Vinkelfreser brukes ofte i maskinering av små skrånende overflater og presisjonskomponenter på tvers av ulike bransjer. De er spesielt effektive for oppgaver som fasing og avgrading av arbeidsstykker.
Anvendelsen av formingsvinkelfreser kan forklares gjennom trigonometriske prinsipper. Nedenfor presenterer vi flere eksempler på programmering for vanlige CNC-systemer.
1. Forord
Ved faktisk produksjon er det ofte nødvendig å avfase kantene og hjørnene på produktene. Dette kan typisk oppnås ved å bruke tre prosesseringsteknikker: endefreslagprogrammering, kuleskjæroverflateprogrammering eller vinkelfreskonturprogrammering. Med endefres lagprogrammering har verktøyspissen en tendens til å slites raskt ut, noe som fører til redusert verktøylevetid [1]. På den annen side er overflateprogrammering av kulekutter mindre effektiv, og både endefreser og kulesuttermetoder krever manuell makroprogrammering, noe som krever et visst nivå av ferdigheter fra operatøren.
I motsetning til dette krever konturprogrammering av vinkelfreser kun justeringer av verktøylengdekompensasjonen og radiuskompensasjonsverdiene innenfor konturbearbeidingsprogrammet. Dette gjør konturprogrammering av vinkelfreser til den mest effektive metoden blant de tre. Operatører er imidlertid ofte avhengige av prøveskjæring for å kalibrere verktøyet. De bestemmer verktøylengden ved hjelp av prøveskjæringsmetoden for arbeidsstykket i Z-retning etter å ha antatt verktøydiameteren. Denne tilnærmingen gjelder bare for ett enkelt produkt, noe som krever rekalibrering når du bytter til et annet produkt. Dermed er det et klart behov for forbedringer både i verktøykalibreringsprosessen og programmeringsmetoder.
2. Introduksjon av vanlig brukte formingsvinkelfreser
Figur 1 viser et integrert karbidavfasingsverktøy, som vanligvis brukes til å avgrade og fase konturkantene til deler. Vanlige spesifikasjoner er 60°, 90° og 120°.
Figur 1: Avfasende fres i ett stykke av karbid
Figur 2 viser en integrert vinkelendefres, som ofte brukes til å bearbeide små koniske flater med faste vinkler i de sammenfallende delene av deler. Den vanlige verktøytuppvinkelen er mindre enn 30°.
Figur 3 viser en vinkelfres med stor diameter og vendeskjær, som ofte brukes til å behandle større skråflater på deler. Verktøytuppvinkelen er 15° til 75° og kan tilpasses.
3. Bestem metoden for verktøyinnstilling
De tre verktøytypene nevnt ovenfor bruker bunnflaten av verktøyet som referansepunkt for innstilling. Z-aksen er etablert som nullpunkt på verktøymaskinen. Figur 4 illustrerer det forhåndsinnstilte verktøyinnstillingspunktet i Z-retningen.
Denne verktøyinnstillingstilnærmingen bidrar til å opprettholde konsistent verktøylengde i maskinen, og minimerer variasjonen og potensielle menneskelige feil forbundet med prøveskjæring av arbeidsstykket.
4. Prinsippanalyse
Kutting innebærer fjerning av overflødig materiale fra et arbeidsstykke for å lage spon, noe som resulterer i et arbeidsstykke med en definert geometrisk form, størrelse og overflatefinish. Det første trinnet i bearbeidingsprosessen er å sikre at verktøyet samhandler med arbeidsstykket på den tiltenkte måten, som illustrert i figur 5.
Figur 5 Avfasing i kontakt med arbeidsstykket
Figur 5 illustrerer at for å gjøre det mulig for verktøyet å komme i kontakt med arbeidsstykket, må en bestemt posisjon tildeles verktøyspissen. Denne posisjonen er representert av både horisontale og vertikale koordinater på planet, samt verktøydiameteren og Z-aksens koordinater ved kontaktpunktet.
Dimensjonssammenbruddet til avfasingsverktøyet i kontakt med delen er avbildet i figur 6. Punkt A indikerer ønsket posisjon. Lengden på linjen BC er betegnet som LBC, mens lengden på linjen AB er referert til som LAB. Her representerer LAB Z-aksekoordinaten til verktøyet, og LBC angir radiusen til verktøyet ved kontaktpunktet.
Ved praktisk bearbeiding kan verktøyets kontaktradius eller Z-koordinat forhåndsinnstilles. Gitt at verktøytuppvinkelen er fast, gjør det mulig å kjenne en av de forhåndsinnstilte verdiene for beregning av den andre ved hjelp av trigonometriske prinsipper [3]. Formlene er som følger: LBC = LAB * tan(verktøyspissvinkel/2) og LAB = LBC / tan(verktøyspissvinkel/2).
For eksempel, ved å bruke en avfasende fres i ett stykke av karbid, hvis vi antar at verktøyets Z-koordinat er -2, kan vi bestemme kontaktradiene for tre forskjellige verktøy: kontaktradiusen for en 60° avfasende fres er 2 * tan(30°) ) = 1,155 mm, for en 90° avfaset fres er den 2 * brun(45°) = 2 mm, og for en 120° avfasing er 2 * brun(60°) = 3,464 mm.
Omvendt, hvis vi antar at verktøyets kontaktradius er 4,5 mm, kan vi beregne Z-koordinatene for de tre verktøyene: Z-koordinaten for 60°-fasfreseren er 4,5 / tan(30°) = 7,794, for 90°-fasingen. freser er det 4,5 / brun(45°) = 4,5, og for 120° fasfreser den er 4,5 / brun(60°) = 2,598.
Figur 7 illustrerer det dimensjonale sammenbruddet av vinkelendefresen i ett stykke i kontakt med delen. I motsetning til avskjæringsverktøyet i ett stykke av karbid, har vinkelendefresen i ett stykke en mindre diameter på spissen, og verktøyets kontaktradius skal beregnes som (LBC + verktøyets mindre diameter / 2). Den spesifikke beregningsmetoden er beskrevet nedenfor.
Formelen for å beregne verktøyets kontaktradius innebærer å bruke lengden (L), vinkelen (A), bredden (B) og tangenten til halve verktøyspissens vinkel, summert med halvparten av den mindre diameteren. Motsatt innebærer å oppnå Z-aksekoordinaten å trekke halvparten av den mindre diameteren fra verktøyets kontaktradius og dele resultatet med tangenten til halve verktøyspissens vinkel. For eksempel vil bruk av en integrert vinkelendefres med spesifikke dimensjoner, som en Z-aksekoordinat på -2 og en mindre diameter på 2 mm, gi distinkte kontaktradier for fasfreser i forskjellige vinkler: en 20° fres gir en radius på 1,352 mm, en 15° kutter gir 1,263 mm, og en 10° kutter gir 1,175 mm.
Hvis vi tar for oss et scenario hvor verktøyets kontaktradius er satt til 2,5 mm, kan de tilsvarende Z-aksekoordinatene for fasfreser av forskjellige grader ekstrapoleres som følger: for 20° freseren beregnes den til 8,506, for 15° kutter til 11.394, og for 10° kutteren en omfattende 17.145.
Denne metodikken er konsekvent anvendelig på tvers av forskjellige figurer eller eksempler, og understreker det første trinnet med å fastslå verktøyets faktiske diameter. Når du skal bestemmeCNC maskineringstrategi, avgjørelsen mellom prioritering av forhåndsinnstilt verktøyradius eller Z-aksejustering påvirkes avaluminiumskomponentsin design. I scenarier der komponenten har en trinnvis funksjon, er det viktig å unngå forstyrrelser med arbeidsstykket ved å justere Z-koordinaten. Omvendt, for deler som mangler trinnvise funksjoner, er det fordelaktig å velge en større verktøykontaktradius, noe som fremmer overlegen overflatefinish eller forbedret maskineringseffektivitet.
Beslutninger angående justering av verktøyradius i forhold til å øke Z-matingshastigheten er basert på spesifikke krav til fas- og skråavstander som er angitt på delens plan.
5. Programmeringseksempler
Fra analysen av prinsippene for beregning av verktøyets kontaktpunkt, er det tydelig at når man bruker en formingsvinkelfreser for bearbeiding av skrå overflater, er det tilstrekkelig å etablere verktøyspissens vinkel, verktøyets mindre radius og enten Z-aksen verktøyinnstillingsverdi eller forhåndsinnstilt verktøyradius.
Følgende avsnitt skisserer variabeltilordningene for FANUC #1, #2, Siemens CNC-system R1, R2, Okuma CNC-system VC1, VC2 og Heidenhain-systemet Q1, Q2, Q3. Den viser hvordan du programmerer spesifikke komponenter ved å bruke den programmerbare parameterinndatametoden for hvert CNC-system. Inndataformatene for de programmerbare parameterne til CNC-systemene FANUC, Siemens, Okuma og Heidenhain er beskrevet i tabell 1 til 4.
Note:P angir verktøykompensasjonsnummeret, mens R angir verktøykompensasjonsverdien i absolutt kommandomodus (G90).
Denne artikkelen bruker to programmeringsmetoder: sekvensnummer 2 og sekvensnummer 3. Z-aksens koordinat benytter tilnærmingen for verktøylengde slitasjekompensasjon, mens verktøyets kontaktradius bruker metoden for kompensering av verktøyradiusgeometri.
Note:I instruksjonsformatet betyr "2" verktøynummeret, mens "1" angir verktøyets kantnummer.
Denne artikkelen bruker to programmeringsmetoder, spesifikt serienummer 2 og serienummer 3, med Z-aksens koordinat- og verktøykontaktradiuskompensasjonsmetoder forblir i samsvar med de tidligere nevnte.
Heidenhain CNC-systemet gir mulighet for direkte justeringer av verktøyets lengde og radius etter at verktøyet er valgt. DL1 representerer verktøylengden økt med 1 mm, mens DL-1 indikerer verktøylengden redusert med 1 mm. Prinsippet for bruk av DR er i samsvar med de nevnte metodene.
For demonstrasjonsformål vil alle CNC-systemer benytte en φ40mm sirkel som eksempel for konturprogrammering. Programmeringseksemplet er gitt nedenfor.
5.1 Fanuc CNC-systemprogrammeringseksempel
Når #1 er satt til den forhåndsinnstilte verdien i Z-retningen, #2 = #1*tan (verktøyspissvinkel/2) + (mindre radius), og programmet er som følger.
G10L11P (lengdeverktøykompensasjonsnummer) R-#1
G10L12P (radiusverktøykompensasjonsnummer) R#2
G0X25Y10G43H (lengdeverktøykompensasjonsnummer) Z0G01
G41D (radiusverktøykompensasjonsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
Når #1 er satt til kontaktradius, #2 = [kontaktradius - mindre radius]/tan (verktøyspissvinkel/2), og programmet er som følger.
G10L11P (lengdeverktøykompensasjonsnummer) R-#2
G10L12P (radiusverktøykompensasjonsnummer) R#1
G0X25Y10G43H (lengdeverktøykompensasjonsnummer) Z0
G01G41D (radiusverktøykompensasjonsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når lengden på delens skrå overflate er markert i Z-retningen, er R i G10L11-programsegmentet "-#1-skrå overflate Z-retningslengde"; når lengden på delens skrå overflate er markert i horisontal retning, er R i G10L12 programsegmentet "+#1-skrå flate horisontal lengde".
5.2 Siemens CNC-systemprogrammeringseksempel
Når R1=Z forhåndsinnstilt verdi, R2=R1tan(verktøyspissvinkel/2)+(mindre radius), er programmet som følger.
TC_DP12[verktøynummer, verktøykantnummer]=-R1
TC_DP6[verktøynummer, verktøykantnummer]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D(radiusverktøykompensasjonsnummer)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Når R1=kontaktradius, R2=[R1-minorradius]/tan(verktøyspissvinkel/2), er programmet som følger.
TC_DP12[verktøynummer, skjærende nummer]=-R2
TC_DP6[verktøynummer, cutting edge number]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (radiusverktøykompensasjonsnummer) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når lengden på delfasingen er merket i Z-retningen, er TC_DP12-programsegmentet "-R1-faslengde Z-retningslengde"; når lengden på delfasingen er markert i horisontal retning, er TC_DP6-programsegmentet "+R1-fas horisontal lengde".
5.3 Okuma CNC-system programmeringseksempel Når VC1 = Z forhåndsinnstilt verdi, VC2 = VC1tan (verktøyspissvinkel / 2) + (mindre radius), er programmet som følger.
VTOFH [verktøykompensasjonsnummer] = -VC1
VTOFD [verktøykompensasjonsnummer] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusverktøykompensasjonsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Når VC1 = kontaktradius, VC2 = (VC1-minor radius) / tan (verktøyspissvinkel / 2), er programmet som følger.
VTOFH (verktøykompensasjonsnummer) = -VC2
VTOFD (verktøykompensasjonsnummer) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusverktøykompensasjonsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når lengden på delfasingen er markert i Z-retningen, er VTOFH-programsegmentet "-VC1-faslengde Z-retningslengde"; når lengden på delfasingen er markert i horisontal retning, er VTOFD-programsegmentet "+VC1-fas horisontal lengde".
5.4 Programmeringseksempel på Heidenhain CNC-system
Når Q1=Z forhåndsinnstilt verdi, Q2=Q1tan(verktøyspissvinkel/2)+(mindre radius), Q3=Q2-verktøyradius, er programmet som følger.
VERKTØY “Verktøynummer/verktøynavn”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
Når Q1=kontaktradius, Q2=(VC1-minorradius)/tan(verktøyspissvinkel/2), Q3=Q1-verktøyradius, er programmet som følger.
VERKTØY “Verktøynummer/verktøynavn” 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
I programmet, når lengden på delens skråkant er merket i Z-retningen, er DL "-Q1-skrålengde Z-retningslengde"; når lengden på delfasingen er markert i horisontal retning, er DR "+Q3-fas horisontal lengde".
6. Sammenligning av behandlingstid
Banediagrammene og parametersammenligningene til de tre bearbeidingsmetodene er vist i tabell 5. Det kan ses at bruken av formingsvinkelfresen for konturprogrammering gir kortere bearbeidingstid og bedre overflatekvalitet.
Bruken av formingsvinkelfresere løser utfordringene i endefreslagprogrammering og kulefresoverflateprogrammering, inkludert behovet for dyktige operatører, redusert verktøylevetid og lav prosesseringseffektivitet. Ved å implementere effektive verktøyinnstillings- og programmeringsteknikker minimeres produksjonsforberedelsestiden, noe som fører til økt produksjonseffektivitet.
Hvis du vil vite mer, ta gjerne kontakt info@anebon.com
Anebons primære mål vil være å tilby deg våre kunder et seriøst og ansvarlig forretningsforhold, og gi personlig oppmerksomhet til dem alle for ny motedesign for OEM Shenzhen Precision Hardware Factory Custom FabricationCNC produksjonsprosess, presisjonpressstøpte deler av aluminium, prototyping tjeneste. Du kan finne den laveste prisen her. Her vil du også få gode kvalitetsprodukter og løsninger og fantastisk service! Du bør ikke nøle med å få tak i Anebon!
Innleggstid: 23. oktober 2024