Hoekfrezen worden vaak gebruikt bij de bewerking van kleine hellende oppervlakken en precisiecomponenten in verschillende industrieën. Ze zijn bijzonder effectief voor taken zoals het afschuinen en ontbramen van werkstukken.
De toepassing van vormhoekfrezen kan worden verklaard aan de hand van trigonometrische principes. Hieronder presenteren we enkele programmeervoorbeelden voor gangbare CNC-systemen.
1. Voorwoord
Bij de daadwerkelijke productie is het vaak nodig om de randen en hoeken van producten af te schuinen. Dit kan doorgaans worden bereikt met behulp van drie verwerkingstechnieken: het programmeren van vingerfrezen, het programmeren van het oppervlak van de kogelfrees of het programmeren van de contouren van de hoekfrees. Bij het programmeren van vingerfreeslagen heeft de gereedschapspunt de neiging snel te verslijten, wat leidt tot een kortere levensduur van het gereedschap [1]. Aan de andere kant is het programmeren van het oppervlak van de kogelfrees minder efficiënt, en zowel vingerfrees- als kogelfreesmethoden vereisen handmatige macroprogrammering, wat een bepaald vaardigheidsniveau van de operator vereist.
Bij de contourprogrammering van een hoekfrees zijn daarentegen alleen aanpassingen van de gereedschapslengtecorrectie en de radiuscorrectiewaarden binnen het contournabewerkingsprogramma nodig. Dit maakt het contourprogrammeren van hoekfrezen tot de meest efficiënte methode van de drie. Operators vertrouwen echter vaak op proefsnijden om het gereedschap te kalibreren. Ze bepalen de gereedschapslengte met behulp van de werkstukproefzaagmethode in de Z-richting, nadat de gereedschapsdiameter is aangenomen. Deze aanpak is alleen toepasbaar op één product, waardoor herkalibratie nodig is bij het overstappen naar een ander product. Er is dus een duidelijke behoefte aan verbeteringen in zowel het gereedschapskalibratieproces als de programmeermethoden.
2. Introductie van veelgebruikte vormhoekfrezen
Figuur 1 toont een geïntegreerd hardmetalen afkantgereedschap, dat gewoonlijk wordt gebruikt voor het ontbramen en afschuinen van de contourranden van onderdelen. Veel voorkomende specificaties zijn 60°, 90° en 120°.
Figuur 1: Hardmetalen afschuinfrees uit één stuk
Figuur 2 toont een geïntegreerde hoekfrees, die vaak wordt gebruikt voor het bewerken van kleine conische oppervlakken met vaste hoeken in de op elkaar aansluitende delen van onderdelen. De algemeen gebruikte gereedschapspunthoek is minder dan 30°.
Figuur 3 toont een hoekfrees met grote diameter en wisselplaten, die vaak wordt gebruikt voor het bewerken van grotere schuine oppervlakken van onderdelen. De hoek van de gereedschapspunt bedraagt 15° tot 75° en kan worden aangepast.
3. Bepaal de gereedschapinstelmethode
De drie hierboven genoemde soorten gereedschappen gebruiken het onderoppervlak van het gereedschap als referentiepunt voor het instellen. De Z-as wordt als nulpunt op de werktuigmachine vastgelegd. Figuur 4 illustreert het vooraf ingestelde gereedschapinstelpunt in de Z-richting.
Deze aanpak voor het instellen van gereedschap helpt bij het handhaven van een consistente gereedschapslengte binnen de machine, waardoor de variabiliteit en potentiële menselijke fouten die gepaard gaan met het proefsnijden van het werkstuk tot een minimum worden beperkt.
4. Principeanalyse
Snijden omvat het verwijderen van overtollig materiaal van een werkstuk om spanen te creëren, wat resulteert in een werkstuk met een gedefinieerde geometrische vorm, afmeting en oppervlakteafwerking. De eerste stap in het bewerkingsproces is ervoor te zorgen dat het gereedschap op de beoogde manier met het werkstuk samenwerkt, zoals geïllustreerd in Figuur 5.
Figuur 5 Afkantfrees in contact met het werkstuk
Figuur 5 illustreert dat om het gereedschap contact te laten maken met het werkstuk, een specifieke positie moet worden toegewezen aan de gereedschapspunt. Deze positie wordt weergegeven door zowel horizontale als verticale coördinaten op het vlak, evenals de gereedschapsdiameter en de Z-ascoördinaat op het contactpunt.
De maatvoering van het afschuingereedschap in contact met het onderdeel wordt weergegeven in Figuur 6. Punt A geeft de vereiste positie aan. De lengte van lijn BC wordt aangeduid als LBC, terwijl de lengte van lijn AB wordt aangeduid als LAB. Hier vertegenwoordigt LAB de Z-ascoördinaat van het gereedschap, en LBC geeft de straal van het gereedschap op het contactpunt aan.
Bij praktische bewerkingen kan de contactradius van het gereedschap of de Z-coördinaat van het gereedschap vooraf worden ingesteld. Aangezien de hoek van de gereedschapspunt vast is, kan het kennen van een van de vooraf ingestelde waarden de berekening van de andere mogelijk maken met behulp van trigonometrische principes [3]. De formules zijn als volgt: LBC = LAB * tan(hoek van de gereedschapspunt/2) en LAB = LBC / tan(hoek van de gereedschapspunt/2).
Als we bijvoorbeeld een hardmetalen afschuinfrees uit één stuk gebruiken en aannemen dat de Z-coördinaat van het gereedschap -2 is, kunnen we de contactradii voor drie verschillende gereedschappen bepalen: de contactradius voor een 60° afschuinfrees is 2 * tan(30° ) = 1,155 mm, voor een 90° afschuinfrees is dit 2 * tan(45°) = 2 mm, en voor een 120° afschuinfrees is dit 2 * tan(60°) = 3,464 mm.
Omgekeerd, als we aannemen dat de gereedschapscontactradius 4,5 mm is, kunnen we de Z-coördinaten voor de drie gereedschappen berekenen: de Z-coördinaat voor de 60°-afschuiningfrees is 4,5 / tan(30°) = 7,794, voor de 90°-afschuining frees is dit 4,5 / tan(45°) = 4,5, en voor de 120° afschuiningsfrees is dit 4,5 / tan(60°) = 2,598.
Figuur 7 illustreert de dimensionale verdeling van de uit één stuk bestaande hoekfrees in contact met het onderdeel. In tegenstelling tot de uit één stuk bestaande hardmetalen afschuinfrees heeft de uit één stuk bestaande hoekfrees een kleinere diameter aan de punt, en de contactradius van het gereedschap moet worden berekend als (LBC + kleine gereedschapsdiameter / 2). De specifieke berekeningsmethode wordt hieronder beschreven.
De formule om de gereedschapscontactradius te berekenen omvat het gebruik van de lengte (L), hoek (A), breedte (B) en de tangens van de helft van de gereedschapspunthoek, opgeteld bij de helft van de kleine diameter. Omgekeerd houdt het verkrijgen van de Z-ascoördinaat in dat de helft van de kleine diameter wordt afgetrokken van de gereedschapscontactradius en het resultaat wordt gedeeld door de raaklijn van de helft van de gereedschapspunthoek. Het gebruik van een geïntegreerde hoekfrees met specifieke afmetingen, zoals een Z-ascoördinaat van -2 en een kleine diameter van 2 mm, zal bijvoorbeeld duidelijke contactradii opleveren voor afschuiningsfrezen onder verschillende hoeken: een 20° frees levert een radius op van 1,352 mm, een frees van 15° biedt 1,263 mm en een frees van 10° biedt 1,175 mm.
Als we een scenario overwegen waarin de gereedschapscontactradius is ingesteld op 2,5 mm, kunnen de corresponderende Z-ascoördinaten voor afschuiningsfrezen van verschillende graden als volgt worden geëxtrapoleerd: voor de 20°-frees wordt dit berekend op 8,506, voor de 15°-frees. frees tot 11.394, en voor de 10° frees een uitgebreide 17.145.
Deze methodologie is consistent toepasbaar op verschillende figuren en voorbeelden, wat de eerste stap onderstreept van het vaststellen van de werkelijke diameter van het gereedschap. Bij het bepalen van deCNC-bewerkingstrategie wordt de beslissing tussen het prioriteren van de vooraf ingestelde gereedschapsradius of de aanpassing van de Z-as beïnvloed door dealuminium onderdeel's ontwerp. In scenario's waarin het onderdeel een getrapt kenmerk vertoont, is het absoluut noodzakelijk om interferentie met het werkstuk te vermijden door de Z-coördinaat aan te passen. Omgekeerd is het voor onderdelen zonder getrapte kenmerken voordelig om te kiezen voor een grotere gereedschapscontactradius, waardoor superieure oppervlakteafwerkingen of verbeterde bewerkingsefficiëntie worden bevorderd.
Beslissingen met betrekking tot de aanpassing van de gereedschapsradius versus het vergroten van de Z-voedingssnelheid zijn gebaseerd op specifieke vereisten voor de afschuinings- en afschuiningsafstanden die op de blauwdruk van het onderdeel zijn aangegeven.
5. Programmeervoorbeelden
Uit de analyse van de principes voor het berekenen van het contactpunt van het gereedschap is het duidelijk dat bij gebruik van een vormhoekfrees voor het bewerken van hellende oppervlakken het voldoende is om de hoek van de gereedschapspunt, de kleine straal van het gereedschap en de Z-as vast te stellen. gereedschapsinstelwaarde of de vooraf ingestelde gereedschapsradius.
In het volgende gedeelte worden de toewijzingen van variabelen beschreven voor het FANUC #1, #2, Siemens CNC-systeem R1, R2, Okuma CNC-systeem VC1, VC2 en het Heidenhain-systeem Q1, Q2, Q3. Het laat zien hoe u specifieke componenten kunt programmeren met behulp van de programmeerbare parameterinvoermethode van elk CNC-systeem. De invoerformaten voor de programmeerbare parameters van de FANUC-, Siemens-, Okuma- en Heidenhain CNC-systemen worden gedetailleerd beschreven in de tabellen 1 tot en met 4.
Opmerking:P geeft het gereedschapscompensatienummer aan, terwijl R de gereedschapscompensatiewaarde aangeeft in de absolute commandomodus (G90).
In dit artikel worden twee programmeermethoden gebruikt: volgnummer 2 en volgnummer 3. De Z-ascoördinaat maakt gebruik van de gereedschapslengteslijtagecompensatiebenadering, terwijl de gereedschapscontactradius de gereedschapsradiusgeometriecompensatiemethode toepast.
Opmerking:In het instructieformaat staat “2” voor het gereedschapsnummer, terwijl “1” het gereedschapskantnummer aangeeft.
Dit artikel maakt gebruik van twee programmeermethoden, met name serienummer 2 en serienummer 3, waarbij de methoden voor de coördinaten van de Z-as en de gereedschapscontactradiuscompensatie consistent blijven met de eerder genoemde.
Het Heidenhain CNC-systeem maakt directe aanpassingen aan de gereedschapslengte en radius mogelijk nadat het gereedschap is geselecteerd. DL1 geeft de gereedschapslengte weer die met 1 mm is vergroot, terwijl DL-1 de gereedschapslengte aangeeft die met 1 mm is afgenomen. Het principe voor het gebruik van DR komt overeen met de bovengenoemde methoden.
Voor demonstratiedoeleinden gebruiken alle CNC-systemen een cirkel van φ40 mm als voorbeeld voor contourprogrammering. Het programmeervoorbeeld vindt u hieronder.
5.1 Programmeervoorbeeld Fanuc CNC-systeem
Wanneer #1 is ingesteld op de vooraf ingestelde waarde in de Z-richting, #2 = #1*tan (gereedschapspunthoek/2) + (kleine straal), en het programma is als volgt.
G10L11P (compensatienummer van het lengtegereedschap) R-#1
G10L12P (radius gereedschapscompensatienummer) R#2
G0X25Y10G43H (lengtegereedschapscompensatienummer) Z0G01
G41D (compensatienummer radiusgereedschap) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer #1 is ingesteld op de contactradius, #2 = [contactradius - kleine radius]/tan (gereedschapspunthoek/2), en het programma is als volgt.
G10L11P (compensatienummer van het lengtegereedschap) R-#2
G10L12P (radius gereedschapscompensatienummer) R#1
G0X25Y10G43H (compensatienummer lengtegereedschap) Z0
G01G41D (compensatienummer radiusgereedschap) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer in het programma de lengte van het hellende oppervlak van het onderdeel in de Z-richting is gemarkeerd, is R in het programmasegment G10L11 "-#1-lengte van het hellende oppervlak in de Z-richting"; wanneer de lengte van het hellende oppervlak van het onderdeel in horizontale richting is gemarkeerd, is R in het G10L12-programmasegment “+#1-horizontale lengte van het hellende oppervlak”.
5.2 Programmeervoorbeeld Siemens CNC-systeem
Wanneer R1=Z vooraf ingestelde waarde, R2=R1tan(hoek van de gereedschapspunt/2)+(kleine straal), is het programma als volgt.
TC_DP12[gereedschapsnummer, gereedschapskantnummer]=-R1
TC_DP6[gereedschapsnummer, gereedschapskantnummer]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D(radiusgereedschapcompensatienummer)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer R1=contactradius, R2=[R1-kleine straal]/tan(hoek van de gereedschapspunt/2), is het programma als volgt.
TC_DP12[gereedschapsnummer, snijkantnummer]=-R2
TC_DP6[gereedschapsnummer, snijkantnummer]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (compensatienummer radiusgereedschap) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer in het programma de lengte van de afschuining van het onderdeel in de Z-richting is gemarkeerd, is het programmasegment TC_DP12 "-R1-afschuining Z-richting lengte"; wanneer de lengte van de afschuining van het onderdeel in horizontale richting is gemarkeerd, is het programmasegment TC_DP6 "+R1-afschuining horizontale lengte".
5.3 Programmeervoorbeeld Okuma CNC-systeem Wanneer VC1 = vooraf ingestelde Z-waarde, VC2 = VC1tan (gereedschapspunthoek / 2) + (kleine radius), is het programma als volgt.
VTOFH [gereedschapscompensatienummer] = -VC1
VTOFD [gereedschapscompensatienummer] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (compensatienummer radiusgereedschap) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer VC1 = contactradius, VC2 = (VC1-kleine radius) / tan (gereedschapspunthoek / 2), is het programma als volgt.
VTOFH (gereedschapscompensatienummer) = -VC2
VTOFD (gereedschapscompensatienummer) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (compensatienummer radiusgereedschap) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Wanneer in het programma de lengte van de afschuining van het onderdeel in de Z-richting is gemarkeerd, is het VTOFH-programmasegment “-VC1-afschuining Z-richting lengte”; wanneer de lengte van de afschuining van het onderdeel in horizontale richting is gemarkeerd, is het VTOFD-programmasegment “+VC1-afschuining horizontale lengte”.
5.4 Programmeervoorbeeld Heidenhain CNC-systeem
Als Q1=Z-voorinstelling, Q2=Q1tan(hoek van de gereedschapspunt/2)+(kleine radius), Q3=Q2-gereedschapsradius, ziet het programma er als volgt uit.
GEREEDSCHAP “Gereedschapsnummer/gereedschapsnaam”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
Wanneer Q1=contactradius, Q2=(VC1-kleine radius)/tan(gereedschapspunthoek/2), Q3=Q1-gereedschapsradius, ziet het programma er als volgt uit.
GEREEDSCHAP “Gereedschapsnummer/gereedschapsnaam” DL-Q2 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAX
LX20RL F1000
L Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
L Y-10
L Z50 FMAX
Wanneer in het programma de lengte van de afschuining van het onderdeel in de Z-richting is gemarkeerd, is DL “-Q1-afschuining Z-richting lengte”; wanneer de lengte van de afschuining van het onderdeel in horizontale richting is gemarkeerd, is DR “+Q3-afschuining horizontale lengte”.
6. Vergelijking van verwerkingstijd
De trajectdiagrammen en parametervergelijkingen van de drie verwerkingsmethoden worden weergegeven in Tabel 5. Het is duidelijk dat het gebruik van de vormhoekfrees voor contourprogrammering resulteert in een kortere verwerkingstijd en een betere oppervlaktekwaliteit.
Het gebruik van vormhoekfrezen is een oplossing voor de uitdagingen waarmee u te maken krijgt bij het programmeren van vingerfreeslagen en het programmeren van kogelfreesoppervlakken, waaronder de behoefte aan hooggekwalificeerde operators, een kortere levensduur van het gereedschap en een lage verwerkingsefficiëntie. Door het implementeren van effectieve gereedschapinstellings- en programmeertechnieken wordt de productievoorbereidingstijd geminimaliseerd, wat leidt tot verbeterde productie-efficiëntie.
Wilt u meer weten, neem dan gerust contact op info@anebon.com
Het primaire doel van Anebon is om u, onze klanten, een serieuze en verantwoordelijke zakelijke relatie te bieden, waarbij persoonlijke aandacht aan hen allemaal wordt geboden voor New Fashion Design voor OEM Shenzhen Precision Hardware Factory Custom FabricationCNC-productieproces, precisiealuminium spuitgietonderdelen, prototypeservice. Hier kunt u de laagste prijs ontdekken. Ook krijgt u hier producten en oplossingen van goede kwaliteit en een fantastische service! Aarzel niet om Anebon te bemachtigen!
Posttijd: 23 oktober 2024