5.11. Особенности расчета траекторий инструмента
Расчет траектории инструмента при ручном программировании токарной обработки состоит прежде всего в определении координат опорных точек на контуре детали и (если траектория является эквидистантной к обрабатываемому контуру) на эквидистанте. При этом предполагается, что принятую траекторию, фиксированную опорными точками, при обработке последовательно обходит центр инструмента. При расчете траектории инструмента уточняют параметры резания (скорость резания и подачу) на отдельных участках траектории.
Расчет координат опорных точек на контуре детали, также как и на эквидистанте, ведется теми же методами, что и при других видах обработки: определение координат опорных точек контура детали в выбранной системе координат по заданным на чертеже деталей размерам и данным РТК. Координаты опорных точек контура детали вычисляют либо простыми арифметическими действиями, либо с помощью уравнений, описывающих геометрические элементы контура детали, и соотношений в треугольниках. Точность вычислений обычно ограничивается дискретностью задания перемещений, определяемой конкретной схемой УЧПУ и используемым станком.
При токарной обработке к вычислениям по эквидистанте прибегают сравнительно редко. Величина радиуса при вершине резцов обычно мала и смещение центра вершины резца относительно действительной вершины просто учитывается системами коррекций. В настоящее время, естественно, все сложные расчеты по определению координат опорных точек траектории при составлении УП для токарной обработки, как правило, выполняются с использованием компьютера и практически полностью автоматически по введенному в компьютер контуру детали.
Определить координаты опорных точек контуров тел вращения достаточно просто с помощью исходной схемы обработки, на которой показаны системы координат станка и детали, базовые точки, исходные точки размещения инструмента и т. д. Необходимо учитывать ориентацию детали на станке относительно заданного ее расположения на чертеже (относительно принятой системы координат детали).
Деталь типа «вал» изготовляется на токарном станке за два установа: в прямой и обратной ориентации относительно ее расположения на чертеже. Таблицы координат опорных точек в системе координат детали заполняют отдельно для каждого установа. Для упрощения подготовки УП в большинстве УЧПУ токарных станков, перемещения по оси X задают в кадрах УП значениями диаметров, а не радиусов.
Некоторые координаты опорных точек рассматриваемого в системе координат детали контура вала можно перенести в таблицу, без пересчетов. Неизвестные координаты вычисляют с помощью размерных цепей.
Выполненные схемы и расчеты позволяют определить траекторию движения каждого из назначенных инструментов при обработке детали как в первом, так и во втором установах, назначить опорные точки на траектории черновых проходов. После уточнения режимов резания для каждого инструмента на каждом переходе вся информация по обработке детали может быть представлена как РТК, состоящая из рисунка, пояснительного текста на рисунке (указывающего, например, порядок обхода опорных точек каждым инструментом), таблиц координат опорных точек и схемы наладки инструмента. Режимы резания, назначенные при разработке операционной технологии, при составлении РТК должны быть уточнены.
Скорость резания при токарной обработке на каждом переходе может быть задана или постоянной, или изменяющейся по определенному закону. В любом случае она определяется частотой вращения шпинделя и регулируется или бесступенчато, или переключением ряда частот вращения шпинделя. Зависимость между частотой вращения шпинделя я скоростью резания v имеет вид n = 1000v/πd, где d — диаметр обрабатываемой поверхности вращающейся заготовки. При бесступенчатом регулировании n заданная скорость резания реализуется практически без отклонения, а при ступенчатом регулировании отклонения v определяются параметрами ряда частот вращения шпинделя.
Для наклонных или вертикальных проходов (di = var), например, при обработке торца заготовки на токарном станке, частота вращения шпинделя должна быть переменной. В зависимости от того, уменьшается или увеличивается диаметр, частота вращения шпинделя определяется соответственно начальным или конечным диаметром на этих участках и заданной скоростью резания.
Скорость подачи инструмента vs при токарной обработке иногда задают для всех участков траектории значением минутной подачи SM = Son, где So — подача на оборот. Вспомогательные перемещения производятся на максимальной рабочей подаче или в режиме быстрого хода.
Задание ограничений. При программировании токарной обработки в ряде случаев ограничивают рабочую зону (рис. 5.10). Это делается для защиты станка от повреждений при ошибках программиста или оператора. Введенные в УП ограничения действуют как программные концевые выключатели.
Рис. 5.10. Схема ограничений рабочей зоны