11 - 2004

Механообработка в ADEM на простых примерах

Алексей Казаков, Константин Карабчеев

Пример 1. Обработка моноколеса

Пример 2. Обработка полусферы. Плунжерное фрезерование

Пример 3. Гравировка надписи

Пример 4. Обработка лопатки

Механообработку сегодня называют главной технологией машиностроения. Несмотря на длительную историю механообработки, ее методы и средства постоянно совершенствуются. Появляются новые станки и инструменты, которые расширяют возможности изготовления, сокращают время обработки и позволяют получать недостижимый прежде уровень качества изделий.

Для того чтобы использовать новейшие возможности оборудования, необходима система программирования станков с ЧПУ, обладающая соответствующим интеллектуальным потенциалом. Такой программный продукт должен содержать математическую модель, соответствующую новейшей технологии механообработки.

Система ADEM известна на отечественном и зарубежном рынке как одна из лучших интегрированных CAD/CAM-систем в области фрезерных, токарных и электроэрозионных видов механообработки. Одной из причин успеха системы является постоянное сотрудничество отечественных разработчиков с ведущими зарубежными производителями оборудования и инструмента. Важную роль здесь играет также и основной принцип, заложенный в систему ADEM с первых этапов ее развития, — всепроникающая интеграция конструкторского и технологического аппаратов.

В этой статье мы рассмотрим лишь несколько несложных примеров подготовки управляющих программ с применением как традиционных, так и нестандартных способов фрезерования.

Пример 1. Обработка моноколеса

В последнее время большое распространение на предприятиях , специализирующихся на металлообработке, получило производство моноколес. Если прежде моноколеса использовались в основном в авиации, то теперь они применяются в автомобильных, судовых, а также в бытовых устройствах.

Черновая обработка моноколеса

Черновая обработка колеса представляет собой фрезерование по объемной модели с постоянным Z-уровнем. Модель условно разбивается на уровни (их количество определяется глубиной одного врезания), а инструмент совершает одновременные перемещения по двум осям, последовательно опускаясь на определенное технологом расстояние. Это один из самых распространенных способов задания черновой обработки по объемной модели (рис. 1).

Обработка обода

Обработка обода моноколеса представляет собой 5-координатное перемещение инструмента с обработкой элемента боковой кромкой инструмента. Конструкт ивный элемент для упрощения задан плоским контуром и поверхностью, контролирующей обработку (рис. 2).

Обработка межлопаточного пространства

Обработка межлопаточного пространства — стандартное 5-координатное фрезерование. Поверхности колеса между лопатами заданы как обрабатываемые. Для определения зоны обработки межлопаточного пространства задаются две ограничивающие кривые и одна управляющая, по которой должна двигаться ось инструмента. Поверхности самих лопаток заданы как контрольные, то есть как поверхности, которых инструмент может касаться, но не может обрабатывать (рис. 3).

Обработка вершины лопатки

Вершина лопатки обрабатывается инструментом, диаметр которого шире, чем поверхность вершины. В этом случае происходит 5-координатное перемещение, заданное указанием поверхности. Инструмент двигается по объемной кривой по нормали к указанной поверхности, что позволяет достичь значительно более высокого качества обработки (рис. 4).

Чистовая обработка пера лопатки

Чистовая обработка пера лопатки — это обработка боковой стенкой инструмента, но заданная не плоскими контурами, как обработка обода (см. рис. 2), а указанием поверхности (рис. 5).

Завершенное моноколесо

На примере обработки моноколеса можно оценить многообразие методов 5-координатного фрезерования в последних релизах системы ADEM, а также широкие возможности построения геометрии в модуле ADEM CAM (рис. 6).

В начало В начало

Пример 2. Обработка полусферы. Плунжерное фрезерование

Обработка сферической поверхности — простой и самый показательный процесс 3-координатного фрезерования. В ADEM CAM получить управляющую программу на обработку таких поверхностей можно несколькими способами.

Черновая обработка полусферы

В этом примере применяется новый для ADEM вид фрезерования — плунжерное, представляющее собой самый быстрый способ снятия больших объемов металла и характеризующееся подачей инструмента в осевом направлении. Рабочий ход фрезы заканчивается вертикальным отводом и повторным позиционированием на требуемую ширину захвата для следующего врезания и позволяет быстро снимать металл без длинных продольных холостых ходов, характерных для работы торцевой поверхностью инструмента (рис. 7).

Этот высокопроизводительный метод фрезерования используется при обработке глубоких карманов и наружного фрезерования вдоль высоких ребер. По сравнению с обычным фрезерованием с траекторией движения инструмента в плоскости XY , повышенная жесткость при движении по оси Z позволяет инструменту срезать больше материала при той же подаче, что увеличивает скорость снятия металла.

Чистовая обработка полусферы

Чистовая обработка полусферы — это 3-координатное фрезерование по спирали. Задан такой тип фрезерования самой поверхностью полусферы и ограничивающим контуром. Обработка ведется от центра (то есть от самой высокой точки) полусферы к периферии с постепенным перемещением вниз по координате Z (рис. 8). Возможна и обратная стратегия — от периферии к центру. Финальный проход на стыке полусферы и платформы делается другим инструментом (концевой фрезой) для получения поверхности лучшего качества.

Законченная полусфера

Окончательный вариант обработки представлен на рис. 9. Таким образом, на этом примере мы видим, что применялись два типа фрезерования (плунжерное и по объемной спирали) для создания управляющей программы на несложную геометрическую модель полусферы на платформе.

В начало В начало

Пример 3. Гравировка надписи

В ADEM ранних версий операция гравировки не выделялась в отдельный технологический переход, а создавалась общими методами фрезерования как на плоскости, так и на объемных поверхностях. Но в последнее время из-за наметившейся тенденции к распространению различных частных методов гравировки (как на плоскости, так и по поверхности) в системе появился отдельный технологический переход «Гравировать» (рис. 10).

Один из стандартных приемов гравировки конусным инструментом вы можете видеть на рис. 11. В зависимости от формы заданной геометрии (в нашем случае заданы обычные 2D-контуры) инструменты перемещаются по оси Z , поднимаясь в углах конструктивных элементов (рис. 11).

В начало В начало

Пример 4. Обработка лопатки

Перед заданием обработки в модуле ADEM CAD создается модель лопатки, а в случае необходимости выпускается комплект всех чертежей. При этом технолог выполняет некоторые дополнительные построения (специальные ограничивающие контуры или поверхности), задает положения прижимов и определяет форму заготовки. Отметим, что все это можно сделать в любой момент времени, параллельно с созданием процесса обработки (маршрута). В данном примере лопатка обрабатывается на токарно-фрезерном обрабатывающем центре.

Черновое фрезерование (постоянный уровень Z )

Черновая обработка лопатки в данном случае задана по распределенной модели изделия. Плоским контуром описывается первоначальная заготовка, а номинальной объемной моделью и значениями припусков определяется количество снимаемого материала. Далее задается способ фрезерования, сходный с «Фрезерованием с постоянным уровнем Z », но отличающийся тем, что материал в пределах плоского контура также должен быть снят (рис. 12).

5-координатное фрезерование. Спиральная обработка лопаток

Новая функция ADEM CAM — 5-координатная обработка по спирали. В нашем примере лопатка после черновой обработки зажимается в токарно-фрезерный центр двумя патронами с двух сторон. При работе станка деталь вращается и инструмент может совершать 3-координатные перемещения с возможностью отклонения по одной из осей (рис. 13). В ADEM существует и возможность задавать так называемые углы отклонения и опережения, которые позволяют избежать нулевой скорости резанья при вершине фрезы, обеспечить доступ к «закрытым» элементам модели и качественно проконтролировать процесс 5-координатной обработки.

Основное преимущество такого метода фрезерования заключается в существенном уменьшении отгиба при обработке, поскольку оба конца лопатки закреплены в патронах. Окончательный результат представлен на рис. 14.

* * *

В этой публикации мы рассмотрели лишь некоторые, причем далеко не самые сложные примеры применения системы ADEM к задачам механообработки. Спектр возможностей этой системы значительно шире и постоянно дополняется новыми приемами и стратегиями.

В начало В начало

«САПР и графика» 11'2004