Vinkelfräsar används ofta vid bearbetning av små lutande ytor och precisionskomponenter inom olika industrier. De är särskilt effektiva för uppgifter som fasning och gradning av arbetsstycken.
Användningen av formningsvinkelfräsar kan förklaras genom trigonometriska principer. Nedan presenterar vi flera exempel på programmering för vanliga CNC-system.
1. Förord
Vid faktisk tillverkning är det ofta nödvändigt att fasa av kanterna och hörnen på produkter. Detta kan vanligtvis åstadkommas med hjälp av tre bearbetningstekniker: programmering av pinnfrässkikt, programmering av kulfräsens ytor eller konturprogrammering av vinkelfräsar. Med pinnfrässkiktsprogrammering tenderar verktygsspetsen att slitas ut snabbt, vilket leder till en minskad verktygslivslängd [1]. Å andra sidan är ytprogrammering av kulskärare mindre effektiv, och både pinnfräs- och kulskärsmetoder kräver manuell makroprogrammering, vilket kräver en viss nivå av skicklighet av operatören.
Däremot kräver vinkelfräskonturprogrammering endast justeringar av verktygslängdkompensationen och radiekompenseringsvärdena inom konturfinbearbetningsprogrammet. Detta gör konturprogrammering av vinkelfräsar till den mest effektiva metoden av de tre. Men operatörer förlitar sig ofta på provskärning för att kalibrera verktyget. De bestämmer verktygslängden med hjälp av provskärningsmetoden för arbetsstycket i Z-riktning efter att ha antagit verktygsdiametern. Detta tillvägagångssätt är endast tillämpligt på en enskild produkt, vilket kräver omkalibrering vid byte till en annan produkt. Det finns alltså ett tydligt behov av förbättringar i både verktygskalibreringsprocessen och programmeringsmetoderna.
2. Introduktion av vanliga formningsvinkelfräsar
Figur 1 visar ett integrerat hårdmetallfasverktyg, som vanligtvis används för att grada och fasa konturkanterna på delar. Vanliga specifikationer är 60°, 90° och 120°.
Figur 1: Avfasningsfräs av hårdmetall i ett stycke
Figur 2 visar en integrerad vinkelpinnfräs, som ofta används för att bearbeta små koniska ytor med fasta vinklar i delarnas passande delar. Den vanligaste verktygsspetsvinkeln är mindre än 30°.
Figur 3 visar en vinkelfräs med stor diameter och vändskär, som ofta används för att bearbeta större lutande ytor av delar. Verktygsspetsens vinkel är 15° till 75° och kan anpassas.
3. Bestäm verktygsinställningsmetoden
De tre typerna av verktyg som nämns ovan använder verktygets bottenyta som referenspunkt för inställning. Z-axeln är fastställd som nollpunkt på verktygsmaskinen. Figur 4 visar den förinställda verktygsinställningspunkten i Z-riktningen.
Denna verktygsinställningsmetod hjälper till att bibehålla konsekvent verktygslängd i maskinen, vilket minimerar variationen och potentiella mänskliga fel i samband med provskärning av arbetsstycket.
4. Principanalys
Skärning innebär att överskottsmaterial avlägsnas från ett arbetsstycke för att skapa spån, vilket resulterar i ett arbetsstycke med en definierad geometrisk form, storlek och ytfinish. Det första steget i bearbetningsprocessen är att säkerställa att verktyget interagerar med arbetsstycket på avsett sätt, som illustreras i figur 5.
Figur 5 Avfasningsfräs i kontakt med arbetsstycket
Figur 5 visar att för att verktyget ska kunna komma i kontakt med arbetsstycket måste en specifik position tilldelas verktygsspetsen. Denna position representeras av både horisontella och vertikala koordinater på planet, såväl som verktygsdiametern och Z-axelns koordinater vid kontaktpunkten.
Dimensionsfördelningen för avfasningsverktyget i kontakt med delen visas i figur 6. Punkt A indikerar önskad position. Längden på linjen BC betecknas som LBC, medan längden på linjen AB betecknas som LAB. Här representerar LAB verktygets Z-axelkoordinat och LBC anger verktygets radie vid kontaktpunkten.
Vid praktisk bearbetning kan verktygets kontaktradie eller dess Z-koordinat förinställas initialt. Med tanke på att verktygsspetsens vinkel är fixerad, kan man genom att känna till ett av de förinställda värdena beräkning av det andra med hjälp av trigonometriska principer [3]. Formlerna är följande: LBC = LAB * tan(verktygsspetsvinkel/2) och LAB = LBC / tan(verktygsspetsvinkel/2).
Om vi till exempel använder en avfasningsfräs i ett stycke av hårdmetall, om vi antar att verktygets Z-koordinat är -2, kan vi bestämma kontaktradien för tre olika verktyg: kontaktradien för en 60° avfasningsfräs är 2 * tan(30°) ) = 1,155 mm, för en 90° avfasningsfräs är den 2 * brun(45°) = 2 mm, och för en 120° avfasningsfräs den är 2 * brun(60°) = 3,464 mm.
Omvänt, om vi antar att verktygskontaktradien är 4,5 mm, kan vi beräkna Z-koordinaterna för de tre verktygen: Z-koordinaten för 60° fasfräsen är 4,5 / tan(30°) = 7,794, för 90° fasningen fräsen är 4,5 / brun(45°) = 4,5, och för 120° fasfräs den är 4,5 / brun(60°) = 2,598.
Figur 7 illustrerar dimensionsfördelningen av vinkelfräsen i ett stycke i kontakt med delen. Till skillnad från avfasningsfräsen i ett stycke av hårdmetall har vinkelfräsen i ett stycke en mindre diameter vid spetsen, och verktygets kontaktradie ska beräknas som (LBC + verktygets mindre diameter / 2). Den specifika beräkningsmetoden beskrivs i detalj nedan.
Formeln för att beräkna verktygskontaktradien innebär att man använder längden (L), vinkeln (A), bredden (B) och tangenten för halva verktygsspetsvinkeln, summerad med halva mindre diametern. Omvänt innebär att erhålla Z-axelkoordinaten att man subtraherar hälften av den mindre diametern från verktygskontaktradien och dividerar resultatet med tangenten för halva verktygsspetsvinkeln. Om man till exempel använder en integrerad pinnfräs med specifika dimensioner, såsom en Z-axelkoordinat på -2 och en mindre diameter på 2 mm, kommer att ge distinkta kontaktradier för fasfräsar i olika vinklar: en 20° fräs ger en radie på 1,352 mm, en 15° fräs ger 1,263 mm, och en 10° fräs ger 1,175 mm.
Om vi betraktar ett scenario där verktygskontaktradien är inställd på 2,5 mm, kan motsvarande Z-axelkoordinater för fasfräsar av olika grader extrapoleras enligt följande: för 20° fräsen beräknas den till 8,506, för 15° skäraren till 11.394, och för 10°-skäraren en omfattande 17.145.
Denna metod är konsekvent tillämpbar över olika figurer eller exempel, vilket understryker det första steget att fastställa verktygets faktiska diameter. När man bestämmerCNC-bearbetningstrategi, beslutet mellan prioritering av den förinställda verktygsradien eller Z-axeljusteringen påverkas avaluminiumkomponents design. I scenarier där komponenten uppvisar en stegvis funktion, blir det absolut nödvändigt att undvika störningar på arbetsstycket genom att justera Z-koordinaten. Omvänt, för delar som saknar stegvisa egenskaper, är det fördelaktigt att välja en större verktygskontaktradie, vilket främjar överlägsen ytfinish eller förbättrad bearbetningseffektivitet.
Beslut om justering av verktygsradien kontra förstärkning av Z-matningshastigheten baseras på specifika krav för fas- och fasavstånd som anges på detaljens ritning.
5. Programmeringsexempel
Från analysen av principerna för beräkning av verktygets kontaktpunkt är det uppenbart att när man använder en formningsvinkelfräs för att bearbeta lutande ytor, är det tillräckligt att fastställa verktygsspetsvinkeln, verktygets mindre radie och antingen Z-axeln verktygsinställningsvärdet eller den förinställda verktygsradien.
Följande avsnitt beskriver variabeltilldelningarna för FANUC #1, #2, Siemens CNC-system R1, R2, Okuma CNC-system VC1, VC2 och Heidenhain-systemet Q1, Q2, Q3. Den visar hur man programmerar specifika komponenter med den programmerbara parameterinmatningsmetoden för varje CNC-system. Inmatningsformaten för de programmerbara parametrarna för CNC-systemen FANUC, Siemens, Okuma och Heidenhain beskrivs i tabellerna 1 till 4.
Notera:P anger verktygskompensationsnumret, medan R anger verktygskompensationsvärdet i absolut kommandoläge (G90).
Den här artikeln använder två programmeringsmetoder: sekvensnummer 2 och sekvensnummer 3. Z-axelns koordinater använder verktygslängdsslitagekompensationsmetoden, medan verktygskontaktradien tillämpar verktygsradiegeometrikompensationsmetoden.
Notera:I instruktionsformatet betyder "2" verktygsnumret, medan "1" betecknar verktygets kantnummer.
Den här artikeln använder två programmeringsmetoder, specifikt serienummer 2 och serienummer 3, där Z-axelns koordinat- och verktygskontaktradiekompensationsmetoder förblir överensstämmande med de tidigare nämnda.
Heidenhains CNC-system möjliggör direkta justeringar av verktygslängden och radien efter att verktyget har valts. DL1 representerar verktygslängden ökad med 1 mm, medan DL-1 anger verktygslängden minskad med 1 mm. Principen för att använda DR överensstämmer med de tidigare nämnda metoderna.
För demonstrationsändamål kommer alla CNC-system att använda en φ40mm cirkel som exempel för konturprogrammering. Programmeringsexemplet finns nedan.
5.1 Fanuc CNC-system programmeringsexempel
När #1 är inställt på det förinställda värdet i Z-riktningen, #2 = #1*tan (verktygsspetsvinkel/2) + (mindre radie), och programmet är som följer.
G10L11P (längdverktygskompensationsnummer) R-#1
G10L12P (radius verktygskompensationsnummer) R#2
G0X25Y10G43H (längdverktygskompensationsnummer) Z0G01
G41D (radius verktygskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
När #1 är inställd på kontaktradien, #2 = [kontaktradie - mindre radie]/tan (verktygsspetsvinkel/2), och programmet är som följer.
G10L11P (längdverktygskompensationsnummer) R-#2
G10L12P (radiusverktygskompensationsnummer) R#1
G0X25Y10G43H (längdverktygskompensationsnummer) Z0
G01G41D (radiusverktygskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, när längden på delens lutande yta är markerad i Z-riktningen, är R i G10L11-programsegmentet "-#1-lutande yta Z-riktningslängd"; när längden på detaljens lutande yta är markerad i horisontell riktning, är R i programsegmentet G10L12 "+#1-lutande yta horisontell längd".
5.2 Exempel på programmering av Siemens CNC-system
När R1=Z förinställt värde, R2=R1tan(verktygsspetsvinkel/2)+(mindre radie), är programmet som följer.
TC_DP12[verktygsnummer, verktygskantnummer]=-R1
TC_DP6[verktygsnummer, verktygskantnummer]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D(radieverktygskompensationsnummer)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
När R1=kontaktradie, R2=[R1-minorradie]/tan(verktygsspetsvinkel/2), är programmet som följer.
TC_DP12[verktygsnummer, skärkantsnummer]=-R2
TC_DP6[verktygsnummer, skärkantsnummer]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (radiusverktygskompensationsnummer) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, när längden på delfasningen är markerad i Z-riktningen, är TC_DP12-programsegmentet "-R1-faslängd i Z-riktningen"; när längden på delen avfasning är markerad i horisontell riktning, är TC_DP6-programsegmentet "+R1-fas horisontell längd".
5.3 Okuma CNC-system programmeringsexempel När VC1 = Z förinställt värde, VC2 = VC1tan (verktygsspetsvinkel / 2) + (mindre radie), är programmet som följer.
VTOFH [verktygskompensationsnummer] = -VC1
VTOFD [verktygskompensationsnummer] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusverktygskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
När VC1 = kontaktradie, VC2 = (VC1-minorradie) / tan (verktygsspetsvinkel / 2), är programmet som följer.
VTOFH (verktygskompensationsnummer) = -VC2
VTOFD (verktygskompensationsnummer) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusverktygskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, när längden på delfasningen är markerad i Z-riktningen, är VTOFH-programsegmentet "-VC1-faslängd i Z-riktningen"; när längden på delfasningen är markerad i horisontell riktning är VTOFD-programsegmentet "+VC1-fas horisontell längd".
5.4 Programmeringsexempel på Heidenhain CNC-system
När Q1=Z förinställt värde, Q2=Q1tan(verktygsspetsvinkel/2)+(mindre radie), Q3=Q2-verktygsradie, är programmet som följer.
VERKTYG “Verktygsnummer/verktygsnamn”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
När Q1=kontaktradie, Q2=(VC1-minorradie)/tan(verktygsspetsvinkel/2), Q3=Q1-verktygsradie, är programmet som följer.
VERKTYG “Verktygsnummer/verktygsnamn” 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, när längden på delens fasning är markerad i Z-riktningen, är DL "-Q1-faslängd i Z-riktning"; när längden på delen avfasning är markerad i horisontell riktning är DR "+Q3-fas horisontell längd".
6. Jämförelse av handläggningstid
Bandiagrammen och parameterjämförelserna för de tre bearbetningsmetoderna visas i Tabell 5. Det kan ses att användningen av formningsvinkelfräsen för konturprogrammering resulterar i kortare bearbetningstid och bättre ytkvalitet.
Användningen av formningsvinkelfräsar tar itu med utmaningarna vid programmering av pinnfrässkikt och ytprogrammering av kulfräsar, inklusive behovet av mycket skickliga operatörer, minskad verktygslivslängd och låg bearbetningseffektivitet. Genom att implementera effektiva verktygsinställnings- och programmeringstekniker minimeras produktionsförberedelsetiden, vilket leder till ökad produktionseffektivitet.
Vill du veta mer är du välkommen att kontakta info@anebon.com
Anebons primära mål kommer att vara att erbjuda dig våra kunder en seriös och ansvarsfull företagsrelation, ge personlig uppmärksamhet till dem alla för ny modedesign för OEM Shenzhen Precision Hardware Factory Custom FabricationCNC tillverkningsprocess, precisionpressgjutna delar av aluminium, prototyptjänst. Du kan hitta det lägsta priset här. Dessutom kommer du att få bra kvalitetsprodukter och lösningar och fantastisk service här! Du ska inte dra dig för att få tag på Anebon!
Posttid: 2024-okt-23