.

Пятикоординатное фрезерование

В последнее время наблюдается значительный интерес к многоосевой обработке. Это вызвано, с одной стороны, повышением спроса на изготовление деталей сложной формы, с другой – снижением стоимости 5-координатных станков с ЧПУ и развитием математического аппарата CAD/САМ-систем.

Традиционной областью применения этой технологии является авиационная промышленность, где 5-координатные обрабатывающие центры служат для механической обработки турбинных лопаток, лопастей и других деталей сложной формы. Постепенно эта прогрессивная технология внедряется в обычное производство для изготовления инструмента и пресс-форм.

При 5-координатном фрезеровании инструмент может обрабатывать поверхность детали торцевой или боковой частью. При такой обработке обычно используют концевые сферические фрезы, поэтому в первом случае контакт инструмента с обрабатываемой поверхностью будет точечным, а во втором – линейным.

Существуют два вида 5-координатной обработки: одновременная (непрерывная) и обработка с индексированием. В первом случае в каждом кадре УП действительно находятся пять адресов осевого перемещения, например: X, Y, Z, А, В. Во втором случае нельзя говорить об одновременном перемещении по всем пяти осям – в каждом кадре обычно содержатся только три координаты. Остальные адреса стоят отдельно и используются как вспомогательные – для поворота инструмента или детали в определенное положение и дальнейшей 3-координатной обработки.

 Преимущества позволили использовать фрезерование не только для выполнения высокопроизводительных черновых операций, но и в качестве чистовой, окончательной обработки.

  • - возможность обеспечения наиболее выгодного угла встречи зуба фрезы с материалом заготовки, что в свою очередь снижает силу резания и существенно улучшает качество среза (уменьшает шероховатость обработанной поверхности);
  • - возможность избежать при торцевом фрезеровании использование зубьев, расположенных близко к центру фрезы, что позволяет исключить скорости резания, при которых наиболее интенсивно образуется нарост;
  • - позволяет в процессе обработки управлять не только величиной силы резания, но и ее направлением, что обеспечивает возможность совмещать направление силы резания с плоскостью наибольшей жесткости заготовки;
  • - существенно расширить многообразие форм обрабатываемых и поверхностей.

К основным недостаткам пятикоординатного фрезерования следует отнести:

  • - сложность и дороговизну программного продукта, чем объясняется сравнительно узкая область использования этой технологии – главным образом для обработки сложнопрофильных заготовок типа “импеллеров”;
  • - необходимость использования специального, более дорого инструмента.

Однако, несмотря на вышеперечисленные недостатки, данный способ широко применяется при производстве турбинных лопаток, форм для автомобильных шин, форм для вытяжки листового материала, в общем случае больших форм и штампов.

Управляющие программы для многоосевой обработки создаются исключительно при помощи CAD/САМ-систем. Зачастую технологу-программисту приходится строить дополнительные направляющие поверхности и ограничивать угол наклона режущего инструмента. Для получения корректной программы требуется тщательная настройка постпроцессора, создание которого может обойтись предприятию довольно дорого.

Термин 3D-коррекция часто используется, когда речь заходит о технологии объемной обработки. При обычном плоском фрезеровании существует возможность выполнить коррекцию на радиус инструмента слева или справа от запрограммированного контура при помощи кодов G41 и G42. А как поступить в случае объемной поверхностной обработки, например при изготовлении матриц и пуансонов?

Когда производится обработка плоского контура, корректирующее смещение указывается справа или слева, то есть по нормали к обрабатываемой поверхности в точке контакта с инструментом. При использовании 3D-коррекции ситуация аналогичная, просто необходимо знать вектор ориентации инструмента и вектор нормали поверхности в точке контакта с инструментом. Исходя из взаимного положения этих векторов и корректирующего значения, система ЧПУ рассчитывает пространственное смещение режущего инструмента с сохранением его ориентации и заданной точки контакта.

Если система ЧПУ на вашем станке поддерживает 3D-коррекцию инструмента, то оператор может влиять на размеры деталей со сложной геометрией, изменяя значение радиуса инструмента как «в плюс», так и «в минус». Однако в этом случае САМ-система и СЧПУ станка, скорее всего, не смогут контролировать возможные столкновения и ошибки позиционирования.