Ведмидь П. Основы NX CAM-М-ДМК Пресс-2012-216с. Основы nx cam
 Скачать 22.4 Mb.
|
|
Глава 10. 3- осевое фрезерование : контурные операции До сих пор рассматривались операции, больше характерные для призматических деталей. В этой главе упор будет сделан на обработку криволинейных поверхностей с использованием 3-координатной обработки. Такой вид обработки очень востребован для изготовления формо- образующих элементов оснастки – пресс-форм и штампов. Примером подобных деталей может служить пуансон, показанный на рис. 10.1. Прежде чем начать обзор контурных операций, приведем общую схему их работы (рис. 10.2). Контурные операции используют управляющую геометрию, которая задается самыми различными объектами (поверхностями, кривыми/ребрами, точками и др.). На основе управляющей геометрии система формирует набор точек, назовем их Массивом управляющих точек или Управляющим шаблоном. Далее поочередно в эти точки помещается инструмент и проецируется вдоль заданно- го направления на обрабатываемую геометрию (деталь). В процессе проецирования осуществля- ется поиск точки контакта инструмента с деталью. В траекторию движения инструмента (и далее в управляющую программу) выводится центральная точка инструмента. Эти точки и формируют траекторию. Важно понимать, что они не обязательно лежат на обрабатываемой геометрии. Про- ецирование может выполняться различными способами (подробно оно рассмотрено в главах 16 и 17, посвященных 5-осевой непрерывной обработке). В 3-осевой обработке ось инструмента обычно параллельна оси Z и проецирование чаще выполняется вдоль оси Z. Эти операции еще на- зывают «операциями с фиксированной осью инструмента» (отсюда и префикс FIXED в их названии). Команды контурных операций с фиксированной осью инструмента находятся в группе mill_ contour (рис. 10.3). Фактически это одна операция с различными способами формирования управ- ляющей геометрии. Всего команд девять: Рисунок 10.1 Рисунок 10.2 107 1 – FIXED_CONTOUR – базовая контурная операция с фик- сированной осью инструмента; 2, 3 – CONTOUR_AREA, CONTOUR_SURFACE_AREA – вари- ант операции, где управляющая геометрия задается облас- тью обработки или управляющими поверхностями; 4 – STREAMLINE – вариант операции, где управляющая геометрия обычно также является областью обработки, но на основе этой геометрии формируются так называемые линии потока; 5, 6 – CONTOUR_AREA_NON_STEEP, CONTOUR_AREA_DIR_STEEP, операция CONTOUR_AREA с вклю- ченным функционалом выделения ненаклонных и наклонных участков соответственно; 7, 8, 9 – FLOWCUT_SINGLE, FLOWCUT_MULTIPLE, FLOWCUT_REF_TOOL – операции поиска и до- работки вогнутых углов на детали. Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA Операция FIXED_CONTOUR с методом управления Область обработки (и операция CONTOUR_ AREA, что то же самое) предназначены для 3-осевой чистовой обработки криволинейных поверх- ностей. В основном эти операции используются при обработке формообразующих поверхностей штампов и пресс-форм. Откройте пример surf_area7_setup_1.prt. В нем уже созданы инструменты и черновая операция обра- ботки. Выполните команду создания операции FIXED_CONTOUR, геометрические группы задайте, как на рис. 10.4, и нажмите ОК. Появится диалоговое окно операции (рис. 10.5). Обратите внимание, что в группе Геоме- трия отсутствует заготовка, т. е. операция является чистовой или получистовой. Однако она мо- жет учитывать ЗвПО, что мы рассмотрим позже. Главная осо- бенность этой операции – это Метод управления (1). Метод управления определяет тип управляющей геометрии; при его переключении диалоговое окно будет отображать параметры управления, характерные для выбранного метода. Рядом со списком методов расположена команда с изображением клю- чика (2), при нажатии на которую появляется новое диалого- вое окно с параметрами конкретного метода. Эти окна могут сильно отличаться друг от друга. Методы управления (рис. 10.6) можно сопоставить с ко- мандами операций на рис. 10.3, обозначим их теми же цифра- ми. Например, операция с методом управления Область обра- ботки соответствует команде CONTOUR_AREA (2 на рис. 10.3). Таким образом, для наиболее употребляемых методов управ- ления созданы команды с вариантами операции с предуста- новленным методом и рядом параметров. Переключите Метод управления на Область обработки. Это наибо- лее употребляемый метод в 3-осевой обработке. Так как меняется метод управления, появляется сообщение-преду преж- дение. Нажмите ОК. Откроется диалоговое окно параметров ме тода; рассмотрим их позже, а пока нажмите ОК. Сгенерируйте операцию. Рисунок 10.3 1 2 3 4 5 6 9 8 7 Рисунок 10.4 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA 3-осевое фрезерование: контурные операции 108 Область обработки обычно задается в геометрической группе Область резания (3). Если она не задана, то вся геометрия, заданная в WORKPIECE, используется. В нашем случае инструмент пытается обрабатывать и вертикальные стенки. Задайте область резания. Выберите все поверхности, как на рис. 10.7 (лучше использовать выбор рамкой). Нажми- те ОК и сгенерируйте операцию. Результат показан на рис. 10.8 (имя FIXED_CONTOUR; оно понадобится нам для дальнейшего изложения). Обратите внимание, что траектория имеет только одно врезание и один отвод, переходы между строчками осу- ществляются по поверхности без подъема. Такая траекто- рия имеет минимум холостых ходов. Рисунок 10.7 Рисунок 10.8 Рисунок 10.6 1 2 3 4 7 – 9 Рисунок 10.5 1 2 3 109 Теперь разберем параметры метода обработки. Выполните команду с ключиком рядом со списком мето- дов. Появится новое диалоговое окно (рис. 10.9). Группа параметров Настройки управления – это шаблон резания и его параметры (это очень похоже на шаблоны в операциях CAVITY_MILL и FACE_MILL, которые были рассмотрены ранее, однако имеются особенности). В нижней части диалогового окна в группе Просмотр доступна команда Отобразить. В реальности при 3-осевой обработке ей пользуются редко, но в учебных целях нам она полезна. Задайте Шаг проходов равным 3 мм (1 на рис. 10.9). Выполните команду Отобразить (2). Шаблон резания отрисовывается в плоскости XY, т. е. до проецирования на обрабатываемую геометрию (рис. 10.10). О проецировании говорилось в самом начале главы. Деталь на рисунке показана полупрозрачной для наглядности. В верхней части диалогового окна имеются параметры для управления наклонами (3). Они применяются для выделения на модели крутых и пологих участков. В этом примере они не исполь- зуются. Шаблонов резания в этой операции больше (рис. 10.11), но наиболее употребимые – это уже зна- комые нам Зигзаг, Зиг, Вдоль периферии, Профиль. Концентрические и радиальные шаблоны полезны при обработке круглых и кольцевых деталей. Откройте диалоговое окно Вспомогательных пе- ремещений (Параметров без резания). На рис. 10.12 показана вкладка Врезание. В отличие от операции CAVITY_MILL в этой операции не выделяются закрытые области обработки – все области считаются открыты- ми, так как съем материала заметно меньше. Типов врезания существенно больше, например при вреза- нии по дуге дуга может располагаться в разных плос- костях (1) и вертикальная дуга используется чаще. Врезание погружением (2) применяется, только если Рисунок 10.10 Рисунок 10.9 1 3 2 Рисунок 10.11 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA 3-осевое фрезерование: контурные операции 110 инструмент может опускаться вертикально в материал; в противном случае лучше использовать другие типы врезания, в том числе врезание по спирали (3). Генерируйте операцию и выполните верификацию двух операций. В принципе для этой детали достаточно двух операций. Однако часто имеются дополнитель- ные требования к обработке, например соблюдать направление резания. Сделайте копию операции, в копии измените Шаблон резания на Зиг, генерируйте операцию (рис. 10.13) и переименуйте ее в FIXED_CONTOUR_ZIG. В операции выдерживается направление резания, но переходы между проходами осуществляются на высоте безопасности на ускоренной подаче. Холостых ходов много, но это компенсируется условиями резания, что важно, например, для труднообрабатываемых материалов. Рассмотреть все параметры нам не позволяет объем книги. Однако проиллюстрируем влия- ние некоторых параметров на траекторию. В Параметрах резания, на вкладке Стратегия, имеются два параметра для расширения тра- ектории: Расширение от ребер и Обкатка инструмента по ребрам (рис. 10.14). Первый па- раметр расширяет траекторию касательно, второй добавляет к траектории движения обкатки кромок, что полезно, если кромки больше обрабатываться не будут. Сделайте копию операции FIXED_CONTOUR, включите параметр Обкатка инструмента по ребрам и генери- руйте операцию (рис. 10.15). Рисунок 10.13 Рисунок 10.12 1 3 2 Рисунок 10.14 Рисунок 10.15 111 Параметр Сглаживание переходов (рис. 10.16) во Вспомогательных перемещениях сгла- живает острые углы в холостых ходах. Сделайте копию операции FIXED_CONTOUR_ZIG и включите в ней сглаживание переходов. Генерируйте операцию. Обратите внимание, что в результирующей траектории на рис. 10.17 переходы показаны синим (в отличие от рис. 10.13). Такой тип переходов предпочтительнее при высокоскоростной обработке. В Параметрах резания – Дополнительно имеется набор параметров, ограничивающих работу инструмента на погружение (рис. 10.18). Ограничение угла погружения позволяет шире использовать сборные концевые фрезы как более производительные на чистовых опе- рациях. Сделайте копию операции FIXED_CONTOUR_ZIG, задайте параметр Максимальный угол погружения равным 0 и генерируйте операцию. На рис. 10.19 показана результирующая траектория, где все движения с уменьшением координаты Z исключены. Лучше эту операцию выполнить концевой сборной фрезой. По- меняйте инструмент в этой операции. Имеется вариант выполнения встречного движения на подъем в этой же операции. Контурные операции FIXED_CONTOUR могут выполняться наклонным (но фиксированным) инструментом, что улучшает условия резания (так как выводит из резания вершину инструмен- та). Параметр Ось инструмента расположен в основном диалоговом окне операции (рис. 10.20). Для задания оси может использоваться единое меню задания вектора. Рисунок 10.17 Рисунок 10.16 Рисунок 10.18 Рисунок 10.19 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA 3-осевое фрезерование: контурные операции 112 Сделайте копию операции FIXED_CONTOUR_ZIG , задайте ось инструмента вектором с координатами I, J, K равными (0; -0,3; 1), и генерируйте операцию. Результат показан на рис. 10.21. Наша деталь – пуансон – имеет плоские участ- ки на поверхности разъема. Если требуется еще улучшить операции обработки детали, то плоские участки можно обработать операцией FACE_MILL_ AREA, используя концевую фрезу и большой шаг проходов (сделайте самостоятельно), а шаровую фрезу использовать только на криволинейном участке. Создайте новую операцию CONTOUR_AREA, используя шаровый инструмент. В качестве области обработки ука- жите поверхности, как на рис. 10.22. Выберите Шаблон резания – Вдоль периферии и генерируйте операцию. Траектория показана на рис. 10.23. Результат можно улучшить, выполнив сглаживание углов в траектории. Создайте копию операции и задайте Сглаживание углов в Параметрах резания (рис. 10.24). Генерируйте операцию (рис. 10.25). Модель показана незакрашенной для наглядности. Все острые углы траектории скруглены, переходы между контурами также скруглены (показаны зеленым). В нашем примере область резания состоит из двух областей, между которыми имеет- ся обход или переход (показан стрелкой на рис. 10.25). Управлению переходами необходи- мо уделять должное внимание, чтобы избежать зарезов и столкновений. Переходы относятся Рисунок 10.21 Рисунок 10.23 Рисунок 10.22 Рисунок 10.20 113 к Вспомогательным перемещениям (параметрам без резания). Различают обходы внутри об- ласти и между областями. На рис. 10.26 показано диалоговое окно Вспомогательные перемещения – вкладка Пере- ход/Ускоренный. Параметр Расстояние области (1) определяет расстояние, свыше которого считается, что переход выполняется между областями. Удобно его задавать в зависимости от размера инструмента (сейчас задано как 200 % от диаметра инструмента). Можно независимо настроить подходы, отходы и обходы для случаев внутри области и между областями. Сосредоточимся на обхо- дах. В нашем случае расстояние между областями не превышает порогового значения, поэтому работают значения, заданные для случая внутри области. Обход на рис. 10.25 выполнен для случая, когда обход Внутри области был задан так же, как Между областями (2), а обход между областями – Самая низ- кая Z (3). Движение обхода соединяет отвод предыдущей области с подводом следующей области. На рис. 10.27 пока- зан случай, когда обход задан значени- ем Зазор (2); тогда обход выполняется на высоте безопасности на ускоренной подаче (об ускоренной подаче свиде- тельствует пунктирная линия переме- щения). Также добавлены движения до высоты безопасности. Сам термин Зазор указывает на использование па- раметра Общий зазор (4), заданного в этом же диалоговом окне. Его значе- ние в данном случае – Использовать наследование – ссылается на установ- ку плоскости безопасности в геоме- трической группе WORKPIECE. Возмож- ные значения зазора разнообразны, Рисунок 10.26 1 4 3 2 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA Рисунок 10.24 Рисунок 10.25 3-осевое фрезерование: контурные операции 114 включая цилиндр и сферу безопасности. Но большинство из них используется в 5-осевой обра- ботке. В 3-осевой обработке речь обычно идет о плоскости безопасности. Обходы на плоскости безопасности самые безопасные, но и содержат много холостых движений (или движений по воздуху), поэтому обычно стремятся использовать другие установки для обхода. Наконец, на рис. 10.28 показан гладкий сглаженный обход, значение параметра обход (2) так и называется – Сглаженный. Это значение рекомендуется для высокоскоростной обра- ботки. Многопроходная контурная обработка Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA могут быть многопроходными и применяться как черновые или получистовые. Особенно полезно это для пологих криволинейных поверх- ностей, где классическая черновая обработка (CAVITY_MILL), выполняемая послойно, дает боль- шие ступеньки между уровнями. Контурная многопроходная обработка выполняется уровнями, смещенными от обрабатываемой поверхности на величину глубины резания. Откройте пример contour_multilevel.prt. В нем созданы две многопроходные контурные операции. Выбери- те операцию CONTOUR_AREA – траектория будет отображена в графической области (рис. 10.29). Откройте диалоговое окно Параметры резания для этой операции и перейдите на вкладку Множество проходов (рис. 10.30). Здесь установлен параметр Послойная обработка, заданы Смещение припуска на детали (1) и Число проходов (2). Метод задания шага (3), помимо значения Проходы, имеет значение Приращение; в этом случае можно задать шаг проходов явно. Рисунок 10.27 Рисунок 10.28 Рисунок 10.29 Рисунок 10.30 1 3 2 115 Однако такая траектория содержит много движений по воздуху. Чтобы оптимизировать ее, необходимо включить опцию Использовать ЗвПО. Откройте операцию CONTOUR_AREA_IPW. Это параметр находится также в Параметрах резания, на вкладке Ограничения (рис. 10.31). Откройте диалоговое окно параметров резания. Параметр Заготовка в про- цессе обработки установлен на значение Использовать 3D. Другие параметры этого блока параметров являются фильтрами, уменьшающими фрагментацию траектории за счет задания минимальной области резания, расстояния объединения и др. Параметр Минимизировать перемещения без резания переупо- рядочивает обходы между различными областями резания для минимизации холостых движений, но с со- блюдением порядка обхода уровней. Итоговая траектория показана на рис. 10.32. Обратите внимание на порядок расположения операций CONTOUR_AREA и CONTOUR_AREA_IPW в навигаторе опера- ций (рис. 10.33). Если эти операции переставить мес тами, то операция CONTOUR_AREA_IPW будет пустой, так как не обнаружит неснятого материала. Причина в том, что учиты- вается именно ЗвПО, текущее состояние заготовки с учетом предыдущих операций, входящих в группу WORKPIECE. 3D-коррекция инструмента На этом же примере рассмотрим 3D-коррекцию. В от- личие от 2D-коррекции, которая используется в операци- ях, работающих в уровнях, обычно параллельных одной из координатных плоскостей, для 3D-коррекции необходимо определять направление коррекции в каждой точке. За направле- ние коррекции принимается направление нормали к поверхности в точке контакта. Откройте диалоговое окно операции CONTOUR_AREA_3D_CORR и далее диалоговое окно Вспомогательные перемещения. На вкладке Дополнительно включен параметр Вывод данных контакта (рис. 10.34). Контекст- но-зависимый рисунок поясняет, что речь идет именно о точке контакта. Обычно этот параметр выключен, так как он увеличивает время расчета программ, размер программ и самого проекта. Результат действия параметра, управляющего 3D-коррекцией, проиллюстрируем на примере постпроцессора на систему ЧПУ Sinumerik из стандартной поставки. На рис. 10.35 показан фраг- мент программы. В программу включена команда CUT3DF, нормаль в точке контакта выводится с координатами A5, B5, C5 в каждом кадре. Закройте файл с примером. Рисунок 10.31 Рисунок 10.32 Рисунок 10.33 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA 3-осевое фрезерование: контурные операции 116 Выделение наклонных и ненаклонных участков При рассмотрении операции ZLEVEL_PROFILE говорилось, что она дает хороший результат для наклонных участков модели, для ненаклонных (пологих) участков высота гребешка обычно слишком большая. Также известно, что в операции имеется дополнительная возможность по об- работке пологих участков по шаблону Смещение от модели. Иногда необходимо более гибкое управление обработкой пологих участков. Для этого часто используются контурные операции с включенными параметрами выделения ненаклонных участков. Откройте пример area_mill1_setup_1.prt. Откройте диалоговое окно операции CONTOUR_AREA и диалоговое окно метода управления (рис. 10.36). В верхней части диалогового окна содержатся параметры Управления наклонами. Возмож- ные значения метода управления наклонами (1): Нет, Ненаклонные, Наклонные. Нас интере- суют ненаклонные участки модели. Угол наклона (2) является пороговым значением и измеря- ется между осью инструмента и нормалью к поверхности в каждой точке. Вертикальные стенки имеют угол наклона 90°, плоскости, перпендикулярные оси Z, – 0°. Результат операции показан на рис. 10.37. Обработаны только пологие участки. Используе- мый Шаблон резания – Зигзаг. Для параметра Угол резания (3) было установлено значение Автоматически, при котором направление резания определяется независимо для каждой об- ласти резания по наибольшему измерению области. Рисунок 10.34 Рисунок 10.35 117 Наклонные участки этой модели можно обработать уже известной нам операцией ZLEVEL_ PROFILE, а можно использовать контурную операцию с методом управления Вдоль потока, кото- рую мы рассмотрим в следующей главе. Рисунок 10.37 Рисунок 10.36 1 3 2 Операции FIXED_CONTOUR и CONTOUR_AREA |