VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Современные металлорежущие станки располагают широкими возможностями по получению поверхностей сложной формы. Эти возможности определяются кинематикой станков, то есть набором движений и способом их одновременного управления. В отношении обработки корпусных деталей наиболее богатый функционал по изготовлению деталей сложной формы имеют пятикоординатные обрабатывающие центра, то есть станки, на которые реализуется пять движений подачи.

Наиболее распространена следующая схема движений:

1. Три линейные оси перемещений - XYZ

2. Две угловые оси. Здесь возможны следующие варианты:

2.1. Поворот стола с заготовкой в двух плоскостях.

2.2. Поворот стола и поворот шпиндельной бабки с инструментом.

2.3. Поворот шпиндельной бабки в двух плоскостях

Программирование обработки на таких станках возможно с применением систем ЧПУ высокого уровня, таких как SINUMERIKсерии 840, которая и будет рассмотрена в данной статье.

Можно выделить две основные группы схем обработки на таких станках:

1. Получение сложных объемных фасонных поверхностей деталей типа матриц, штампов и т.п. Программирование обработки по этому варианту возможно только с применением CAM-систем ввиду сложной траектории инструмента и необходимости очень трудоемких вычислений координат ее опорных точек.

2. Обработка простых поверхностей детали с разных сторон за один установ (многосторонняя, индексная обработка).

Программирование второй схемы возможно и в ручном режиме в G-кодах. В этом случае обработка поверхностей на разных сторонах детали возможна с применением операций преобразования координат. В системах ЧПУ SINUMERIKтакие операции называются фреймами. По определению фрейм - это автономное правило вычисления, которое переводит одну декартову систему координат в другую [1]. Существует несколько разновидностей фреймов, в данном случае применяются программируемые фреймы, которые используются, если требуется преобразовать непосредственно в программе ЧПУ первоначально выбранное начало координат детали. Программируемые фреймы - это по сути стандартные математические инструменты преобразования координатных систем – смещение, поворот, масштабирование и отражение (перемена направления оси).

Рассмотрим применение этих операторов при обработке детали рис. 1. Необходимо получить отверстия на торце детали и радиальные отверстия на цилиндрической поверхности.

Рисунок 1. Изготовляемая при пятикоординатной обработке деталь

Сетку отверстий на торцевой поверхности можно получить как линейным позиционированием между ними, так и поворотом заготовки на поворотном столе. Выберем второй метод, программа будет иметь следующий вид:

N10 G17 G40 G54 G90

N15 T01 D01

N20 S1000 F80 M03 M08

(подвод к первому отверстию)

N25 G0 X0.0 Y77.0

N30 Z5.0

(модальный вызов постоянного цикла, сверление первого отверстия)

N35 MCALLCYCLE81 (5,2,5,-30)

(последовательные повороты стола на 60⁰ с обработкой последующих отверстий, активен модальный вызов постоянного цикла)

N40 G0 C60

N45 G0 C120

N50 G0 C180

N55G0 C240

N60 G0 C300

N65 MCALL (отключение модального вызова цикла)

Траектория перемещения инструмента приобработкеи этих отверстий показана на рис. 2

Рисунок 2. Обработка отверстий на торце

Используяданным способом поворотный стол, нет необходимости применения преобразования координат, поскольку обработка выполнялась в плоскости обычной интерполяции.

Для обработки отверстий на цилиндрической поверхности необходимо выполнить поворот координатной системы, с тем, чтобы ось обрабатываемого отверстия совпала с осью Z станка, то есть с осью шпинделя. Перед этим необходимо вывести инструмент вверх так, чтобы при повороте стола ни стол ни заготовка не ударили по инструменту:

N70 G0 Z200

Поворачиваем координатную систему программы относительно оси Y на 90⁰. Смещения координатной системы не производим, поскольку назначать координаты в данном случае удобнее по радиальным размерам, как задано по чертежу.

N75 ROT Y90

Рисунок 3. Система координат программы после преобразования

Позиционируем инструмент в исходную точку и производим сверление первого отверстия:

N80X-10

N85 Y0

N90 Z95

N100CYCLE81 (95,92,95,70)

Обработка остальных отверстий может производиться двумя способами. Первый способ - преобразованием координат путем поворота координатной системы относительно оси Х. Такой метод возможен на станках с поворотной шпиндельной бабкой и поворотным в одной плоскости столом

Ввиду большого количества повторяющихся действий можно применить счетный цикл [2].

N110 R11=1 R12=5

N115 FOR R10=R11 TO R12

(аддитивный поворот)

N120AROTX60

(подвод к отверстию)

N125X-10

N130Y0

N135G0 Z95

(обработка)

N140CYCLE81 (95,92,95,70)

N145ENDFOR

Обработка закончена. Инструмент отводится на безопасное расстояние.

N150G0 Z200

Преобразование координат сбрасывается. Узлы станка возвращаются в исходное положение.

N155ROT

N160M30

Траектория перемещения инструмента при обработке радиальных отверстий показана на рис. 4.

Такой метод – преобразованием координат – возможен на станках с поворотной шпиндельной бабкой и поворотным в одной плоскости столом

Рисунок 4. Обработка радиальных отверстий (вид сверху)

Для станков с поворотным в двух плоскостях столом, обработка радиальных отверстий возможна поворотом стола. В этом случае после обработки первого радиального отверстия (кадрN100) переход к следующим производится в следующем порядке:

N110R11=1 R12=5

N115 FOR R10=R11 TO R12

(аддитивный поворот стола вокруг оси Х на 60⁰)

N120G0 G91 A60

N125 G0 G90Z100

N130CYCLE81 (95,92,95,70)

N135END FOR

N140G0 Z200

N145ROT

N150M30

Траектория перемещения инструмента, включающая движения при обработке торцевых и радиальных отверстий, показана на рис. 5.

Рисунок 5. Траектория перемещения инструмента при обработке отверстий по второму способу

Таким образом, используя операции преобразования координат, можно сравнительно быстро запрограммировать обработку несложных деталей, требующих многосторонней обработки с одного установа на пятикоординатных станках.

Списоклитературы.

1. SiemensSINUMERIK 840Dsl/828D. Основы. Справочник по программированию. 6FC5398-1BP40-2PA0. SiemensAG. 09/2011 – 609 с.

2. SiemensSINUMERIK 840Dsl/828D. Расширенное программирование. Справочник по программированию. 6FC5398-2BP40-2PA0. SiemensAG. 09/2011 – 609 с.

Код для цитирования: Скопировать