کاربرد موثر فرم دهی فرزهای زاویه ای در ماشینکاری

فرزهای زاویه ای اغلب در ماشینکاری سطوح شیبدار کوچک و اجزای دقیق در صنایع مختلف استفاده می شوند. آنها به ویژه برای کارهایی مانند پخ زدن و جدا کردن قطعات کار موثر هستند.

کاربرد فرزهای زاویه دار را می توان از طریق اصول مثلثاتی توضیح داد. در زیر چندین نمونه از برنامه نویسی برای سیستم های متداول CNC را ارائه می دهیم.

1. پیشگفتار

در تولید واقعی، اغلب لازم است لبه ها و گوشه های محصولات را پخ کنید. این معمولاً می تواند با استفاده از سه تکنیک پردازش انجام شود: برنامه ریزی لایه آسیاب انتهایی، برنامه ریزی سطح برش توپ، یا برنامه ریزی کانتور برش فرز زاویه ای. با برنامه ریزی لایه آسیاب انتهایی، نوک ابزار به سرعت فرسوده می شود که منجر به کاهش طول عمر ابزار می شود [1]. از طرف دیگر، برنامه ریزی سطح کاتر توپ کارایی کمتری دارد و هر دو روش آسیاب پایانی و کاتر توپ نیاز به برنامه ریزی ماکرو دستی دارند که سطح خاصی از مهارت را از اپراتور می طلبد.

در مقابل، برنامه‌ریزی کانتور برش فرز زاویه‌ای فقط به تنظیماتی برای جبران طول ابزار و مقادیر جبران شعاع در برنامه تکمیل کانتور نیاز دارد. این باعث می شود برنامه ریزی کانتور برش فرز زاویه ای کارآمدترین روش در بین این سه روش باشد. با این حال، اپراتورها اغلب به برش آزمایشی برای کالیبره کردن ابزار متکی هستند. آنها طول ابزار را با استفاده از روش برش آزمایشی قطعه کار جهت Z پس از فرض قطر ابزار تعیین می کنند. این رویکرد فقط برای یک محصول منفرد قابل استفاده است و در هنگام تغییر به محصول دیگری نیاز به کالیبراسیون مجدد دارد. بنابراین، نیاز آشکاری برای بهبود در فرآیند کالیبراسیون ابزار و روش‌های برنامه‌نویسی وجود دارد.

2. معرفی برش های فرز زاویه ای که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند

شکل 1 یک ابزار پخ کاربید یکپارچه را نشان می دهد که معمولاً برای جدا کردن و پخ زدن لبه های کانتور قطعات استفاده می شود. مشخصات معمول 60 درجه، 90 درجه و 120 درجه است.

شکل 1: برش پخ کاربید یک تکه

شکل 2 یک آسیاب انتهایی زاویه ای یکپارچه را نشان می دهد که اغلب برای پردازش سطوح مخروطی کوچک با زوایای ثابت در قسمت های جفت گیری قطعات استفاده می شود. زاویه نوک ابزار معمولاً کمتر از 30 درجه است.

شکل 3 یک فرز زاویه دار با قطر بزرگ با درج های قابل نمایش را نشان می دهد که اغلب برای پردازش سطوح شیبدار بزرگتر قطعات استفاده می شود. زاویه نوک ابزار 15 درجه تا 75 درجه است و می توان آن را سفارشی کرد.

3. روش تنظیم ابزار را تعیین کنید

سه نوع ابزار ذکر شده در بالا از سطح پایین ابزار به عنوان نقطه مرجع برای تنظیم استفاده می کنند. محور Z به عنوان نقطه صفر در ماشین ابزار تعیین می شود. شکل 4 نقطه تنظیم ابزار از پیش تعیین شده را در جهت Z نشان می دهد.

این رویکرد تنظیم ابزار به حفظ طول ابزار در داخل دستگاه کمک می کند و تنوع و خطاهای انسانی بالقوه مرتبط با برش آزمایشی قطعه کار را به حداقل می رساند.

4. تجزیه و تحلیل اصول

برش شامل حذف مواد اضافی از قطعه کار برای ایجاد تراشه است که در نتیجه قطعه کار با شکل، اندازه و سطح هندسی مشخصی تولید می‌شود. مرحله اولیه در فرآیند ماشینکاری، اطمینان از این است که ابزار با قطعه کار به روش مورد نظر در تعامل است، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5 برش پخ در تماس با قطعه کار

شکل 5 نشان می دهد که برای فعال کردن ابزار برای برقراری تماس با قطعه کار، یک موقعیت خاص باید به نوک ابزار اختصاص داده شود. این موقعیت با مختصات افقی و عمودی روی صفحه و همچنین قطر ابزار و مختصات محور Z در نقطه تماس نشان داده می شود.

شکست ابعادی ابزار پخ در تماس با قطعه در شکل 6 نشان داده شده است. نقطه A موقعیت مورد نیاز را نشان می دهد. طول خط BC به عنوان LBC تعیین می شود، در حالی که طول خط AB به عنوان LAB نامیده می شود. در اینجا LAB مختصات محور Z ابزار را نشان می دهد و LBC شعاع ابزار را در نقطه تماس نشان می دهد.

در ماشینکاری عملی، شعاع تماس ابزار یا مختصات Z آن را می توان در ابتدا از پیش تنظیم کرد. با توجه به اینکه زاویه نوک ابزار ثابت است، دانستن یکی از مقادیر از پیش تعیین شده امکان محاسبه دیگری را با استفاده از اصول مثلثاتی [3] فراهم می کند. فرمول ها به شرح زیر است: LBC = LAB * tan (زاویه نوک ابزار / 2) و LAB = LBC / tan (زاویه نوک ابزار / 2).

به عنوان مثال، با استفاده از یک برش پخ کاربید یک تکه، اگر مختصات Z ابزار را 2- فرض کنیم، می توانیم شعاع تماس را برای سه ابزار مختلف تعیین کنیم: شعاع تماس برای یک برش پخ 60 درجه 2 * قهوهای مایل به زرد (30 درجه) است. ) = 1.155 میلی متر، برای یک برش پخ 90 درجه 2 * قهوهای مایل به زرد (45 درجه) = 2 میلی متر است، و برای یک برش پخ 120 درجه 2 * برنزه (60 درجه) = 3.464 میلی متر است.

برعکس، اگر شعاع تماس ابزار را 4.5 میلی متر فرض کنیم، می توانیم مختصات Z را برای سه ابزار محاسبه کنیم: مختصات Z برای فرز پخ 60 درجه 4.5 / قهوهای مایل به زرد (30 درجه) = 7.794، برای پخ 90 درجه است. فرز 4.5 / برنزه (45 درجه) = 4.5 و برای پخ 120 درجه است. فرز 4.5 / قهوهای مایل به زرد (60 درجه) = 2.598 است.

شکل 7 شکست ابعادی آسیاب انتهایی زاویه یک تکه در تماس با قطعه را نشان می دهد. بر خلاف برش پخ کاربید یک تکه، آسیاب انتهایی زاویه یک تکه دارای قطر کمتری در نوک است و شعاع تماس ابزار باید به صورت (LBC + قطر کوچک ابزار / 2) محاسبه شود. روش محاسبه خاص در زیر به تفصیل آمده است.

فرمول محاسبه شعاع تماس ابزار شامل استفاده از طول (L)، زاویه (A)، عرض (B) و مماس نصف زاویه نوک ابزار است که با نصف قطر کوچک جمع می‌شود. برعکس، به دست آوردن مختصات محور Z مستلزم کم کردن نیمی از قطر جزئی از شعاع تماس ابزار و تقسیم نتیجه بر مماس نصف زاویه نوک ابزار است. به عنوان مثال، استفاده از یک آسیاب انتهایی زاویه‌ای یکپارچه با ابعاد خاص، مانند مختصات محور Z 2- و قطر جزئی 2 میلی‌متر، شعاع تماس متمایز را برای فرزهای پخ در زوایای مختلف به دست می‌دهد: یک برش 20 درجه یک شعاع تولید می‌کند. 1.352 میلی متر، برش 15 درجه 1.263 میلی متر و کاتر 10 درجه ارائه می کند 1.175 میلی متر

اگر سناریویی را در نظر بگیریم که شعاع تماس ابزار روی 2.5 میلی‌متر تنظیم شده است، مختصات محور Z مربوطه برای فرزهای پخ با درجات مختلف را می‌توان به صورت زیر برون یابی کرد: برای برش 20 درجه، 8.506 برای 15 درجه محاسبه می‌شود. کاتر به 11.394 و برای کاتر 10 درجه، 17.145 گسترده.

این روش به طور مداوم در شکل ها یا نمونه های مختلف قابل اجرا است و بر مرحله اولیه تعیین قطر واقعی ابزار تاکید دارد. هنگام تعیینماشینکاری CNCاستراتژی، تصمیم بین اولویت بندی شعاع ابزار از پیش تعیین شده یا تنظیم محور Z تحت تأثیرجزء آلومینیومیطراحی در سناریوهایی که جزء دارای ویژگی پلکانی است، اجتناب از تداخل با قطعه کار با تنظیم مختصات Z ضروری است. برعکس، برای قطعاتی که فاقد ویژگی های پلکانی هستند، انتخاب شعاع تماس با ابزار بزرگتر سودمند است و باعث ارتقاء سطح برتر یا راندمان ماشینکاری می شود.

تصمیمات مربوط به تنظیم شعاع ابزار در مقابل افزایش نرخ خوراک Z بر اساس الزامات خاص برای فواصل پخ و اریب نشان داده شده در طرح قطعه است.

5. مثال های برنامه نویسی

از تجزیه و تحلیل اصول محاسبه نقطه تماس ابزار، مشهود است که هنگام استفاده از فرز زاویه ساز برای ماشینکاری سطوح شیبدار، کافی است زاویه نوک ابزار، شعاع کوچک ابزار و محور Z تعیین شود. مقدار تنظیم ابزار یا شعاع ابزار از پیش تعیین شده.

بخش زیر به تشریح تخصیص متغیر برای FANUC #1، #2، سیستم CNC زیمنس R1، R2، سیستم CNC Okuma VC1، VC2، و سیستم Heidenhain Q1، Q2، Q3 می‌پردازد. این نشان می دهد که چگونه اجزای خاص را با استفاده از روش ورودی پارامتر قابل برنامه ریزی هر سیستم CNC برنامه ریزی کنید. فرمت های ورودی برای پارامترهای قابل برنامه ریزی سیستم های CNC FANUC، زیمنس، Okuma و Heidenhain در جداول 1 تا 4 به تفصیل آمده است.

توجه:P نشان دهنده عدد جبران ابزار است، در حالی که R مقدار جبران ابزار را در حالت فرمان مطلق (G90) نشان می دهد.

این مقاله از دو روش برنامه‌نویسی استفاده می‌کند: دنباله شماره 2 و دنباله شماره 3. مختصات محور Z از رویکرد جبران سایش طول ابزار استفاده می‌کند، در حالی که شعاع تماس ابزار از روش جبران هندسه شعاع ابزار استفاده می‌کند.

توجه:در قالب دستورالعمل، "2" نشان دهنده شماره ابزار است، در حالی که "1" نشان دهنده شماره لبه ابزار است.

این مقاله از دو روش برنامه‌نویسی، به‌ویژه شماره سریال 2 و شماره سریال 3 استفاده می‌کند، که مختصات محور Z و روش‌های جبران شعاع تماس ابزار با روش‌هایی که قبلا ذکر شد، مطابقت دارند.

سیستم CNC Heidenhain امکان تنظیم مستقیم طول و شعاع ابزار را پس از انتخاب ابزار فراهم می کند. DL1 نشان دهنده طول ابزار افزایش 1 میلی متر است، در حالی که DL-1 نشان دهنده طول ابزار کاهش 1 میلی متر است. اصل استفاده از DR با روش های فوق الذکر سازگار است.

برای اهداف نمایشی، همه سیستم‌های CNC از یک دایره φ40 میلی‌متری به عنوان مثالی برای برنامه‌نویسی کانتور استفاده می‌کنند. مثال برنامه نویسی در زیر ارائه شده است.

5.1 مثال برنامه نویسی سیستم CNC Fanuc

وقتی #1 روی مقدار از پیش تعیین شده در جهت Z تنظیم می شود، #2 = #1*tan (زاویه نوک ابزار/2) + (شعاع جزئی)، و برنامه به شرح زیر است.
G10L11P (شماره جبران طول ابزار) R-#1
G10L12P (شماره جبران ابزار شعاع) R#2
G0X25Y10G43H (شماره جبران طول ابزار) Z0G01
G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
هنگامی که #1 روی شعاع تماس تنظیم شده است، #2 = [شعاع تماس - شعاع جزئی]/tan (زاویه نوک ابزار/2)، و برنامه به شرح زیر است.
G10L11P (شماره جبران طول ابزار) R-#2
G10L12P (شماره جبران ابزار شعاع) R#1
G0X25Y10G43H (شماره جبران طول ابزار) Z0
G01G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50

در برنامه، زمانی که طول سطح شیبدار قطعه در جهت Z مشخص شده است، R در بخش برنامه G10L11 "طول جهت Z سطح شیبدار -#1" است. هنگامی که طول سطح شیبدار قطعه در جهت افقی مشخص شده است، R در بخش برنامه G10L12 "+#1-طول افقی سطح شیبدار" است.

5.2 مثال برنامه نویسی سیستم CNC زیمنس

وقتی R1=Z مقدار از پیش تعیین شده، R2=R1tan(زاویه نوک ابزار/2)+(شعاع جزئی)، برنامه به شرح زیر است.
TC_DP12 [شماره ابزار، شماره لبه ابزار]=-R1
TC_DP6 [شماره ابزار، شماره لبه ابزار]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
وقتی R1=شعاع تماس، R2=[R1-شعاع جزئی]/tan (زاویه نوک ابزار/2)، برنامه به صورت زیر است.
TC_DP12 [شماره ابزار، شماره پیشرو]=-R2
TC_DP6 [شماره ابزار، شماره پیشرو]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
در برنامه، زمانی که طول مخروطی قطعه در جهت Z مشخص شده است، بخش برنامه TC_DP12 "طول جهت Z -R1-bevel Z" است. هنگامی که طول مخروطی قطعه در جهت افقی مشخص شده است، بخش برنامه TC_DP6 "طول افقی + R1-bevel" است.

5.3 مثال برنامه نویسی سیستم CNC Okuma وقتی VC1 = Z مقدار از پیش تعیین شده، VC2 = VC1tan (زاویه نوک ابزار / 2) + (شعاع کوچک)، برنامه به شرح زیر است.

VTOFH [شماره جبران ابزار] = -VC1
VTOFD [شماره جبران ابزار] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
هنگامی که VC1 = شعاع تماس، VC2 = (VC1-شعاع کوچک) / قهوهای مایل به زرد (زاویه نوک ابزار / 2)، برنامه به شرح زیر است.
VTOFH (شماره جبران ابزار) = -VC2
VTOFD (شماره جبران ابزار) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (شماره جبران ابزار شعاع) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
در برنامه، زمانی که طول مخروطی قطعه در جهت Z مشخص شده است، بخش برنامه VTOFH "طول جهت -VC1-bevel Z" است. هنگامی که طول مورب قطعه در جهت افقی مشخص شده است، بخش برنامه VTOFD "+VC1-bevel طول افقی" است.

5.4 نمونه برنامه نویسی سیستم CNC Heidenhain

زمانی که Q1=Z مقدار از پیش تعیین شده، Q2=Q1tan(زاویه نوک ابزار/2)+(شعاع کوچک)، Q3=Q2-شعاع ابزار، برنامه به شرح زیر است.
TOOL "شماره ابزار/نام ابزار"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
زمانی که Q1=شعاع تماس، Q2=(VC1-شعاع کوچک)/tan(زاویه نوک ابزار/2)، Q3=Q1-شعاع ابزار، برنامه به صورت زیر است.
TOOL "شماره ابزار/نام ابزار" 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
در برنامه، زمانی که طول مخروطی قطعه در جهت Z مشخص شده است، DL "طول جهت Z-Q1-bevel Z" است. هنگامی که طول اریب قطعه در جهت افقی مشخص شده است، DR "طول افقی + Q3-bevel افقی" است.

6. مقایسه زمان پردازش

نمودارهای مسیر و مقایسه پارامترهای سه روش پردازش در جدول 5 نشان داده شده است. مشاهده می شود که استفاده از فرز زاویه ساز برای برنامه ریزی کانتور منجر به زمان پردازش کوتاه تر و کیفیت سطح بهتر می شود.

استفاده از برش‌های فرز زاویه‌ای، چالش‌هایی را که در برنامه‌ریزی لایه پایانی و برنامه‌ریزی سطح کاتر توپ وجود دارد، از جمله نیاز به اپراتورهای بسیار ماهر، کاهش طول عمر ابزار و راندمان پردازش پایین، برطرف می‌کند. با اجرای تکنیک‌های تنظیم ابزار و برنامه‌نویسی مؤثر، زمان آماده‌سازی تولید به حداقل می‌رسد و منجر به افزایش راندمان تولید می‌شود.

اگر می خواهید بیشتر بدانید، لطفا در تماس باشید info@anebon.com

هدف اصلی Anebon این خواهد بود که به خریداران خود یک رابطه سازمانی جدی و مسئولانه ارائه دهد و توجه شخصی به همه آنها را برای طراحی مد جدید برای ساخت سفارشی کارخانه سخت افزار دقیق شنژن OEM ارائه دهد.فرآیند تولید CNC، دقتقطعات ریخته گری آلومینیومی، خدمات نمونه سازی در اینجا می توانید کمترین قیمت را پیدا کنید. همچنین شما می خواهید محصولات و راه حل های با کیفیت و خدمات فوق العاده را در اینجا دریافت کنید! شما نباید از گرفتن Anebon بی میل باشید!