יישום יעיל של חותכי כרסום זווית בעיבוד שבבי

חותכי כרסום זווית משמשים לעתים קרובות בעיבוד שבבי של משטחים משופעים קטנים ורכיבים מדויקים בתעשיות שונות. הם יעילים במיוחד למשימות כגון חיפוי ופירוט חלקי עבודה.

ניתן להסביר את היישום של חותכי כרסום זווית באמצעות עקרונות טריגונומטריים. להלן, אנו מציגים מספר דוגמאות לתכנות עבור מערכות CNC נפוצות.

1. הקדמה

בייצור בפועל, לעתים קרובות יש צורך לטשטש את הקצוות והפינות של מוצרים. זה יכול להתבצע בדרך כלל באמצעות שלוש טכניקות עיבוד: תכנות שכבות טחנת קצה, תכנות משטח של חותך כדורי, או תכנות קווי מתאר של חותך כרסום זווית. עם תכנות שכבות כרסום קצה, קצה הכלי נוטה להתבלות במהירות, מה שמוביל לתוחלת חיים מופחתת של הכלי [1]. מצד שני, תכנות פני השטח של חותך כדורים פחות יעיל, ושיטות כרסום קצה והן שיטות חותך כדורים דורשות תכנות מאקרו ידני, הדורש רמה מסוימת של מיומנות מהמפעיל.

לעומת זאת, תכנות קווי מתאר של חותך כרסום זווית דורש רק התאמות לערכי פיצוי אורך הכלי ופיצוי הרדיוס בתוך תוכנית גימור המתאר. זה הופך את תכנות קווי המתאר של חותך כרסום זווית לשיטה היעילה ביותר מבין השלוש. עם זאת, מפעילים מסתמכים לעתים קרובות על חיתוך ניסיון כדי לכייל את הכלי. הם קובעים את אורך הכלי באמצעות שיטת החיתוך של חלקי העבודה בכיוון Z לאחר הנחת קוטר הכלי. גישה זו חלה רק על מוצר בודד, מה שמצריך כיול מחדש בעת מעבר למוצר אחר. לפיכך, יש צורך ברור בשיפורים הן בתהליך כיול הכלים והן בשיטות התכנות.

2. הקדמה של חותכי כרסום זווית בשימוש נפוץ

איור 1 מציג כלי חיפוי משולב של קרביד, המשמש בדרך כלל לניקוי בור ולחיתוך קצוות קווי המתאר של חלקים. מפרטים נפוצים הם 60°, 90° ו- 120°.

איור 1: חותך חיתוך קרביד מקשה אחת

איור 2 מציג טחנת קצה זווית משולבת, המשמשת לעתים קרובות לעיבוד משטחים חרוטיים קטנים עם זוויות קבועות בחלקי ההזדווגות של חלקים. זווית קצה הכלי הנפוצה היא פחות מ-30°.

איור 3 מציג חותך כרסום בעל קוטר גדול עם תוספות ניתנות לאינדקס, המשמש לעתים קרובות לעיבוד משטחים משופעים גדולים יותר של חלקים. זווית קצה הכלי היא 15° עד 75° וניתנת להתאמה אישית.

3. קבע את שיטת הגדרת הכלי

שלושת סוגי הכלים שהוזכרו לעיל משתמשים במשטח התחתון של הכלי כנקודת ייחוס להגדרה. ציר ה-Z נקבע כנקודת האפס בכלי המכונה. איור 4 ממחיש את נקודת הגדרת הכלי המוגדרת מראש בכיוון Z.

גישת הגדרת הכלים הזו עוזרת לשמור על אורך כלי עבודה עקבי בתוך המכונה, תוך מזעור השונות וטעויות אנוש פוטנציאליות הקשורות לחיתוך ניסיון של חלק העבודה.

4. ניתוח עקרונות

חיתוך כרוך בהסרה של עודפי חומר מחומר עבודה ליצירת שבבים, וכתוצאה מכך חומר עבודה עם צורה גיאומטרית מוגדרת, גודל וגימור פני השטח. השלב הראשוני בתהליך העיבוד הוא להבטיח שהכלי מקיים אינטראקציה עם חומר העבודה בצורה המיועדת, כפי שמוצג באיור 5.

איור 5 חותך חיפוי במגע עם חומר העבודה

איור 5 ממחיש שכדי לאפשר לכלי ליצור מגע עם חומר העבודה, יש להקצות מיקום ספציפי לקצה הכלי. מיקום זה מיוצג על ידי קואורדינטות אופקיות ואנכיות במישור, כמו גם קוטר הכלי וקואורדינטת ציר Z בנקודת המגע.

התמוטטות הממדים של כלי השיפוע במגע עם החלק מתואר באיור 6. נקודה A מציינת את המיקום הנדרש. אורך הקו BC מוגדר כ-LBC, בעוד שאורך הקו AB מכונה LAB. כאן, LAB מייצג את הקואורדינטה של ​​ציר Z של הכלי, ו-LBC מציין את רדיוס הכלי בנקודת המגע.

בעיבוד מעשי, ניתן לקבוע מראש את רדיוס המגע של הכלי או קואורדינטת ה-Z שלו. בהתחשב בכך שזווית קצה הכלי קבועה, ידיעת אחד מהערכים הקבועים מראש מאפשרת לחשב את השני באמצעות עקרונות טריגונומטריים [3]. הנוסחאות הן כדלקמן: LBC = LAB * tan(זווית קצה הכלי/2) ו-LAB = LBC / tan(זווית קצה הכלי/2).

לדוגמה, באמצעות חותך חיתוך קרביד מקשה אחת, אם נניח שקואורדינטת ה-Z של הכלי היא -2, נוכל לקבוע את רדיוסי המגע עבור שלושה כלים שונים: רדיוס המגע עבור חותך שיפוע 60° הוא 2* חום (30°) ) = 1.155 מ"מ, עבור חותך חיפוי של 90° הוא 2 * חום (45°) = 2 מ"מ, ועבור חותך שיוף של 120° הוא 2 * חום (60°) = 3.464 מ"מ.

לעומת זאת, אם נניח שרדיוס מגע הכלי הוא 4.5 מ"מ, נוכל לחשב את קואורדינטות ה-Z עבור שלושת הכלים: קואורדינטת ה-Z עבור חותך כרסום 60° היא 4.5 / tan(30°) = 7.794, עבור 90° שיפוע חותך כרסום הוא 4.5 / tan(45°) = 4.5, ועבור 120° חותך כרסום שיפוע הוא 4.5 / tan(60°) = 2.598.

איור 7 ממחיש את התמוטטות הממדים של טחנת קצה זווית מקשה אחת במגע עם החלק. שלא כמו חותך גזית קרביד מקשה אחת, טוחן קצה הזווית מחלק אחד כולל קוטר קטן יותר בקצה, ויש לחשב את רדיוס המגע של הכלי כ- (LBC + קוטר קטן של הכלי / 2). שיטת החישוב הספציפית מפורטת להלן.

הנוסחה לחישוב רדיוס מגע הכלי כרוכה בשימוש באורך (L), זווית (A), רוחב (B) והטנגנס של חצי מזווית קצה הכלי, המסוכמים במחצית הקוטר המינורי. לעומת זאת, השגת הקואורדינטה של ​​ציר Z כרוכה בהפחתת מחצית מהקוטר המינורי מרדיוס מגע הכלי וחלוקת התוצאה בטנגנס של מחצית זווית קצה הכלי. לדוגמה, שימוש בטחון קצה זווית משולבת עם ממדים ספציפיים, כגון קואורדינטה של ​​ציר Z של -2 וקוטר מינורי של 2 מ"מ, יניב רדיוסי מגע ברורים עבור חותכי כרסום שיפוע בזוויות שונות: חותך של 20° מניב רדיוס של 1.352 מ"מ, חותך 15° מציע 1.263 מ"מ, וחותך 10° מספק 1.175 מ"מ.

אם ניקח בחשבון תרחיש שבו רדיוס מגע הכלי מוגדר ל-2.5 מ"מ, ניתן להקציף את הקואורדינטות של ציר ה-Z המתאימות עבור חותכי כרסום בדרגות שונות באופן הבא: עבור חותך 20°, הוא מחושב ל-8.506, עבור 15° חותך עד 11.394, ולחותך 10°, 17.145 נרחב.

מתודולוגיה זו ישימה באופן עקבי על פני דמויות או דוגמאות שונות, ומדגישה את השלב הראשוני של בירור הקוטר האמיתי של הכלי. בעת קביעת העיבוד CNCהאסטרטגיה, ההחלטה בין מתן עדיפות לרדיוס הכלי שנקבע מראש או התאמת ציר Z מושפעת מה-רכיב אלומיניוםהעיצוב של. בתרחישים שבהם הרכיב מציג תכונה מדורגת, הימנעות מהפרעה לחומר העבודה על ידי התאמת קואורדינטת Z הופכת הכרחית. לעומת זאת, עבור חלקים חסרי מאפיינים מדורגים, בחירה ברדיוס מגע גדול יותר של הכלי היא יתרון, המקדם גימורי משטח מעולים או יעילות עיבוד משופרת.

החלטות לגבי התאמת רדיוס הכלי לעומת הגדלת קצב הזנת Z מבוססות על דרישות ספציפיות למרחקי השיפוע והשיפוע המצוינים בתוכנית החלק.

5. דוגמאות תכנות

מניתוח עקרונות חישוב נקודת המגע של הכלי, ניכר כי בעת שימוש בחותך כרסום זווית לעיבוד משטחים משופעים, די לקבוע את זווית קצה הכלי, את הרדיוס הקטן של הכלי וגם את ציר ה-Z ערך הגדרת הכלי או רדיוס הכלי שנקבע מראש.

הסעיף הבא מתאר את ההקצאות המשתנות עבור FANUC #1, #2, מערכת CNC של סימנס R1, R2, Okuma CNC מערכת VC1, VC2, ומערכת Heidenhain Q1, Q2, Q3. הוא מדגים כיצד לתכנת רכיבים ספציפיים באמצעות שיטת קלט הפרמטרים הניתנים לתכנות של כל מערכת CNC. פורמטי הקלט של הפרמטרים הניתנים לתכנות של מערכות ה-FANUC, סימנס, Okuma והיידנהיין מפורטים בטבלאות 1 עד 4.

פֶּתֶק:P מציין את מספר פיצוי הכלי, בעוד ש-R מציין את ערך פיצוי הכלי במצב פקודה מוחלטת (G90).

מאמר זה משתמש בשתי שיטות תכנות: מספר רצף 2 ומספר רצף 3. קואורדינטת ציר ה-Z משתמשת בגישת פיצוי הבלאי באורך הכלי, בעוד שרדיוס מגע הכלי מחיל את שיטת הפיצוי הגיאומטרית של רדיוס הכלי.

פֶּתֶק:בפורמט ההוראות, "2" מסמל את מספר הכלי, בעוד "1" מציין את מספר קצה הכלי.

מאמר זה משתמש בשתי שיטות תכנות, במיוחד מספר סידורי 2 ומספר סידורי 3, כאשר שיטות הקואורדינטות של ציר ה-Z ופיצוי רדיוס מגע הכלי נשארות עקביות עם אלו שהוזכרו קודם לכן.

מערכת ה-CNC של Heidenhain מאפשרת התאמה ישירה לאורך הכלי ורדיוס לאחר בחירת הכלי. DL1 מייצג את אורך הכלי המוגדל ב-1 מ"מ, בעוד ש-DL-1 מציין את אורך הכלי ירד ב-1 מ"מ. העיקרון לשימוש ב-DR תואם את השיטות הנ"ל.

למטרות הדגמה, כל מערכות ה-CNC ישתמשו במעגל φ40 מ"מ כדוגמה לתכנות קווי מתאר. דוגמה לתכנות מובאת להלן.

5.1 דוגמה לתכנות מערכת CNC של Fanuc

כאשר #1 מוגדר לערך הקבוע מראש בכיוון Z, #2 = #1*tan (זווית קצה הכלי/2) + (רדיוס מינורי), והתוכנית היא כדלקמן.
G10L11P (מספר פיצוי כלי אורך) R-#1
G10L12P (מספר פיצוי כלי רדיוס) R#2
G0X25Y10G43H (מספר פיצוי כלי אורך) Z0G01
G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
כאשר #1 מוגדר לרדיוס המגע, #2 = [רדיוס מגע - רדיוס מינור]/שיזוף (זווית קצה הכלי/2), והתוכנית היא כדלקמן.
G10L11P (מספר פיצוי כלי אורך) R-#2
G10L12P (מספר פיצוי כלי רדיוס) R#1
G0X25Y10G43H (מספר פיצוי כלי אורך) Z0
G01G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50

בתוכנית, כאשר אורך המשטח המשופע של החלק מסומן בכיוון Z, R בקטע התוכנית G10L11 הוא "-#1-אורך משטח משופע בכיוון Z"; כאשר אורך המשטח המשופע של החלק מסומן בכיוון האופקי, R בקטע התוכנית G10L12 הוא "אורך אופקי משטח משופע+#1".

5.2 דוגמה לתכנות מערכת CNC של סימנס

כאשר R1=Z ערך מוגדר מראש, R2=R1tan(זווית קצה הכלי/2)+(רדיוס מינורי), התוכנית היא כדלקמן.
TC_DP12[מספר כלי, מספר קצה כלי]=-R1
TC_DP6[מספר כלי, מספר קצה כלי]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
כאשר R1=רדיוס מגע, R2=[R1-רדיוס מינורי]/tan(זווית קצה הכלי/2), התוכנית היא כדלקמן.
TC_DP12[מספר כלי, מספר קצה]=-R2
TC_DP6[מספר כלי, מספר קצה]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
בתוכנית, כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון Z, קטע התוכנית TC_DP12 הוא "-R1-bevel Z-direction length"; כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון האופקי, קטע התוכנית TC_DP6 הוא "+R1-bevel אורך אופקי".

5.3 דוגמה לתכנות מערכת Okuma CNC כאשר VC1 = Z ערך מוגדר מראש, VC2 = VC1tan (זווית קצה הכלי / 2) + (רדיוס מינורי), התוכנית היא כדלקמן.

VTOFH [מספר פיצוי כלי] = -VC1
VTOFD [מספר פיצוי כלי] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
כאשר VC1 = רדיוס מגע, VC2 = (רדיוס מינור VC1) / שזוף (זווית קצה הכלי / 2), התוכנית היא כדלקמן.
VTOFH (מספר פיצוי כלי) = -VC2
VTOFD (מספר פיצוי כלי) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (מספר פיצוי כלי רדיוס) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
בתוכנית, כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון Z, קטע התוכנית VTOFH הוא "-VC1-bevel Z-direction length"; כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון האופקי, קטע התוכנית VTOFD הוא "+VC1-bevel אורך אופקי".

5.4 דוגמה לתכנות של מערכת ה-CNC של Heidenhain

כאשר Q1=Z ערך מוגדר מראש, Q2=Q1tan(זווית קצה הכלי/2)+(רדיוס מינורי), Q3=רדיוס הכלי Q2, התוכנית היא כדלקמן.
TOOL "מספר כלי/שם כלי" 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
כאשר Q1=רדיוס מגע, Q2=(VC1- רדיוס מינורי)/tan (זווית קצה הכלי/2), Q3=רדיוס כלי Q1, התוכנית היא כדלקמן.
TOOL "מספר כלי/שם כלי" 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
בתוכנית, כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון Z, DL הוא "-Q1-bevel Z-direction length"; כאשר אורך שיפוע החלק מסומן בכיוון האופקי, DR הוא "+Q3-bevel אורך אופקי".

6. השוואת זמן עיבוד

דיאגרמות המסלול והשוואות הפרמטרים של שלוש שיטות העיבוד מוצגות בטבלה 5. ניתן לראות שהשימוש בחותך כרסום הזווית היוצר לתכנות קווי מתאר מביא לזמן עיבוד קצר יותר ואיכות פני שטח טובה יותר.

השימוש בחותכי כרסום זווית יוצרת נותן מענה לאתגרים העומדים בפני תכנות שכבות טחן קצה ותכנות משטח של חותך כדורי, כולל הצורך במפעילים מיומנים במיוחד, אורך חיים מופחת של הכלים ויעילות עיבוד נמוכה. על ידי הטמעת טכניקות הגדרת כלים ותכנות יעילות, זמן הכנת הייצור ממוזער, מה שמוביל ליעילות הייצור משופרת.

אם אתה רוצה לדעת יותר, אתה מוזמן ליצור קשר info@anebon.com

המטרה העיקרית של Anebon תהיה להציע לכם לקונים שלנו מערכת יחסים ארגונית רצינית ואחראית, תוך מתן תשומת לב אישית לכולם עבור עיצוב אופנה חדש לייצור מותאם אישית של מפעל חומרה של שנזן דיוקתהליך ייצור CNC, דיוקחלקי יציקת אלומיניום, שירות אבות טיפוס. אתה עשוי לגלות את המחיר הנמוך ביותר כאן. כמו כן אתה הולך לקבל מוצרים ופתרונות באיכות טובה ושירות פנטסטי כאן! אתה לא צריך להסס להשיג את Anebon!