Na produção e processamento reais, a programação de processamento de superfícies curvas geralmente tem duas formas: programação automática e programação manual de macroprograma. A programação automática geralmente depende de software CAD/CAM, mas devido às limitações do modelo matemático subjacente da superfície construída por este software e ao princípio de aproximação usado pelo software CAD/CAM ao gerar caminhos de ferramentas de superfície curva, o software não pode julgar de forma inteligente ao executar um verdadeiro círculo completo ou trajetória de arco.
Portanto, o programa gerado não é formado por instruções G02/G03, mas por aproximação ponto a ponto G01. Isso não só faz com que as instruções do programa gerado ocupem uma grande quantidade de espaço e tornem a máquina-ferramenta lenta para responder, mas, mais importante, devido ao princípio da aproximação linear, o erro de cálculo durante o período de modelagem será ampliado durante o processo de processamento, afetando assim a precisão da peça de trabalho e a qualidade da superfície.
Neste contexto, tomando o processamento de programação manual da superfície curva de uma superfície esférica externa típica como exemplo, este artigo analisa em detalhes o processo de processamento usando ferramentas de corte, como fresas de topo, e verifica o efeito da programação manual por meio da prática. Por meio de operação e análise práticas detalhadas, conclui-se finalmente que a racionalidade do caminho de processamento tem uma influência importante no desempenho e na qualidade da peça de trabalho processada real. A seleção e o uso razoáveis de fresas, especialmente fresas de topo, desempenham um papel fundamental na melhoria da qualidade da superfície das peças de trabalho. Esta ideia de análise de processamento não é apenas de grande importância orientadora para a produção e o processamento reais, mas também de grande inspiração para o ensino de CNC.
Conhecimento básico de processamento de superfície esférica externa
Seleção de ferramentas comumente usadas para processamento de superfícies esféricas
Durante o processamento bruto, fresas de rasgo de chaveta, fresas de topo ou fresas de ponta esférica podem ser usadas. Essas ferramentas são adequadas para remover grandes quantidades de material, especialmente fresas de ponta esférica, que têm bom desempenho ao processar superfícies curvas complexas. No estágio de acabamento, as fresas de ponta esférica são geralmente usadas para obter maior precisão e qualidade de superfície. O formato exclusivo da esfera fresa final pode entrar em contato uniforme com a superfície da peça de trabalho, reduzir marcas de corte e melhorar a precisão final e o acabamento da peça de trabalho.
Caminho da ferramenta para processamento de superfícies esféricas
Geralmente, uma série de círculos concêntricos formados por planos horizontais cortando a superfície esférica são usados para completar o caminho da ferramenta. Existem dois tipos de controle de avanço: avanço de cima para baixo e avanço de baixo para cima. Geralmente, o avanço de baixo para cima deve ser usado para completar o processamento. Neste momento, o corte lateral da fresa é usado principalmente, a qualidade da superfície é melhor, o desgaste da borda final é menor e a força de corte empurra a ferramenta na direção do rebaixo, o que é benéfico para controlar o tamanho do processamento.
Algoritmo de controle de alimentação
- Determine a quantidade razoável de avanço na direção Z com base no erro de processamento permitido e na rugosidade da superfície e, em seguida, calcule o raio do círculo de processamento com base na profundidade de processamento Z fornecida, ou seja: r=sqrt[R2-z2]. Este algoritmo tem um grande número de passagens.
- De acordo com o erro de processamento permitido e a rugosidade da superfície, determine o incremento do ângulo dos dois pontos de alimentação adjacentes em relação ao centro da esfera e, em seguida, calcule os valores de r e Z dos pontos de alimentação de acordo com o ângulo, ou seja, Z=R*sinθ, r=R*cosθ.
Processamento de Feed Trajetória
- Para fresamento de topo, o processamento da superfície é concluído pela ponta da ferramenta. Quando a ponta da ferramenta se move ao longo do arco, a trajetória do movimento do centro da ferramenta também é um arco de um diâmetro, mas a posição difere em um raio da ferramenta.
- Para processamento de ferramenta de ponta esférica, o processamento de superfície é concluído pela borda esférica. O centro da ferramenta é uma esfera concêntrica da esfera, e o raio difere por um raio da ferramenta.
Esquema de processamento de superfície esférica proposto e analisado
Esquema de processamento de superfície esférica proposto
Camada por camada Pprocessamento Methoe
O método de processamento camada por camada é usar o programa macro para definir a fresa de acionamento do ciclo. Quando o GO2/GO3 é usado para fresar o cone no mesmo plano, a direção Z permanece inalterada. Após as direções X e Y serem fresadas e o movimento da direção X:Y parar, a fresa interpola para cima ou para baixo ao longo do eixo Z. Após atingir o valor especificado, o segundo ciclo é executado até que todo o processo do ciclo seja concluído.
Espiral EUInterpolação Pprocessamento Mmétodo
O método de processamento em espiral se refere a todo o processo de fresagem do início do cortador até o ponto final. O cortador de fresagem interpola ao longo de uma certa linha espiral do início do cortador até o ponto final. O movimento do eixo Z em todo o processo de interpolação muda gradualmente com o movimento de X e Y.
Demonstração e Implementação da Proposta
Análise de eucamada por camada Pprocessamento Mmétodo
O caminho da ferramenta em todo o processo de processamento é o seguinte: sob o controle do programa, o fresa primeiro move para o ponto de início do processamento do círculo esperado no modo GO1, para por um tempo e então executa a interpolação de arco no modo de interpolação GO2/GO3. Após o processamento do círculo inteiro ser concluído, o eixo Z move-se para cima ou para baixo no modo GO1, e após os eixos X e Y especificados moverem-se no modo GO1 novamente, e repita as etapas acima até que o processamento seja concluído.
Durante todo o processo de processamento, o movimento do eixo Z é sempre independente e descontínuo. Após o processamento de uma camada, devido à reação retardada e à aceleração repentina do eixo Z, a máquina-ferramenta "tremerá", e as consequências são frequentemente fatais. A leve afetará a precisão da peça de trabalho ou a qualidade da superfície, e a pesada quebrará a ferramenta. No processamento real, o movimento repentino dos eixos Z e X tem efeitos óbvios na precisão e na qualidade da superfície da peça de trabalho.
Tais consequências são causadas principalmente pelo movimento descoordenado dos eixos X, Y e Z do centro de usinagem. Para superar o problema de qualidade, adotamos o método comumente usado de corte de arco para dentro e corte de arco para processamento.
Após adotar o método de corte de arco para dentro e para fora, a qualidade da superfície foi significativamente melhorada, especialmente o fenômeno de corte excessivo causado pelo movimento do eixo X foi completamente melhorado, e o efeito de simulação de ampliação real foi alcançado. No entanto, pode ser visto claramente na figura abaixo que o fenômeno de degrau causado pela incoordenação dos eixos X, Y e Z não mudou em nada.
Análise do Sespiral EUInterpolação Mmétodo
Para resolver completamente os problemas práticos acima, propusemos um método de processamento de interpolação espiral. Conforme mostrado no diagrama de processamento, a fresa começa na extremidade inferior da esfera e sobe lentamente ao longo de uma linha espiral. Durante o processo de subida, os três eixos coordenados da máquina-ferramenta se movem simultaneamente e são perfeitamente coordenados entre si.
Tridimensional Sespiral Mdolorido Macro Pprograma
Programa principal
Observação:
- O ângulo #3 no plano ZX é a variável independente para obter usinagem de passo igual em 3D;
- Como o valor inicial do ângulo #3 pode ser definido, este programa pode ser aplicado mesmo que não seja um hemisfério completo;
- O processamento prático provou que o método de processamento de interpolação espiral torna o processamento suave e razoável, especialmente a rugosidade da superfície da peça de trabalho foi bastante melhorada. Além disso, o programa de macro de processamento de interpolação espiral tem uma estrutura simples, um processo curto e sofisticado e é fácil de escrever. É precisamente por causa das características de escrita do programa acima que a máquina-ferramenta não precisa desacelerar ao executar o programa. Devido ao seu processamento suave, ele acelera muito a velocidade de processamento e melhora a eficiência da produção. Este método de processamento atende totalmente aos requisitos da produção industrial, e esta ideia de melhoria está totalmente alinhada com a direção do desenvolvimento do campo de processamento mecânico.
A prática de produção mostra que o arranjo razoável de procedimentos de processamento e caminhos de ferramentas é crucial na usinagem CNC. O método de interpolação espiral, com seu processo de processamento suave e programa macro conciso, tem excelente desempenho na melhoria da precisão da peça de trabalho, qualidade da superfície e eficiência da produção, o que está em linha com a tendência de desenvolvimento do processamento mecânico e fornece orientação eficaz para a futura programação CNC.
