Ведмидь П. Основы NX CAM-М-ДМК Пресс-2012-216с. Основы nx cam
 Скачать 22.4 Mb.
|
|
Глава 16. 5- осевая непрерывная обработка При этом виде обработки поворотные движения выполняются в процессе резания. Таким об- разом, кадр УП при 5-осевой непрерывной обработке содержит до 5 координат. Традиционно подобные операции требуются при обработке турбинных лопаток, крыльчаток, шнеков, винтов и других типов изделий сложной конфигурации. Ось инструмента в таких проек- тах различным образом связана с геометрией обрабатываемой модели или другими объектами (по нормали к поверхности, под углом к поверхности, к точке, линии и т. д.). Отдельно выделяют операции, где обработка стенок осуществляется боковой стороной фрезы. Также существуют операции, где инструмент может автоматически отклоняться от стенки обрабатываемого изде- лия; подобные операции востребованы при изготовлении оснастки. В NX возможно использова- ние так называемых управляющих поверхностей, которые не являются обрабатываемыми. Все эти случаи и рассмотрим в данной главе. Операции 5-осевой непрерывной обработки собраны в отдельную вкладку – тип mill_multi_ axis (рис. 16.1). Основной операцией является Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR (1); в зависимости от метода управления эти операции могут сильно отличаться друг от друга. Опе- рация Переменная по потоку – VARIABLE_STREAMLINE (2) является разновидностью операции VARIABLE_CONTOUR, но из-за высокой востребованности рассмотрим ее отдельно. Эти опера- ции похожи на операции FIXED_CONTOUR и STREAMLINE, которые обсуждались в главах 10 и 11, в основе лежит идея проецирования управляющей геометрии на обрабатываемую (рис. 10.2). Однако там вектор проекции был направлен по оси Z обычно, а в этом случае вариантов про- ецирования больше. Операция Профиль по контуру – CONTOUR_PROFILE (3) служит для обра- ботки линейчатых поверхностей боковой стороной фрезы. Операция 5-осевая по Z-уровням – ZLEVER_5AXIS (4) обеспечивает обработку с постоянной Z, но с возможностью отклонения оси инструмента от стенки. Все эти операции можно назвать высокоуровневыми. Существуют еще низкоуровневые операции: Последовательное фрезерование – SEQUENTIAL_ MILL (5) и Общее перемещение – GENERIC_MOTION (6). Эти операции состоят из подопераций, и на каж- дом шаге задаются позиция и ориентация инстру- мента. Операции довольно трудоемки и исполь- зуются тогда, когда не удается получить нужный результат с помощью высокоуровневых операций. Низкоуровневые операции в данной книге не рас- сматриваются. Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR В начале главы 10 было дано понятие контурных операций и приведена поясняющая схе- ма. Схема верна и для операций типа Переменный контур. Только ось инструмента в этой операции меняется в процессе резания и может задаваться различными способами; вектор проекции шаблона также может задаваться различными способами. Рисунок 16.1 1 2 3 4 5 6 165 Управляющая поверхность Метод управления Управляющая поверхность наибо- лее часто используется в 5-осевой непрерывной обработ- ке, когда требуется задать ориентацию оси инструмента относительно нормали к обрабатываемой поверхности. К изделиям такого типа относятся турбинные лопатки, винты, шнеки и др. Откройте пример vx_0mm_setup_1.prt. В примере уже создан инструмент – шаровая фреза; такие фрезы чаще используются на 5-осевых операциях. Наша задача – обработать верхнюю поверхность. Пример прост и удобен для описания параметров опе- рации. Выполните команду создания операции VARIABLE_CONTOUR – появится диалоговое окно операции (рис. 16.2). Переключите метод управления на значение Управляющая поверхность (1). Это наиболее мощный и вос- требованный метод в этой операции. При переключении метода управления сразу же откроется диалого- вое окно задания управляющей геометрии (рис. 16.3). Выполните команду Задать управляющую гео- метрию (2) и укажите верхнюю криволинейную поверхность нашей модели. Нажмите ОК дважды, чтобы вернуться в основное диалоговое окно. Повторно в диалоговое окно задания управляющей геометрии можно войти, нажав значок с изображением ключика рядом с методом управления. Рисунок 16.2 1 3 5 4 Рисунок 16.3 2 9 8 10 7 Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR 5-осевая непрерывная обработка 166 В основном диалоговом окне Вектор проекции (3) установите значение Задать вектор и выберите на- правление –Z, Ось инструмента (4) установите По нормали к ОП (ОП – обрабатываемая поверхность). Различные параметры операции разберем далее, а сейчас для наглядности включим отображение инструмента при рисовании траектории. Эта возможность часто используется именно для 5-осевых опе- раций. Выполните команду Изменить отображение (5), задайте для параметра отображения Инструмента (6 на рис. 16.4) значение 3D, а в поле Частота укажите значение 10. Это означает, что инструмент будет ото- бражаться не в каждой точке, а в каждой 10-й точке (это более наглядно). Нажмите ОК в этом диалоговом окне и Генерировать – в основном диалоговом окне. Траектория будет рассчитана и отрисована вместе с инструментом (рис. 16.5). Выполните анимацию траектории (без съема материала). Инструмент в каждой точке поверхности располагается по нормали к поверхности. Нажмите ОК, чтобы сохранить траекторию в навигаторе операций. Разберем параметры диалогового окна задания управляющей геометрии. Шаблон резания (7) нам уже знаком; создайте копию операции и в копии измените его на ZIG. Генерируйте операцию (рис. 16.6). Теперь в траектории соблюдается направление резания, переходы между проходами осуществляются с подъемом на высоте безопасности. Направление проходов или стартовый угол можно сменить, выполнив команду Направление резания (8). Рисунок 16.5 Рисунок 16.6 Рисунок 16.4 6 167 Создайте копию операции и в копии откройте диалоговое окно задания управляющей геометрии. Выполни- те команду Направление резания. На управляющей геометрии будут отображены 8 стрелочек – по 2 стре- лочки в каждом из углов (рис. 16.7). Выбором стрелки вы определяете и угол, и направление проходов. Выберите в углу, ближайшем к началу координат, стрелку, идущую в направлении оси Y. Генерируйте операцию; результат показан на рис. 16.8. Можно обрабатывать только часть управляющей геометрии. Для этого используется параметр Область резания (9), задаваемый через процент поверхности. Снова сделайте копию первой операции, назовите ее VARIABLE_CONTOUR_PERCENT, в копии откройте диалоговое окно задания управляющей геометрии и переключите Область резания на значение Процент поверхности (даже если это значение установле- но, выберите его заново). Появится диалоговое окно (рис. 16.9). Параметры этого диалогового окна задают: первые два – начало и конец первого прохода в процентах от реальной геометрии (0–100 – это полный проход), следующие два – начало и конец последнего прохода, последние два – позицию первого и последнего проходов в поперечном направлении. Задайте значения, как на рисунке; траектория будет выглядеть, как на рис. 16.10. Обратите внимание, что заданное ко- личество проходов расположилось на ука- занном участке, но шаг уменьшился. Ино- гда полезно задать начальный и конечный Рисунок 16.7 Рисунок 16.8 Рисунок 16.9 Рисунок 16.10 Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR 5-осевая непрерывная обработка 168 проходы одним и тем же числом, а число проходов 0, и вы получите одиночный проход. Этот слу- чай мы рассмотрим при обработке лопатки. Параметр Сменить сторону (10) используется, если инструмент подходит к поверхности с дру- гой стороны и необходимо сменить сторону. В нашем примере управляющая поверхность – это грань твердого тела, и сторона материала определяется правильно. В случае работы с листовыми телами (поверхностями) этот параметр полезен. Ориентация инструмента Ориентация инструмента по нормали к поверхности имеет и некоторые недостатки. В частности, для шаровых фрез скорость резания при вершине инструмента равна 0, что отрицательно сказыва- ется на условиях резания. Поэтому часто используют ориентацию инструмента относительно норма- ли, но с учетом двух углов: Угла опережения и Угла отклонения. Угол опережения – это угол между осью инструмента и нормалью к поверхности в точке контакта. Он измеряется в плоскости, образо- ванной векторами нормали и направлением подачи (рис. 16.11). Обратите внимание, что траектория (след вершины инструмента) не лежит на поверхности, т. е. вершина выведена из контакта с деталью. Сделайте копию первой операции, задайте ось инструмента Под углом к ОП. Появится диалоговое окно задания углов (рис. 16.12). NX может работать с диапазоном допустимых углов, сглаживая резкие колебания оси инструмента. Для наглядности зададим фик- сированный угол опережения 30 градусов. Задайте значения, как показано на рисунке. Также для наглядности оставим только один проход. Для этого в диа- логовом окне параметров управляющей поверхности Область реза- ния задайте через Процент поверхности и установите Начальный и Конечный проход 0 %. Число перемещений по шагу задайте0 (при значении 1 у нас будет один проход в начале диапазона и один вконце; поскольку начало и конец диапазона в нашем случае совпа- дают, достаточно только одного прохода). Генерируйте операцию. Рисунок 16.11 Рисунок 16.12 169 Такой подход используется и для реальных задач, например для обработки скругления ин- струментом с радиусом, равным радиусу скругления. Рассмотрим это на примере обработки лопатки. Другой способ выведения вершины инструмента из зоны резания – задание угла отклоне- ния; он измеряется в плоскости, перпендикулярной направлению подачи. Обычно использует- ся один из углов в зависимости от расположения препят- ствий в зоне обработки. Различные виды ориентации оси инструмента показаны на рис. 16.13. Для метода управления Управляющая по- верхность список видов ориентации наибольший. Часть методов недоступна для других методов управления. Выше уже рассматривались два метода: По нормали к ОП и Под углом к ОП. На данном примере мы рассмотрим еще ори- ентацию инструмента для 4-осевой обработки, но с исполь- зованием нормали к ОП. Рис. 16.14 показывает ту же траекторию, что и на рис. 16.11, но в другой плоскости (только одна строчка). На ри- сунке видно, что инструмент отклоняется от направления движения вбок, следуя за нормалью к поверхности. Это 5-осевой случай. В случае, если станок не имеет пятой оси, но имеется потребность работать относительно нормали к поверхности, можно использовать ориентацию инстру- мента 4-осевая нормально к ОП. В этом случае будет по- казано дополнительное диалоговое окно для задания оси вращения (рис. 16.15), где необходимо задать направле- ние поворотной оси станка. На рис. 16.16 показана 4-осе- вая траектория; при этом ось вращения задана как ось Y. Математически это выглядит так: сначала определяется 5-осевая ориентация инструмента, далее вектор оси про- ецируется в плоскость, перпендикулярную оси вращения и проходящую через точку контакта. Рисунок 16.16 Рисунок 16.15 Рисунок 16.13 Рисунок 16.14 Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR 5-осевая непрерывная обработка 170 Аналогично работает и 4-осевая под углом к ОП. Ориентация 2-ная 4-осевая по ОП используется с шаблоном Зигзаг и позволяет задавать разные углы опережения и отклонения для ходов ЗИГ и ЗАГ. Сохраните пример и закройте его. Теперь от абстрактного примера перейдем к реальным деталям. Обработка лопатки При обработке лопатки различают обработку центральной части пера лопатки, обработку хвостовика и бандажа, доработку пера лопатки вблизи хвостовика и бандажа меньшим инстру- ментом и доработку радиуса скругления пера и хвостовика. Все эти виды обработки можно реа- лизовать операцией VARIABLE_CONTOUR с методом управления Управляющая поверхность. Откройте пример blade_setup_1.prt, в навигаторе операций выберите операцию VARIABLE_CONTOUR_ZIG (рис. 16.17). Эта операция обрабатывает центральную части пера лопатки. Инструмент имеет радиус боль- ше, чем радиус скругления пера и хвостовика. Рассмотрим параметры этой операции. Перо лопатки образовано двумя гранями (1 и 2 на рис. 16.18). В диалоговом окне задания управляющей геометрии эти грани отображены в списке (рис. 16.19). Грань 2 выбрана и потому подсвечена в графической области. Операция допускает использование нескольких управляющих поверхностей, но накладывает на них некоторые ограничения. Эти поверхности должны образовывать регулярную сетку и иметь общие ребра. Чаще используются поверхности, образующие одну строку, как в данном случае. Также важно заметить, что наши две грани образовали замкнутую управля- ющую геометрию. Команда Начать следующую строку (3) используется для задания следующих строк поверхностей, примыкающих к первой строке. Ось инструмента задана По нормали к ОП (позже изменим эту установку). Подробнее разберем вектор проекции. Вектор проекции в данном случае не может быть фиксированным, как в предыдущем примере, так как необходимо обработать замкнутую поверхность со всех сторон. Наилучший результат дает значе- ние По направлению к управляющей (рис. 16.20). Управляющая (УП) и обрабатываемая поверхности (ОП) в данном случае совпадают. Опция По направлению к управляющей похожа на Нормально УП, т. е. проецирование осуществляется по нормали к поверхности в точке контакта, но проецирование идет с небольшого расстояния, что обычно дает лучший результат. Так как используется инструмент с радиусом, большим радиуса скругления пера (ради по- вышения производительности), то из области обработки исключаем области пера лопатки, при- мыкающие к радиусу. Теоретически необходимо исключить области шириной, равной радиусу Рисунок 16.17 Рисунок 16.18 2 1 171 инструмента, но поскольку обработка разных областей обычно осуществляется с перекрытием, эту ширину можно задать приблизительно. Проще всего это сделать, задав область через Про- цент поверхности; в данном случае задана обработка от 10 до 90 %. Теперь поговорим о шаблоне резания. В этой операции применен шаблон ZIG, чтобы резание на каждом витке осуществлялось в одну сторону. Для замкнутых поверхностей так обычно и де- лается. На каждом проходе (витке) заданы подвод и отвод по дуге, переход между проходами задан сглаженным движением. Часто нежелательно, чтобы инструмент прерывал контакт с материалом при обработке. Рас- смотрим следующую операцию – VARIABLE_CONTOUR_ZIG2. Она отличается только вспомога- тельными перемещениями (параметрами без резания). Врезание по дуге задано только для первого прохода (рис. 16.21) – в группе Начальное (1), для открытой области врезание подавлено (2). Переход задан Прямо, в результате переход меж- ду проходами осуществляется по поверхности (3 на рис. 16.22). Однако и в этом случае имеются недостатки: например, может оставаться риска на поверхности. Наилучший результат дает винтовой (спиральный) шаблон (рис. 16.23). Траектория VARIABLE_ CONTOUR_SPIRAL показана на рис. 16.24, модель дана в каркасном виде для наглядности. Рисунок 16.20 Рисунок 16.19 3 Рисунок 16.21 2 1 Рисунок 16.22 Рисунок 16.23 3 Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR 5-осевая непрерывная обработка 172 Другая задача при обработке лопаток – обработка радиуса скругления пера и хвостовика. Для этого используется та же операция. Выберите операцию VARCONTOUR_FILLET и выполните ее верификацию (рис. 16.25). Откройте диалого- вое окно операции. Основные отличия от предыдущего случая состоят в том, что при задании Процента поверхности (рис.16.26) Начальный и Конечный проход равен 50 % (1), Число перемещений по шагу равно 0 (2). Ось инструмента задана просто По нормали к УП; уменьшить или увеличить угол можно, просто изменив значение образующей при задании процента поверхности. Попробуйте 50 и 70 %. Внешние управляющие поверхности В ряде случаев обрабатываемые и управляющие поверхности не совпадают. Управляющие поверхности (УП) создаются специально для задания шаблона резания и ориентации инстру- мента. Лучше всего проиллюстрировать это на примере лопатки. Рисунок 16.25 Рисунок 16.26 1 2 Рисунок 16.24 173 В нашем примере включите слой 5; вспомогательные поверхности этого слоя (рис. 16.27) будем использо- вать как управляющие. Дадим некоторые пояснения по их созданию. Сначала созданы две координатные плоскос- ти (1), отстоящие от концов пера лопатки на величину радиуса инструмента, который мы будем использовать для предварительной обработки (обычно этот радиус больше радиуса скругления пера и хвостовика). Далее получены сечения координатных плоскостей и пера лопатки. Далее по одной из координатных плоскостей создан эскиз, и в нем построено новое упрощенное сечение (в данном случае оно состоит из 4 сопряженных дуг); затем это сечение вытянуто до другой координатной плоскости. Использование такой управляющей поверхности (2) дает су- щественно более качественную траекторию, если исходное перо содержит волны, негладкости или дефекты построения, вызывающие резкие колебания нормали, а значит, и оси инструмен- та, которая обычно с этой нормалью связана (что особенно актуально при работе с импортированной из других систем геометрией). Второй плюс использования такой поверхнос- ти со стоит в отсутствии подбора начального и конечного проходов при задании области обработки через процент поверхности (теперь можно работать в диапазоне от 0 до 100 %). Третий плюс связан с точностью расчета, и огибание кромок большего радиуса дает лучший результат, чем для кромок малого радиуса пера лопатки. Еще один плюс – воз- можность использования скругленных (не шаровых) фрез, которые более производительны, но и более чувствительны к ка честву управляющей поверхности. Рисунок 16.28 соотносится с рис. 16.13, чтобы дать возможность сопоставить методы ориентации инструмен- та относительно обрабатываемой поверхности (ОП), рас- смотренные ранее, а также управляющей поверхности (УП). Они практически идентичны (исключение состав- ляет метод Вдоль УП, который мы рассмотрим на другом примере). Рисунок 16.27 2 1 3 Рисунок 16.28 Операция Переменный контур – VARIABLE_CONTOUR 5-осевая непрерывная обработка 174 Однопроходный вариант траектории показан на рис. 16.29. В примере она сохранена под именем VARIABLE_CONTOUR_SINGLE-DRIVE. В операции использована сборная фреза со сменными пластинами, ко торая работает с углом опережения 20°. Поверхность 3 на рис 16.27 используется для обработки торца хвостовика. Она построена на основе общего ребра скругления и торца хвостовика путем смещения этой кривой по грани. По двум кривым создана новая поверхность. Траектория показана на рис. 16.30, диалоговое окно операции – на рис. 16.31. Обратите внимание, что родительской геометрической группой (1) является MCS_MILL (а не WORKPIECE, как в других операциях) и не горит фонарик около команды Деталь. Это сделано для того, чтобы исключить проецирование на деталь: у нас не везде возможно проецирование при использовании такой УП. Шаблон резания не проецируется и совпадает с траекторией. Часть движений инструмента осуществляется по воз- духу, но траектория очень гладкая, что в большинстве случаев предпочтительнее. Ориентация оси инстру- мента – под углом к УП, угол наклона оси инструмента относи- тельно нормали – 70°. Операция в примере сохранена под именем VARCONTOUR_ONLY_DRIVE. Обработка винта Еще один вид изделий, где часто используется операция VARIABLE_CONTOUR, – это винты, шнеки и т. п. Откройте пример gear_setup_1.prt. Выберите операцию VARIABLE_CONTOUR (рис. 16.32). Диалоговое окно операции показывать не будем – все установки аналогичны случаю с обработкой лопатки. Обра- тите внимание, что управляющая поверхность в этом случае не замкнута и используется шаблон ZIG. Движения между рабочими ходами осуществляются на высоте безопасности. Ранее говорилось, что объект безопасности (или Зазор) за- дается в геометрической группе MCS_MILL. В 3-осевой об- работке речь шла в основном о плоскости безопасности. В 5-осевой обработке объектом безопасности может быть не только плоскость (рис. 16.33); в данном случае используется Рисунок 16.31 1 2 3 Рисунок 16.29 Рисунок 16.30 175 Цилиндр безопасности. Ускоренные перемещения, показанные красным на рис. 16.32, как раз и выполняются по цилиндру безопасности. Вторая операция в этом примере, VARICONTOUR_BOTTOM – это одиночный проход по дну впадины винта (рис. 16.34). В ней использован тот же подход, что и для обработки скругления лопатки. Операция 5-осевая вдоль потока – VARIABLE_STREAMLINE 3-осевая операция STREAMLINE была рассмотрена в главе 11; в этом разделе рассмотрим ее 5-осевой эквивалент. В отличие от операции VARIABLE_CONTOUR эта операция не требует упоря- доченной сетки граней и нечувствительна к способу построения управляющей поверхности, что позволяет более гибко задавать область резания. Рисунок 16.32 Рисунок 16.33 Рисунок 16.34 Операция 5-осевая вдоль потока – VARIABLE_STREAMLINE 5-осевая непрерывная обработка 176 Откройте пример varstream_setup_1.prt. Необходимо выполнить чистовую обработку стенок криволи- нейного канала (рис. 16.35). В примере имеются три операции с различными параметрами. Выберите операцию VARSTREAMLINE_ONLY_STREAM, откройте диалоговое окно операции (рис. 16.36). В нем задана область резания (1) путем выбора всех граней канала, Метод управления – Вдоль потока (2). Вектор проекции – По направлению к управляющей (3). Ось инструмента задана значением К точке (4). При такой ориентации ось инструмента всегда смотрит в заданную точку. Координаты точки приходится подбирать для возможности доступа инструмента к обрабатываемым поверхностям. Все три операции имеют эти установки, отличия состоят в параметрах метода управления. В этой операции кривые потока определены автоматически по области резания. Откройте диалоговое окно параметров метода управ- ления. В графической области будет отображен Шаблон управления (рис. 16.37); шаблон задан двумя кривыми потока. Траектория в этом случае не совсем гладкая, так как шаблон не прилегает к обрабаты- ваемым поверхностям. Траекторию можно существенно улучшить, задав кривые поперечных сечений. Это и сделано в операции VARSTREAMLINE_ WITH_CROSS, шаблон управления показан на рис. 16.38. Из рисунка видно, что, помимо двух кривых потока, заданы 6 по- перечных кривых (видно по наличию мар- керов); это обеспечило лучшее прилегание шаблона к поверхности. В диалоговом окне параметров метода управления все эти кривые отображены в соответствую- щих списках. Управление ими аналогично 3-осевой операции STREAMLINE. Операция VARSTREAMLINE_SPIRAL ис- пользует спиральный шаблон резания, что дает наилучший результат в данном случае. Рисунок 16.37 Рисунок 16.35 Рисунок 16.36 1 2 3 4 177 Обработка лопатки (продолжение) Операция VARIABLE_STREAMLINE может использоваться и для обработки лопаток. Часто ее ис- пользование даже предпочтительнее, так как проще в управлении. Откройте уже знакомый нам пример blade_setup_1.prt. В операции STREAMLINE_BLADE_NOBALL применены линии потока, как на рис. 16.39. Эта операция позволила использовать не шаровый инструмент без допол- нительных построений (рис. 16.40). И наконец, обработка торца хвостовика может выполняться по двум кривым, заданным как кривые потока (рис. 16.41), что также не требует создания управляющей поверх- ности. Результат будет аналогичен показанному на рис. 16.30, но получен он будет заметно быстрее. Рисунок 16.38 Рисунок 16.39 Операция 5-осевая вдоль потока – VARIABLE_STREAMLINE 5-осевая непрерывная обработка 178 Рисунок 16.40 Рисунок 16.41 Также важно, что операции VARIABLE_CONTOUR и VARIABLE_STREAMLINE используют разные расчетные алгоритмы, что позволяет выбрать лучший результат в том или ином случае. |