Элементы контура детали и зоны обработки

При программировании фрезерных переходов элементы контура обрабатываемой заготовки можно разделить на основные и дополнительные. Дополнительные поверхности – это сопрягающие поверхности постоянного или переменного радиуса сопряжения.

При плоской обработке внутренние сопряжения постоянного радиуса формируются за счет соответствующей конфигурации инструмента. В технологичных решениях такие сопряжения выполняют с одинаковым и типовым для данного контура или детали радиусом r_min.

При фрезеровании выделяют определенные зоны обработки. Их делят на открытые, полуоткрытые, закрытые и комбинированные (рис. 1.27).

Открытые зоны не налагают ограничений на перемещения инструмента вдоль его оси или в плоскости, перпендикулярной его оси (рис. 1.27, а, б, в).

Полуоткрытые зоны ограничивают перемещения инструмента как вдоль оси, так и в плоскости, ей перпендикулярной (рис. 1.27, г).

Закрытые зоны ограничивают перемещения инструмента по всем направлениям (рис. 1.27, д).

Комбинированные зоны представляют сочетание нескольких поверхностей различных типов (рис. 1.27, е).

Типовые схемы переходов при фрезеровании

Обрабатываемые области

Типовым базовым элементом при разработке фрезерных переходов считается обрабатываемая область – совокупность зон обработки. В каждом технологическом переходе обрабатывается одна или несколько областей.

Различают одномерные и двумерные области.

Одномерные области, как правило, состоят из открытых зон. В общем случае это непрямолинейные области, получаемые при обработке боковой поверхностью инструмента наружных контуров деталей и контуров окон, а также при обработке торцом фрезы узких ребер.

Двумерные односвязные и многосвязные области получаются при обработке сложных поверхностей. Такие области определяются любой комбинацией различных зон: открытых, полуоткрытых, закрытых.

а б в г

д е

Рис. 1.27. Зоны обработки при фрезеровании: а - открытая зона обработки при фрезеровании цилиндрической фрезой; б - открытая зона обработки при фрезеровании торцевой фрезой; в - открытая зона обработки при фрезеровании концевой фрезой; г - полуоткрытая зона обработки при фрезеровании концевой фрезой; д - закрытая зона обработки при фрезеровании концевой фрезой;

е - комбинированная зона обработки при фрезеровании концевой фрезой

Специфика геометрических расчетов и технологического проектирования приводит к необходимости деления двумерных областей на два основных класса:

(1) области, расположенные в плоскостях, перпендикулярных к оси инструмента;

(2) области на криволинейных поверхностях и плоскостях, неперпендикулярных к оси инструмента.

Обработка областей первого класса обеспечивается 2,5-координатным фрезерованием. Для обработки поверхностей второго класса необходимо трех- или пятикоординатное фрезерование.

Типовые траектории фрезы

Используются два основных метода формирования траектории фрезы:

- зигзагообразный;

- спиралевидный.

Зигзагообразный метод характерен тем, что инструмент в процессе обработки совершает движения в противоположных направлениях вдоль параллельных строчек с переходом от одной строки к другой вдоль границы области. Это распространенный метод, недостатками которого являются:

1) переменный характер фрезерования;

2) повышенное число изломов на траектории инструмента.

В первом случае инструмент работает попеременно в режиме встречного и попутного фрезерования. Если вдоль одной строки инструмент работает в направлении подачи, то вдоль следующей строки он будет работать в противоположном направлении. В результате появляются изменения сил резания, что негативно сказывается на точности обработки и качестве поверхности.

Второе обстоятельство негативно сказывается на производительности обработки из-за необходимости выполнения действий по разгону и торможению инструмента, обусловленными динамикой привода подачи станка.

Основные разновидности зигзагообразной схемы:

- без обхода границ (схема ЗИГЗАГ, рис. 1.28, а);

- с проходом границ в конце обработки области (схема 1 ЗИГЗАГ, рис. 1.28, б);

- с предварительным проходом вдоль границ (схема 2ЗИГЗАГ, рис. 1.28, в).

Работа по второй схеме облегчает условия работы инструмента, но ухудшает динамику обработки, так как инструмент работает с переменной глубиной резания.

Поэтому использование схемы 1ЗИГЗАГ предполагает оставление припуска под последующую обработку вдоль границы области.

Работа по третьей схеме обеспечивает симметрию резания для инструмента в процессе выполнения прохода, облегчает условия работы инструмента в начале и конце каждой строки, однако ухудшаются прочностные условия, поскольку инструмент работает на полную глубину на участке траектории прорезки.

Спиралевидный метод отличается от зигзагообразного выполнением обработки круговыми движениями инструмента, совершаемыми вдоль внешней границы области на разном расстоянии от нее.

Обработка при спиралевидном методе проходит более плавно, направление фрезерования неизменно, нет дополнительных изломов траектории.

а б в г д

е ж з

Рис. 1.28. Типовые схемы фрезерных переходов: а – в – зигзагообразные
(а – ЗИГЗАГ; б – 1ЗИГЗАГ; в – 2ЗИГЗАГ); г, д – спиралевидные
(г – СПИР ПЧС; д – АСПИР ЧС); е – з – Ш-образного типа ( е – ШТИП;
ж – 1ШТИП; з – 2ШТИП)

Имеются две разновидности спиралевидной схемы обработки:

(1) с движением инструмента от центра области к периферии (рис. 1.28, г);

(2) с движением инструмента от периферии к центру области (рис. 1.28, д).

Следует иметь в виду, что при обработке колодцев с тонким дном на деталях из легких сплавов возможен подрыв дна в конце обработки по схеме от периферии к центру.

Для обеспечения нужного характера фрезерования при правом и левом направлениях вращения шпинделя станка каждая из описанных разновидностей спиралевидной схемы имеет два типа: с движением инструмента в направлении по или против часовой стрелки при наблюдении со стороны шпинделя (обозначается соответственно ЧС и ПЧС).

Одинаковый характер фрезерования обеспечивается также схемой Ш-образного типа. Инструмент после выполнения прохода вдоль строки отводится на небольшое расстояние от обработанной поверхности и на ускоренном ходу возвращается назад. Ш-образная схема имеет те же разновидности, что и зигзагообразная (ШТИП, 1ШТИП, 2ШТИП). Главным недостатком этой схемы является большое число вспомогательных ходов инструмента.