4.2 Адаптеры

Cтойки ЧПУ работают с различными системами кодирования символов, отли­чающимися от формата ASCII, например: ISO, БЦК и др. Чтобы подготовить уп­равляющую программу для загрузки в стойку ЧПУ, необходимо перекодировать каждый символ файла PLENT. TAP из формата ASCII в формат этой стойки (рисунок 4.1). Это делает перекодировщик, который запускается автоматически после отработки адап­тера. Сформированный перекодировщиком файл PROG. TAP содержит управля­ющую программу в формате стойки ЧПУ.

Рис. 4.1. Схема работы адаптера

Файлы CLDATA, PLENT. TAP и PROG. TAP являются временными файлами, при выходе из системы они уничтожаются.

В результате выполнения мы получим отображение траектории движения и файл, содержащий коды CLDATA. Файл СLDATA содержит последовательность команд станков в наиболее общем виде. Для создания управляющей программы необходимо перекодировать CLDATA при помощи постпроцессора.

Каждое решение в САПР строго индивидуально и в состоянии глобально вли­ять на технологический процесс изготовления детали в целом. Повышенное вни­мание к правильности формирования.

Спектр оборудования с ЧПУ, поддерживаемого в системе, чрезвычайно обши­рен и разнообразен. Если система не поддерживает нужный типа станка и стойки ЧПУ, то необходима настройка новых данных или редактирование аналога. Кроме того, возможно дополнить возможности морально и физически устаревшего оборудования, оптимизируя управляющую программу. Например, замена в параметрах постпроцессора кругового интерполятора на ли­нейную аппроксимацию, использования таких дополнительных функций перемещения, как, например, движение по пространственной спирали может сделать из обыкновенного станка с ЧПУ практически обрабатывающий центр.

4.3 Настройка параметров стойки с чпу [5]

Управляющая программа на тот или иной вид оборудования формируется из CAM модуля по созданному маршруту обработки и данным постпроцес­сора.

Выбор параметров в САМ-части программы определяется материалом, из кото­рого изготавливается обрабатываемая деталь, применяемым инструментом и требованиями, предъявляемыми к точности размеров и шероховатости поверхно­стей, указанных на чертеже.

Для подготовки управляющих файлов необходимо иметь не только 2- или 3-мерное изображение детали, но и рабочий чертеж с допусками и технологическими указаниями, из которого можно узнать:

- материал детали и его свойства;

- требования к точности обработки;

- требования к шероховатости поверхности.

Исходя из анализа вышеперечисленного, необходимо выбрать соответствую­щий инструмент и параметры обработки.

Обрабатываемые материалы. При обработке материалов необходимо подобрать для каждого необходимые режимы обработки: скорость подачи, глубина резания, инструмент и т. д. Рассмотрим особенности работы с каждым материалом при фрезеровании:

1. сталь. Обычно при обработке «сырой» стали не ставят задачи точной обработки и получения высококачественной поверхности. Если деталь после предварительно­го фрезерования подвергается термической и, в дальнейшем, чистовой обработ­ке, то желательно составлять программы обработки одновременно, чтобы рассчи­тать припуски и упростить написание программы;

2. сталь закаленная. Современные инструменты позволяют обработку фрезерованием любой, сколь угодно хорошо закаленной, легированной стали (вплоть до HRC 66). Шерохова­тость поверхности можно получить до Ra 0,63;

3. медь. Один из самых сложных в обработке материалов. Очень высокая вязкость и склонность к налипанию на режущую кромку инструмента приводят к необхо­димости компромисса между скоростью резания и скоростью подачи. Увеличе­ние скорости резания уменьшает налипание, но увеличивает шероховатость по­верхности, а увеличение скорости подачи увеличивает производительность, но также увеличивает шероховатость поверхности. Для выбора оптимального режима рекомендуется перед подготовкой управляющего файла обработки произвести обработку квадратной плоской поверхности из материала детали, разделив ее на 9 квадратов, каждый из которых обрабатывается на разных скоростях реза­ния и подачи. Первый — обрабатывается «большая подача, большая скорость», второй — «средняя подача, большая скорость» и т. д., девятый — «малая подача, малая скорость»;

4. пластмассы. При обработке термопластичных пластмасс из-за возникновения повышенных температур происходит разрушение материала, поэтому необходимо вниматель­но следить, чтобы инструмент был достаточно острым, т. е. предусматривать (при необходимости) в управляющем файле смену инструмента;

5. титан, никелевые и кобальтовые сплавы. Самые медленно и трудно обрабатываемые материалы. Необходимо подбирать инструмент и режимы резания. Для разных сплавов и инструментов режимы мо­гут отличатся в 10–15 раз;

6. алюминиевые сплавы. Весьма требовательный к инструменту материал. Рекомендуется использовать инструмент, специально заточенный под алюминиевые сплавы;

7. графит. Материал легко и быстро обрабатывается, но из-за высокого пылеобразования обрабатывается только с применением пылеотсоса или СОЖ;

8. латунь и бронза. Хорошо обрабатываемые материалы, однако часть из них имеет высокую вязкость, и тогда рекомендуется применять те же методы, что и к меди;

9. чугун. Хорошо обрабатываемый материал. Имеет высокую хрупкость, поэтому тон­кие стенки рекомендуется обрабатывать с малой подачей.

Инструменты. За последнее время произошли очень сильные изменения в материалах, из ко­торых изготовляются инструменты, их конструкции и технологии применения. Расходы на инструмент в среднем составляют 3 % от себестоимости изго­товления детали, тогда как подбор правильного инструмента позволяет в не­сколько раз уменьшить время обработки и уменьшить количество технологи­ческих операций. Поэтому нет никакого смысла экономить на качестве инструмента.

Рассмотрим материалы, из которых изготавливаются фрезы:

1. быстрорежущая сталь. В настоящее время этот материал практически исчез с мирового рынка, так как режимы резания и износостойкость инструмента, изготовленного из нее, ус­тупают твердым сплавам в 10–15 раз. Из него изредка изготавливают бор-фрезы и сверла. Покрытие из TiAlN улучшает износостойкость инструмента в 2–3 раза. Единственное, что еще удерживает этот материал при работе в нашей стране, это наличие большого количества устаревшего оборудования, которое не может развивать скорости вращения, необходимые для работы с современным инстру­ментом;

2. твердые сплавы. Из этих материалов изготавливается большинство инструмента. Инструмент изготавливается либо целиком из твердого сплава, либо режущие пластины, изго­товленные из твердого сплава, вставляются в оправку. Как правило, инструмент из твердых сплавов не подлежит переточке, поэтому предпочтительней применять инструмент с использованием сменных пластин. Для обработки титана, алюминия и нержавеющей стали предлагается специ­альный инструмент с нанесенным покрытием из TiAlN или Ti СN, который, кро­ме особой заточки, отличается и очень большим наклоном ленточки ( до 60 граду­сов). Ещё один важный аспект: поскольку инструмент работает на очень высоких оборотах, требуется его балансировка. Для этого применяются специальные оп­равки с балансировочными кольцами.

Выбор стратегии обработки:

1. плоская обработка. Эта обработка применяется для фрезерования с постоянным съемом материа­ла по глубине для черновой обработки, а также для обработки конструктивных элементов «окно» и «стенка» с вертикальной направляющей. Для старых станков это единственная разновидность технологического пере­хода, которую можно применять;

2. 3-координатная обработка. Эта обработка применяется для деталей высокой точности и/или сложных по­верхностей, а также для использования метода скоростной обработки;

3. 5-координатная обработка. Применяется для фрезерной обработки сверхсложных поверхностей, которые не­возможно обработать, когда ось вращения фрезы не может менять свое положение. Например, это острые внутренние углы, поднутрения и т. д. Наиболее часто такая обработка необходима для обработки элементов турбин, гребных винтов и т. п.

Выбор инструмента. Поскольку инструменты для обработки отличаются большим разнообразием, используются различные подходы к автоматизации управления инструменталь­ным хозяйством. В память компьютера должна быть введена картотека режущих инструментов, имеющихся в наличии на предприятии.

Возможны различные уровни автоматизации выбора режущего инструмента при подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ. В простейшем случае тех­нолог-программист сам назначает инструмент, задавая в исходных данных его шифр.

В этой связи наиболее удобно иметь три картотеки: инструментов в сборе с державками, собственно режущих инструментов и инструментальных державок. Картотека комплектного режущего инструмента в сборе является обязательной при использовании систем автоматизации технологического проектирования. Входящие в нее карты режущих инструментов должны содержать следующую ин­формацию: характеристику области применения и типа инструмента; характери­стику метода закрепления инструмента; характеристику формы заточки режущей части и других геометрических особенностей инструмента; задание настроечных размеров и координат расчетной точки инструмента в его системе координат.

Расчет режимов резания. Рекомендуемые режимы резания приводятся в каталогах инструмента.

Для малой радиальной ширины фрезерования должен быть применен высший предел рекомендованной скорости.

Для наибольшей радиальной ширины фрезерования должен быть применен низший предел рекомендованной скорости.

Для обработки пазов шириной, равной диаметру фрезы, применяется скорость на 20% ниже низшего рекомендованного предела.

Осевая глубина фрезерования должна быть ниже 1-го диаметра.

Необходимо также иметь в виду, что подача на зуб влияет на шероховатость поверхности, и, возможно, придется ее снижать ниже нижнего рекомендованного значения.

Методы формирования траектории. Перед началом составления программы необходимо знать не только геомет­рию, но и условия поставки заготовки, включающие в себя информацию по бази­рованию и сведения об обработанных и необработанных поверхностях.

Выполнение фрезерных операций на станках с ЧПУ, как правило, требует чер­новых и чистовых переходов. Для выполнения чистовых переходов могут быть на­значены промежуточные. При назначении припусков под чистовую обработку не­обходимо учитывать специфику закономерностей резания при фрезеровании. Дело в том, что даже при чистовых режимах контурного фрезерования концевыми фре­зами, осуществляемых с минимальным припуском и малой подачей, ошибки, вы­зываемые деформацией системы, в которой наиболее слабым элементом в боль­шинстве случаев является инструмент, могут превышать допуск на размер. Поэтому при фрезеровании снижение производительности для получения точности не все­гда дает желаемый результат.

В отдельных случаях можно значительно уменьшить ошибки от деформации системы за счет надлежащего выбора величины чистового припуска при програм­мировании. Рекомендуется оставлять припуск, равный глубине резания для чис­товой обработки.

Величины припусков зависят от выбранной технологии обработки и инстру­мента.

CAD/CAM системы при фрезеровании обычно поддерживают несколько видов траекторий (см. таблицу 3.1):

1. технологический переход «Плоское фрезерование»:

- эквидистанта. Рекомендуется применять для чистовой обработки при условии, что станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кадру;

- обратная эквидистанта. Обычно применяется для обработки плоскостей. Второе назначение — обработка тонких стенок из хрупкого материала при ус­ловии, что станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кадру;

- петля эквидистантная. Обычно применяется для обработки уступов при чистовой обработке;

- зигзаг эквидистантный. Обычно применяется для обработки уступов при черновой обработке. Мак­симальный съем материала за единицу рабочего времени;

- спираль. Обычно применяется для обработки плоскостей при получистовой и чистовой обработке, если станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кад­ру. Максимальный съем материала за единицу рабочего времени;

- петля. Применяется для чистовой обработки, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру. Наиболее удобна для обработки контуров, образованных прямыми;

- зигзаг. Применяется для черновой обработки, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру;

- петля контурная. Применяется для чистового фрезерования криволинейных пазов или колод­цев, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру;

- зигзаг контурный. Применяется для чернового фрезерования криволинейных пазов или колодцев, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру;

2. технологический переход «Фрезеровать 3Х»:

• эквидистанта. Рекомендуется применять для чистовой обработки при условии, что станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кадру и дно обрабатываемого элемента плоское или отсутствует;

• обратная эквидистанта. Обычно применяется для обработки плоскостей. Второе назначение — обработка тонких стенок из хрупкого материала при ус­ловии, что станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кадру;

• петля эквидистантная. Обычно применяется для обработки уступов при чистовой обработке;

• зигзаг эквидистантный. Обычно применяется для обработки уступов при черновой обработке. Макси­мальный съем материала за единицу рабочего времени;

• спираль. Обычно применяется для обработки плоскостей при получистовой и чистовой обработке, если станок не меняет скорость движения при переходе от кадра к кад­ру. Максимальный съем материала за единицу рабочего времени;

• петля. Применяется для чистовой обработки, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру. Наиболее удобна для обработки контуров, образованных прямыми, и дно обрабатываемого элемента плоское или отсутствует;

• зигзаг. Применяется для черновой обработки, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру и дно обрабатываемого элемента плоское или отсутствует;

• петля UV. Применяется для чистовой обработки, если дно обрабатываемого элемента — по­верхность;

• зигзаг UV. Применяется для получистовой обработки, если дно обрабатываемого эле­мента — поверхность. Также желательно применение для грубой обработки, если заготовка получена литьем или иным способом со сформированной поверхностью;

• карандашная — наиболее желательно применение для чистовой обработки со­членения поверхностей;

• петля контурная. Применяется для чистового фрезерования криволинейных пазов или колод­цев, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру;

• зигзаг контурный. Применяется для чернового фрезерования криволинейных пазов или колод­цев, если станок тормозится при переходе от кадра к кадру;

• петля контурная II — обработка, определяемая двумя контурами, с сохранени­ем выбранного (встречного или попутного) направления фрезерования. Траектория формируется вдоль контуров. Применяется для чистового фрезерования криволинейных пазов или колод­цев.

• зигзаг контурный II — обработка, определяемая двумя контурами, с чередова­нием встречного и попутного направления фрезерования. Траектория формиру­ется вдоль контуров. Применяется для чернового фрезерования криволинейных пазов или колодцев.

Для расчета траектории инструмента в САМ-модуле, помимо типа обработки, вида инструмента и режима резания, необходимо еще задать следующие параметры:

1. направление фрезерования. Встречное рекомендуется применять для чистовой и высокоскоростной обра­ботки и для обработки тонких стенок, попутное для черновой обработки. При особо точных деталях рекомендуется сначала провести получистовую обработку с по­путным фрезерованием без остаточного припуска и затем повторить ее как чисто­вую со встречным фрезерованием;

2. гребешок. Определяется, в основном, требованиями к шероховатости поверхности. Чем он меньше, тем дольше будет идти обработка и тем глаже будет поверхность. Не рекомендуется устанавливать значение гребешка лучше, чем необходимо для по­лучения заданной шероховатости.

3. остаточный припуск. Один из важнейших параметров для получения точной обработки. Припуск на обработку назначается в связи с необходимостью компенсировать ряд погрешно­стей, возникающих на предшествующем технологическом этапе. В число этих погрешностей входит, прежде всего, точность выполнения предыдущей обработ­ки, которая характеризуется отклонениями от заданных размеров, погрешностя­ми формы (макрогеометрические отклонения) и отклонениями от заданного по­ложения взаимосвязанных элементов (пространственные отклонения), а также шероховатостью поверхности;

4. пространственные отклонения (изогнутость, смещение, отклонение от соос­ности и т. д.), не связанные с допуском на размер элементарной поверхности, имеют самостоятельное значение и должны учитываться особо при определении припус­ков на обработку. Поэтому для устранения при выполняемом технологическом переходе погрешностей предшествующей обработки необходимо учитывать до­пуск на размер и пространственные отклонения, получившиеся на предшествую­щем переходе;

5. рекомендуется оставлять припуск равным глубине резания для следующей ста­дии обработки. При большом вылете инструмента для обработки глубоких конст­руктивных элементов рекомендуется оставлять увеличенный на 50% припуск;

6. подбор. Стоит устанавливать, только если обрабатывается не очень точная деталь или идет получистовая обработка, так как хорошая поверхность получается только при обработке с одного «установа».

5 CAE- МОДУЛИ