Úhlové frézy se často používají při obrábění malých šikmých ploch a přesných součástí v různých průmyslových odvětvích. Jsou zvláště účinné pro úkoly, jako je srážení hran a odstraňování otřepů z obrobků.
Použití tvarovacích úhlových fréz lze vysvětlit pomocí trigonometrických principů. Níže uvádíme několik příkladů programování pro běžné CNC systémy.
1. Předmluva
Při skutečné výrobě je často nutné srážet hrany a rohy výrobků. Toho lze typicky dosáhnout pomocí tří technik zpracování: programování vrstvy stopkové frézy, programování povrchu kulové frézy nebo programování obrysu úhlové frézy. Při programování vrstev stopkové frézy má hrot nástroje tendenci se rychle opotřebovávat, což vede ke snížení životnosti nástroje [1]. Na druhou stranu programování povrchu kulových fréz je méně efektivní a jak metoda stopkové frézy, tak i metody kulové frézy vyžadují ruční programování maker, což vyžaduje určitou úroveň dovedností obsluhy.
Naproti tomu programování obrysu úhlové frézy vyžaduje pouze úpravy hodnot korekce délky nástroje a korekce rádiusu v rámci programu pro dokončování obrysu. Díky tomu je programování obrysu úhlové frézy nejúčinnější metodou ze všech tří. Operátoři se však při kalibraci nástroje často spoléhají na zkušební řezání. Délku nástroje určují metodou zkušebního řezání obrobku ve směru Z po uvážení průměru nástroje. Tento přístup je použitelný pouze pro jeden produkt, což vyžaduje rekalibraci při přechodu na jiný produkt. Existuje tedy jasná potřeba zlepšení jak v procesu kalibrace nástroje, tak v metodách programování.
2. Představení běžně používaných tvářecích úhlových fréz
Obrázek 1 ukazuje integrovaný karbidový srážecí nástroj, který se běžně používá k odhrotování a srážení obrysových hran součástí. Běžné specifikace jsou 60°, 90° a 120°.
Obrázek 1: Jednodílná tvrdokovová srážecí fréza
Obrázek 2 ukazuje integrovanou úhlovou stopkovou frézu, která se často používá pro obrábění malých kuželových ploch s pevnými úhly v lícujících částech dílů. Běžně používaný úhel hrotu nástroje je menší než 30°.
Obrázek 3 ukazuje úhlovou frézu o velkém průměru s vyměnitelnými břitovými destičkami, která se často používá pro obrábění větších šikmých ploch součástí. Úhel hrotu nástroje je 15° až 75° a lze jej přizpůsobit.
3. Určete způsob nastavení nástroje
Tři výše uvedené typy nástrojů využívají spodní povrch nástroje jako referenční bod pro nastavení. Osa Z je stanovena jako nulový bod na obráběcím stroji. Obrázek 4 znázorňuje přednastavený bod nastavení nástroje ve směru Z.
Tento přístup k nastavení nástroje pomáhá udržovat konzistentní délku nástroje v rámci stroje, čímž se minimalizuje variabilita a potenciální lidské chyby spojené se zkušebním řezáním obrobku.
4. Principiální analýza
Řezání zahrnuje odstranění přebytečného materiálu z obrobku za účelem vytvoření třísek, což vede k obrobku s definovaným geometrickým tvarem, velikostí a povrchovou úpravou. Počátečním krokem v procesu obrábění je zajistit, aby nástroj interagoval s obrobkem zamýšleným způsobem, jak je znázorněno na obrázku 5.
Obrázek 5 Srážecí fréza v kontaktu s obrobkem
Obrázek 5 ukazuje, že aby se nástroj mohl dostat do kontaktu s obrobkem, musí být hrotu nástroje přiřazena specifická poloha. Tato poloha je reprezentována jak horizontálními, tak vertikálními souřadnicemi v rovině, stejně jako průměrem nástroje a souřadnicí osy Z v bodě dotyku.
Rozdělení rozměrů srážecího nástroje v kontaktu se součástí je znázorněno na obrázku 6. Bod A označuje požadovanou polohu. Délka přímky BC se označuje jako LBC, zatímco délka přímky AB se označuje jako LAB. Zde LAB představuje souřadnici osy Z nástroje a LBC označuje poloměr nástroje v kontaktním bodě.
Při praktickém obrábění lze předem nastavit kontaktní rádius nástroje nebo jeho Z souřadnice. Vzhledem k tomu, že úhel hrotu nástroje je pevný, znalost jedné z přednastavených hodnot umožňuje výpočet druhé pomocí trigonometrických principů [3]. Vzorce jsou následující: LBC = LAB * tan (úhel hrotu nástroje/2) a LAB = LBC / tan (úhel hrotu nástroje/2).
Například při použití jednodílné karbidové srážecí frézy, pokud předpokládáme, že souřadnice Z nástroje je -2, můžeme určit kontaktní rádius pro tři různé nástroje: kontaktní rádius pro 60° srážecí frézu je 2 * tan(30° ) = 1,155 mm, pro 90° srážecí frézu je to 2 * tan(45°) = 2 mm a pro 120° srážecí fréza je 2 * tan(60°) = 3,464 mm.
A naopak, pokud předpokládáme, že poloměr dotyku nástroje je 4,5 mm, můžeme vypočítat souřadnice Z pro tyto tři nástroje: souřadnice Z pro frézu se zkosením 60° je 4,5 / tan(30°) = 7,794, pro zkosení 90° frézy je to 4,5 / tan(45°) = 4,5 a pro frézu s fazetkou 120° je to 4,5/tan(60°) = 2,598.
Obrázek 7 znázorňuje rozměrové rozdělení jednodílné úhlové stopkové frézy v kontaktu se součástí. Na rozdíl od jednodílné tvrdokovové srážecí frézy má jednodílná úhlová stopková fréza menší průměr na špičce a kontaktní rádius nástroje by se měl vypočítat jako (LBC + menší průměr nástroje / 2). Konkrétní metoda výpočtu je podrobně popsána níže.
Vzorec pro výpočet kontaktního poloměru nástroje zahrnuje použití délky (L), úhlu (A), šířky (B) a tečny poloviny úhlu hrotu nástroje, sečtených s polovinou vedlejšího průměru. Naopak získání souřadnice osy Z vyžaduje odečtení poloviny vedlejšího průměru od poloměru kontaktu nástroje a dělení výsledku tečnou poloviny úhlu hrotu nástroje. Například použití integrované úhlové stopkové frézy se specifickými rozměry, jako je souřadnice osy Z -2 a menší průměr 2 mm, poskytne zřetelné kontaktní rádiusy pro srážecí frézy pod různými úhly: 20° fréza poskytuje rádius 1,352 mm, 15° fréza nabízí 1,263 mm a 10° fréza poskytuje 1,175 mm.
Pokud vezmeme v úvahu scénář, kdy je poloměr dotyku nástroje nastaven na 2,5 mm, lze odpovídající souřadnice osy Z pro frézy s fazetovými frézami různých stupňů extrapolovat následovně: pro frézu 20° se vypočítá na 8,506, pro 15° fréza na 11.394 a pro frézu 10° rozsáhlá 17.145.
Tato metodika je konzistentně použitelná na různých obrázcích nebo příkladech a podtrhuje počáteční krok zjišťování skutečného průměru nástroje. Při určováníCNC obráběnístrategie, rozhodnutí mezi upřednostněním přednastaveného poloměru nástroje nebo nastavením osy Z je ovlivněnohliníková součástkadesign. Ve scénářích, kde součást vykazuje stupňovitý prvek, se stává nutností vyhnout se kolizi s obrobkem úpravou souřadnice Z. Naopak u dílů bez stupňovitých prvků je výhodná volba většího kontaktního poloměru nástroje, který podporuje vynikající kvalitu povrchu nebo vyšší efektivitu obrábění.
Rozhodnutí týkající se úpravy poloměru nástroje versus zvětšení rychlosti posuvu Z jsou založena na specifických požadavcích na vzdálenosti zkosení a úkosu uvedené na výkresu součásti.
5. Příklady programování
Z analýzy principů výpočtu kontaktních bodů nástroje je zřejmé, že při použití úhlové frézy pro obrábění šikmých ploch stačí stanovit úhel hrotu nástroje, vedlejší poloměr nástroje a buď osu Z. hodnotu nastavení nástroje nebo přednastavený poloměr nástroje.
Následující část nastiňuje přiřazení proměnných pro FANUC #1, #2, Siemens CNC systém R1, R2, Okuma CNC systém VC1, VC2 a Heidenhain systém Q1, Q2, Q3. Ukazuje, jak programovat konkrétní součásti pomocí metody zadávání programovatelných parametrů každého CNC systému. Vstupní formáty pro programovatelné parametry CNC systémů FANUC, Siemens, Okuma a Heidenhain jsou podrobně uvedeny v tabulkách 1 až 4.
Poznámka:P označuje číslo korekce nástroje, zatímco R udává hodnotu korekce nástroje v absolutním příkazovém režimu (G90).
Tento článek využívá dvě metody programování: pořadové číslo 2 a pořadové číslo 3. Souřadnice osy Z využívá přístup kompenzace opotřebení délky nástroje, zatímco kontaktní rádius nástroje používá metodu kompenzace geometrie poloměru nástroje.
Poznámka:Ve formátu instrukce „2“ označuje číslo nástroje, zatímco „1“ označuje číslo břitu nástroje.
Tento článek využívá dvě metody programování, konkrétně sériové číslo 2 a sériové číslo 3, přičemž metody kompenzace souřadnic osy Z a kompenzace poloměru kontaktu nástroje zůstávají konzistentní s těmi, které byly uvedeny dříve.
CNC systém Heidenhain umožňuje přímé úpravy délky a poloměru nástroje poté, co byl nástroj vybrán. DL1 představuje délku nástroje zvětšenou o 1 mm, zatímco DL-1 označuje délku nástroje zmenšenou o 1 mm. Princip použití DR je v souladu s výše uvedenými metodami.
Pro demonstrační účely budou všechny CNC systémy využívat kruh φ40 mm jako příklad pro programování obrysu. Příklad programování je uveden níže.
5.1 Příklad programování CNC systému Fanuc
Když je #1 nastaveno na přednastavenou hodnotu ve směru Z, #2 = #1*tan (úhel hrotu nástroje/2) + (malý rádius) a program je následující.
G10L11P (číslo korekce délky nástroje) R-#1
G10L12P (číslo korekce rádiusového nástroje) R#2
G0X25Y10G43H (číslo korekce délky nástroje) Z0G01
G41D (číslo korekce rádiusového nástroje) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
Když je #1 nastaveno na kontaktní rádius, #2 = [kontaktní rádius - vedlejší rádius]/tan (úhel hrotu nástroje/2) a program je následující.
G10L11P (číslo korekce délky nástroje) R-#2
G10L12P (číslo korekce rádiusového nástroje) R#1
G0X25Y10G43H (číslo korekce délky nástroje) Z0
G01G41D (číslo korekce rádiusového nástroje) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
V programu, když je délka nakloněného povrchu součásti označena ve směru Z, R v segmentu programu G10L11 je „-#1-délka ve směru Z nakloněného povrchu“; když je délka nakloněné plochy součásti vyznačena v horizontálním směru, R v segmentu programu G10L12 je „+#1-nakloněná plocha vodorovná délka“.
5.2 Příklad programování CNC systému Siemens
Když R1=Z přednastavená hodnota, R2=R1tan(úhel hrotu nástroje/2)+(malý rádius), program je následující.
TC_DP12[číslo nástroje, číslo břitu nástroje]=-R1
TC_DP6[číslo nástroje, číslo břitu nástroje]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D (číslo korekce rádiusového nástroje)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Když R1=kontaktní poloměr, R2=[R1-malý poloměr]/tan(úhel hrotu nástroje/2), program je následující.
TC_DP12[číslo nástroje, číslo řezné hrany]=-R2
TC_DP6[číslo nástroje, číslo břitu]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (číslo korekce rádiusového nástroje) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
V programu, když je délka úkosu součásti označena ve směru Z, je segment programu TC_DP12 „-R1-délka ve směru Zkosení“; je-li délka úkosu dílu vyznačena v horizontálním směru, je segment programu TC_DP6 „+R1-bevel horizontální délka“.
5.3 Příklad programování CNC systému Okuma Když VC1 = přednastavená hodnota Z, VC2 = VC1tan (úhel hrotu nástroje / 2) + (malý rádius), program je následující.
VTOFH [číslo korekce nástroje] = -VC1
VTOFD [číslo korekce nástroje] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (číslo korekce rádiusového nástroje) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Když VC1 = kontaktní rádius, VC2 = (VC1-malý rádius) / tan (úhel hrotu nástroje / 2), program je následující.
VTOFH (číslo korekce nástroje) = -VC2
VTOFD (číslo korekce nástroje) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (číslo korekce rádiusového nástroje) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
V programu, když je délka úkosu součásti označena ve směru Z, je segment programu VTOFH „-VC1-délka ve směru Zkosení“; když je délka úkosu dílu vyznačena v horizontálním směru, je segment programu VTOFD „+VC1-bevel horizontální délka“.
5.4 Příklad programování CNC systému Heidenhain
Když Q1=Z přednastavená hodnota, Q2=Q1tan(úhel hrotu nástroje/2)+(malý rádius), Q3=Q2-poloměr nástroje, program je následující.
NÁSTROJ „Číslo nástroje/název nástroje“DL-Q1 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAXL X20 R
L F1000
L Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
L Y-10
L Z50 FMAX
Když Q1=poloměr dotyku, Q2=(VC1-vedlejší poloměr)/tan(úhel hrotu nástroje/2), Q3=Q1-poloměr nástroje, program je následující.
NÁSTROJ „Číslo nástroje/název nástroje“ DL-Q2 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAX
L X20 RL F1000
L Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
L Y-10
L Z50 FMAX
Když je v programu délka úkosu součásti označena ve směru Z, DL je „-Q1-délka úkosu ve směru Z“; když je délka úkosu dílu vyznačena v horizontálním směru, DR je „+Q3-bevel horizontální délka“.
6. Porovnání doby zpracování
Diagramy trajektorie a srovnání parametrů tří způsobů zpracování jsou uvedeny v tabulce 5. Je vidět, že použití úhlové frézy pro programování kontur má za následek kratší dobu zpracování a lepší kvalitu povrchu.
Použití tvarovacích úhlových fréz řeší problémy, kterým čelíme při programování vrstev stopkové frézy a programování povrchu kulových fréz, včetně potřeby vysoce kvalifikovaných operátorů, snížené životnosti nástroje a nízké efektivity zpracování. Zavedením efektivních technik nastavování a programování nástrojů se minimalizuje doba přípravy výroby, což vede ke zvýšení efektivity výroby.
Pokud chcete vědět více, neváhejte nás kontaktovat info@anebon.com
Primárním cílem společnosti Anebon bude nabídnout vám našim zákazníkům seriózní a odpovědný podnikový vztah a všem z nich poskytovat personalizovanou pozornost pro nový módní design pro OEM továrnu na výrobu precizního hardwaru Shenzhen.CNC výrobní proces, přesnosthliníkové tlakově lité díly, prototypová služba. Zde můžete zjistit nejnižší cenu. Také zde získáte kvalitní produkty a řešení a fantastické služby! Neměli byste se zdráhat chytit Anebona!
Čas odeslání: 23. října 2024