実際の製造加工において、曲面の加工プログラミングには通常、自動プログラミングとマクロプログラムによる手動プログラミングの 2 つの形式があります。自動プログラミングは CAD/CAM ソフトウェアに依存することが多いのですが、このソフトウェアによって構築される表面の基礎となる数学モデルの制限と、CAD/CAM ソフトウェアが曲面ツール パスを生成する際に使用する近似原理により、ソフトウェアは真の完全な円または円弧の軌道を実行するタイミングをインテリジェントに判断することができません。
そのため、生成されたプログラムはG02/G03命令ではなく、G01のポイントバイポイント近似によって形成されます。これにより、生成されたプログラム命令が大量のスペースを占有し、工作機械の応答が遅くなるだけでなく、さらに重要なことに、線形近似の原理により、モデリング期間中の計算誤差が加工プロセス中に拡大され、ワークピースの精度と表面品質に影響を与えます。
このような状況において、本稿では、典型的な外球面の曲面の手動プログラミング加工を例に、エンドミルなどの切削工具を用いた加工プロセスを詳細に分析し、実践を通じて手動プログラミングの効果を検証する。詳細な実際の操作と分析を通じて、最終的に、加工経路の合理性が実際の加工ワークピースの性能と品質に重要な影響を与えるという結論に達した。フライスカッター、特にエンドミルの合理的な選択と使用は、ワークピースの表面品質の向上に重要な役割を果たします。この加工分析の考え方は、実際の生産と加工に大きな指導的意義を持つだけでなく、CNCの指導にも大きなインスピレーションを与えています。
外面球面加工の基礎知識
球面加工によく使われる工具の選択
粗加工では、キー溝フライスカッター、エンドミル、またはボールエンドミルを使用できます。これらのツールは大量の材料を除去するのに適しており、特にボールエンドミルは複雑な曲面を加工するときに優れた性能を発揮します。仕上げ段階では、通常、ボールエンドミルを使用して表面精度と品質を高めます。ボールのユニークな形状 エンドミル ワークピース表面に均一に接触し、切断痕を減らし、ワークピースの最終精度と仕上がりを向上させます。
球面加工用ツールパス
一般的に、球面を切断する水平面によって形成される一連の同心円を使用して、ツールパスが完成します。送り制御には、上から下への送りと下から上への送りの2種類があります。一般的に、下から上への送りを使用して加工を完了する必要があります。このとき、フライスカッターの側面切削が主に使用され、表面品質が向上し、端面の摩耗が少なくなり、切削力が工具をアンダーカット方向に押し込むため、加工サイズを制御するのに有利です。
フィード制御アルゴリズム
- 許容される加工誤差と表面粗さに基づいて適切なZ方向送り量を決定し、指定された加工深さZに基づいて加工円の半径を計算します。つまり、r = sqrt [R2-z2]です。このアルゴリズムには多数のパスがあります。
- 許容される加工誤差と表面粗さに応じて、球の中心に対する 2 つの隣接する給電点の角度増分を決定し、角度に応じて給電点の r 値と Z 値を計算します。つまり、Z = R * sinθ、r = R * cosθ です。
処理 ふイード T軌道
- エンドミル加工では、表面加工は工具先端で完結します。工具先端が円弧に沿って移動すると、工具中心の移動軌跡も直径1の円弧となりますが、位置は工具半径1つ分異なります。
- ボールエンド工具加工は、ボールエッジにより表面加工が完成します。工具中心は球の同心球で、半径は工具半径1つ分異なります。
球面処理方式の提案と分析
球面処理方式の提案
レイヤーごとに ポ処理 まエトd
レイヤーごとの処理方法は、マクロプログラムを使用してサイクル駆動フライスカッターを設定することです。GO2 / GO3を使用して同じ平面でコーンをフライス加工する場合、Z方向は変更されません。X方向とY方向がフライス加工され、X：Y方向の動きが停止した後、フライスカッターはZ軸に沿って上または下に補間します。指定された値に達すると、サイクルプロセス全体が完了するまで2番目のサイクルが実行されます。
スパイラル 私補間 ポ処理 ま方法
スパイラル加工法とは、カッターの始点から終点までのフライス加工プロセス全体を指します。フライスカッターは、カッターの始点から終点まで一定のスパイラルラインに沿って補間します。補間プロセス全体における Z 軸の動きは、X と Y の動きに応じて徐々に変化します。
提案のデモンストレーションと実装
分析 ら層ごとに ポ処理 ま方法
加工工程全体における工具経路は以下のとおりです。プログラムの制御下で、 フライス盤 まずGO1モードで期待円の加工開始点まで移動し、しばらく停止した後、GO2/GO3補間モードで円弧補間を行います。全円加工が完了したら、Z軸をGO1モードで上下に移動し、指定したX軸とY軸をGO1モードで再度移動し、加工が完了するまで上記の手順を繰り返します。
加工プロセス全体を通じて、Z軸の動きは常に独立して不連続です。1層加工した後、Z軸の反応が遅れたり、急に加速したりするため、工作機械は「震え」、その結果はしばしば致命的です。軽いものはワークピースの精度や表面品質に影響を与え、重いものは工具を破損させます。実際の加工では、Z軸とX軸の突然の動きがワークピースの精度と表面品質に明らかな影響を及ぼします。
このような結果は主に、マシニングセンターのX、Y、Z軸の非協調動作によって引き起こされます。品質問題を克服するために、私たちは加工に一般的に使用されているアークカットインとアークカットアウトの方法を採用しました。
アークカットインとアークカットアウト方式を採用した後、表面品質が大幅に向上し、特にX軸の移動によるオーバーカット現象が完全に改善され、実際の拡大シミュレーション効果が達成されました。ただし、下の図から、X、Y、Z軸の不整合による段差現象はまったく変化していないことがはっきりとわかります。
分析 ス螺旋状の 私補間 ま方法
上記の実際的な問題を完全に解決するために、我々は螺旋補間加工法を提案しました。加工図に示すように、フライスカッターは球の下端から始まり、螺旋線に沿ってゆっくりと上昇します。上昇プロセス中、工作機械の3つの座標軸は同時に移動し、互いに完全に調整されます。
3次元 ス螺旋状の ま痛む まアクロ ポプログラム
メインプログラム
注記：
- ZX平面の角度#3は、3D等ステップ加工を実現するための独立変数です。
- 角度#3の初期値を設定できるので、完全な半球でなくてもこのプログラムを適用できます。
- 実際の加工により、螺旋補間加工法は加工を滑らかで合理的にし、特にワークピースの表面粗さが大幅に改善されることが証明されています。また、螺旋補間加工マクロプログラムは構造がシンプルで、プロセスが短く洗練されており、書きやすいです。上記のプログラム作成特性により、工作機械はプログラムを実行するときに速度を落とす必要がなく、加工がスムーズなので、加工速度が大幅に向上し、生産効率が向上します。この加工方法は工業生産の要件を完全に満たしており、この改善理念は機械加工分野の発展方向と完全に一致しています。
生産の実践から、CNC加工では加工手順とツールパスの適切な配置が重要であることがわかります。スパイラル補間法は、加工プロセスがスムーズでマクロプログラムが簡潔であり、ワークピースの精度、表面品質、生産効率を向上させる優れた性能を発揮します。これは機械加工の発展傾向と一致しており、将来のCNCプログラミングに効果的なガイダンスを提供します。
