trabajo procesada real. La selección y el uso razonables de fresas, especialmente fresas de extremo, juegan un papel clave en la mejora de la calidad de la superficie de las piezas de trabajo. Esta idea de análisis de procesamiento no solo es de gran importancia orientadora para la producción y el procesamiento reales, sino también de gran inspiración para la enseñanza de CNC.
Conocimientos básicos sobre el procesamiento de superficies esféricas externas
Selección de herramientas de uso común para el procesamiento de superficies esféricas
Durante el procesamiento en bruto, se pueden utilizar fresas de ranuras, fresas de extremo o fresas de extremo de bola. Estas herramientas son adecuadas para eliminar grandes cantidades de material, especialmente las fresas de extremo de bola, que funcionan bien al procesar superficies curvas complejas. En la etapa de acabado, las fresas de extremo de bola se utilizan generalmente para obtener una mayor precisión y calidad de la superficie. La forma única de la bola molino de extremo Puede entrar en contacto uniformemente con la superficie de la pieza de trabajo, reducir las marcas de corte y mejorar la precisión final y el acabado de la pieza de trabajo.
Trayectoria de la herramienta para el procesamiento de superficies esféricas
Generalmente, se utiliza una serie de círculos concéntricos formados por planos horizontales que cortan la superficie esférica para completar la trayectoria de la herramienta. Hay dos tipos de control de avance: avance de arriba hacia abajo y avance de abajo hacia arriba. Generalmente, se debe utilizar el avance de abajo hacia arriba para completar el procesamiento. En este momento, se utiliza principalmente el corte lateral de la fresa, la calidad de la superficie es mejor, el desgaste del borde final es menor y la fuerza de corte empuja la herramienta en la dirección del socavado, lo que es beneficioso para controlar el tamaño del procesamiento.
Algoritmo de control de alimentación
- Determine la cantidad de alimentación razonable en la dirección Z en función del error de procesamiento permitido y la rugosidad de la superficie, y luego calcule el radio del círculo de procesamiento en función de la profundidad de procesamiento Z dada, es decir: r = sqrt [R2-z2]. Este algoritmo tiene una gran cantidad de pasadas.
- De acuerdo con el error de procesamiento permitido y la rugosidad de la superficie, determine el incremento del ángulo de los dos puntos de alimentación adyacentes en relación con el centro de la esfera y luego calcule los valores r y Z de los puntos de alimentación de acuerdo con el ángulo, es decir, Z = R * sin θ, r = R * cos θ.
Procesamiento de Fnecesitar tTrayectoria
- En el fresado de extremos, el mecanizado de la superficie se completa con la punta de la herramienta. Cuando la punta de la herramienta se mueve a lo largo del arco, la trayectoria del movimiento del centro de la herramienta también es un arco de un diámetro, pero la posición difiere en un radio de herramienta.
- En el mecanizado con herramienta de punta esférica, el mecanizado de la superficie se completa con el borde esférico. El centro de la herramienta es una esfera concéntrica de la esfera y el radio difiere en un radio de herramienta.
Propuesta y análisis de un esquema de procesamiento de superficies esféricas
Propuesta de esquema de procesamiento de superficies esféricas
Capa por capa PAGprocesamiento METROéticad
El método de procesamiento capa por capa consiste en utilizar el programa macro para configurar la fresadora de accionamiento cíclico. Cuando se utiliza GO2/GO3 para fresar el cono en el mismo plano, la dirección Z permanece inalterada. Después de fresar las direcciones X e Y y detener el movimiento en la dirección X:Y, la fresadora interpola hacia arriba o hacia abajo a lo largo del eje Z. Después de alcanzar el valor especificado, se realiza el segundo ciclo hasta que se completa todo el proceso del ciclo.
Espiral Iinterpolación PAGprocesamiento METROmétodo
El método de procesamiento en espiral se refiere a todo el proceso de fresado desde el comienzo de la fresa hasta el punto final. La fresa interpola a lo largo de una determinada línea espiral desde el comienzo de la fresa hasta el punto final. El movimiento del eje Z en todo el proceso de interpolación cambia gradualmente con el movimiento de X e Y.
Demostración e implementación de la propuesta
Análisis de layer por capa PAGprocesamiento METROmétodo
La trayectoria de la herramienta en todo el proceso de procesamiento es la siguiente: bajo el control del programa, la fresa Primero se desplaza al punto de inicio del procesamiento del círculo esperado en el modo GO1, se detiene por un momento y luego realiza la interpolación de arco en el modo de interpolación GO2/GO3. Una vez completado todo el procesamiento del círculo, el eje Z se mueve hacia arriba o hacia abajo en el modo GO1 y, después, los ejes X e Y especificados se mueven nuevamente en el modo GO1 y se repiten los pasos anteriores hasta que se complete el procesamiento.
Durante todo el proceso de procesamiento, el movimiento del eje Z es siempre independiente y discontinuo. Después de procesar una capa, debido a la reacción retardada y la aceleración repentina del eje Z, la máquina herramienta “temblará”, y las consecuencias suelen ser fatales. La ligera afectará la precisión de la pieza de trabajo o la calidad de la superficie, y la pesada romperá la herramienta. En el procesamiento real, el movimiento repentino de los ejes Z y X tiene efectos obvios en la precisión y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo.
Estas consecuencias se deben principalmente al movimiento descoordinado de los ejes X, Y y Z del centro de mecanizado. Para superar el problema de calidad, adoptamos el método de corte por arco de entrada y de corte por arco de uso común para el procesamiento.
Después de adoptar el método de corte de arco de entrada y de salida, la calidad de la superficie ha mejorado significativamente, especialmente el fenómeno de corte excesivo causado por el movimiento del eje X se ha mejorado por completo y se ha logrado el efecto de simulación de aumento real. Sin embargo, se puede ver claramente en la figura siguiente que el fenómeno de escalón causado por la falta de coordinación de los ejes X, Y y Z no ha cambiado en absoluto.
Análisis de la Sespiral Iinterpolación METROmétodo
Para resolver completamente los problemas prácticos anteriores, hemos propuesto un método de procesamiento de interpolación en espiral. Como se muestra en el diagrama de procesamiento, la fresa comienza desde el extremo inferior de la esfera y se eleva lentamente a lo largo de una línea espiral. Durante el proceso de ascenso, los tres ejes de coordenadas de la máquina herramienta se mueven simultáneamente y están perfectamente coordinados entre sí.
Tridimensional Sespiral METROdolorido METROacro PAGprograma
Programa principal
Nota:
- El ángulo #3 en el plano ZX es la variable independiente para lograr un mecanizado de pasos iguales en 3D;
- Dado que se puede configurar el valor inicial del ángulo #3, este programa se puede aplicar incluso si no es un hemisferio completo;
- El procesamiento práctico ha demostrado que el método de procesamiento por interpolación en espiral hace que el procesamiento sea suave y razonable, especialmente la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo se ha mejorado en gran medida. Además, el macroprograma de procesamiento por interpolación en espiral tiene una estructura simple, un proceso breve y sofisticado y es fácil de escribir. Es precisamente debido a las características de escritura del programa anteriores que la máquina herramienta no necesita reducir la velocidad al ejecutar el programa. Debido a su procesamiento suave, acelera enormemente la velocidad de procesamiento y mejora la eficiencia de la producción. Este método de procesamiento cumple plenamente con los requisitos de la producción industrial, y esta idea de mejora está totalmente en línea con la dirección de desarrollo del campo del procesamiento mecánico.
La práctica de producción demuestra que la disposición razonable de los procedimientos de procesamiento y las trayectorias de las herramientas es crucial en el mecanizado CNC. El método de interpolación en espiral, con su proceso de procesamiento fluido y su programa macro conciso, tiene un excelente rendimiento en la mejora de la precisión de la pieza de trabajo, la calidad de la superficie y la eficiencia de la producción, lo que está en línea con la tendencia de desarrollo del procesamiento mecánico y proporciona una guía eficaz para la programación CNC futura.
