6 - 2002

2,5-координатное фрезерование в системе ADEM

Алексей Казаков

Начнем сначала

Выберем стратегию

Если нужен особый подход…

Доведем до совершенства

Почти объемная обработка

Развитие методов фрезерования непосредственно связано с разработкой новых станков, инструментов и соответствующего программного обеспечения. Современное оборудование и программные комплексы позволяют производить механообработку, управляя движением инструмента и/или детали более чем по трем координатам одновременно. При этом один из самых старых способов фрезерования — 2,5-координатная обработка — продолжает оставаться основным видом механообработки во многих отраслях машиностроения. Более того, элементы плоской механообработки все чаще включаются в комплексную технологию в комбинации с другими видами фрезерования.

Совершенствование методов плоского фрезерования продолжается и сегодня, в первую очередь за счет повышения интеллекта программного обеспечения. Возможность применения различных стратегий, учет разнообразных параметров, использование плоских, объемных и комбинированных моделей в качестве исходных данных, а также многие другие факторы определяют сегодня качество программного инструментария конструктора–технолога–программиста ЧПУ.

Начнем сначала

2,5-координатное фрезерование принято считать плоской обработкой на основании количества одновременно изменяемых координат в траектории инструмента. Если для объемной механообработки трехмерная модель просто необходима, то для плоской можно с успехом пользоваться как плоской, так и объемной моделями.

В данной статье мы еще рассмотрим вопрос обработки сложных объемных деталей средствами 2,5-координатного фрезерования, а пока вернемся к источнику — исходной модели для плоской обработки.

Как правило, современные CAD/CAM-системы совмещают в едином пространстве проектирования средства плоского и объемного моделирования, поэтому оба вида геометрических элементов могут присутствовать в проекте одновременно. Поэтому модель содержит довольно разнородную информацию — плоские элементы, ребра, поверхности и твердотельные объекты. Таким образом, вполне естественно и оправданно желание использовать все эти элементы при задании обработки. Последняя версия системы ADEM позволяет комбинировать разнородные элементы в единое целое, независимо от того, как они были созданы — с использованием системы ADEM или импортированы из других CAD/CAM-систем. Все типы геометрических объектов могут использоваться одновременно, в зависимости от желания пользователя и от текущей ситуации.

В начало В начало

Выберем стратегию

Как правило, плоское фрезерование отличает большая потребность в различных стратегиях обработки, чем объемное. Способ обработки зависит от многих факторов, но обычно конфигурация обрабатываемого элемента уже накладывает определенные условия на вид траектории. Так, например, при выборке элементов типа «уступ» наиболее целесообразна схема обработки, при которой инструмент подходит из свободной зоны, последовательно приближаясь к обрабатываемому элементу, а для выборки элементов типа «окно» и «колодец (понижение)» больше подходит эквидистантный или спиральный вид траектории. Таким образом, технолог при проектировании управляющей программы должен иметь возможность выбора оптимального метода обработки.

Для 2,5-координатного фрезерования в системе ADEM реализовано девять схем обработки, представленных в таблице. Стандартные виды обработки и их комбинации могут практически полностью обеспечить потребности технолога-программиста, но порой не хватает всего какой-то мелочи. Для самых придирчивых пользователей в систему были введены две дополнительные возможности:

  • макропроцедуры — средство, позволяющее пользователю вносить в систему собственные параметрические методы обработки, задавая их в текстовом виде (в виде набора перемещений);
  • технологическая команда «Строка» — функция, позволяющая графически формировать обработку на траекторном уровне, иначе говоря, ручной ввод. Эта команда обеспечивает максимальную гибкость, но, естественно, за счет снижения уровня автоматизации.
В начало В начало

Если нужен особый подход…

Итак, мы кратко ознакомились со стратегиями обработки и теперь обратимся к вопросу начала и окончания обработки. Момент врезания в материал очень важен при любом виде фрезерной обработки, поскольку на этом этапе фреза испытывает наибольшие нагрузки. Плоская обработка здесь не исключение, так как очень часто модель изготавливается из прямоугольной заготовки. Наличие различных типов врезания в этом случае просто необходимо. Для оптимального выбора режима врезания в материал в системе ADEM реализовано несколько схем врезания:

  • по нормали — самый простейший тип врезания;
  • линейное — врезание под углом к плоскости обработки за один или несколько шагов. Меняя параметры, можно заставить инструмент возвращаться в точку врезания после каждого наклонного движения;
  • радиусное — спиральное врезание по касательной к точке первого перемещения на рабочей подаче.

Если мы задали многопроходную обработку элемента по Z-координате, то система автоматически выполнит врезание на каждом проходе, используя заданную подачу и способ врезания. Достаточно часто обрабатываемый элемент содержит внутренние острова, которые не позволяют провести всю обработку на рабочей подаче, вследствие чего возникают так называемые зоны недоступности. В этом случае ADEM автоматически выделит такие зоны, рассчитает точку врезания для каждой из них или выберет ближайшую из списка доступных и выполнит врезание.

После врезания и выборки основного материала наступает очередь обработки стенок фрезеруемого элемента — здесь важно обеспечить правильный подход и отход к стенке обрабатываемого элемента на последнем проходе. Свои тонкости существуют и здесь: например схема отхода может не совпадать со схемой подхода и тогда для обеспечения качества стенки отход лучше выполнять на некотором расстоянии от точки подхода, в большинстве случаев требуются включение/выключение коррекции на радиус инструмента, наличие линейных участков перед радиусным подходом (для включения коррекции) и т.д. Конечно, это только небольшая часть параметров, которыми можно управлять в системе ADEM для задания определенных режимов обработки.

В начало В начало

Доведем до совершенства

Теперь давайте внимательнее рассмотрим последний проход инструмента вдоль результирующего контура. Во-первых, почему мы движемся только на рабочей подаче, во-вторых, почему везде одинаковый припуск, в-третьих… но, впрочем, так можно продолжать еще долго. На практике очень часто приходится менять технологические параметры на участках обрабатываемого контура. Конечно же, речь идет об изменении параметров только на последнем проходе и только некоторых из них: подача, оставляемый припуск, номера корректоров и т.п. Реализация подобного механизма в системе ADEM позволяет указывать фрагменты геометрических элементов, на которых необходимо произвести изменения и которым нужно задать параметры. Следует отметить, что данный механизм реализован не только для плоского фрезерования, но и для других типов обработки, например для точения.

Обработка завершена, что дальше? Не следует спешить, у нас же остался материал в углах, между островами или где-нибудь еще. Можно вручную выделить такие области и обработать инструментом меньшего диаметра, но такая работа будет не слишком эффективной. Вот тут нам и поможет отличная возможность системы ADEM — так называемый подбор необработанных зон. Дело в том, что во время расчета траектории система запоминает места, где основной инструмент не смог выбрать материал, и сохраняет их до следующего технологического перехода. Далее, используя эту информацию, вы можете организовать автоматическую выборку таких зон инструментом меньшего диаметра, с другими режимами. Этот процесс можно повторять многократно. Система ADEM распознает ситуации, когда подобные зоны возникают между прижимами и деталью, и пропускает их при повторной обработке.

В начало В начало

Почти объемная обработка

Представим, что у нас есть плоский элемент, например «колодец с островками», но его стенки не вертикальные, а имеют некоторый угол наклона, и этот угол может быть как положительным, так и отрицательным. Конечно, можно подобрать коническую фрезу с заданным углом и пройти по контуру, формируя стенку, но если усложнить задачу и добавить скругление вдоль нижней и верхней кромки «колодца», то стандартной фрезой уже не обойтись. Пойдем еще дальше и представим себе, что угол стенки может быть переменным или профиль может быть задан произвольной кривой. В этом случае многие скажут, что это — уже объемная обработка и что здесь не надо изобретать велосипед — бери объемный модуль и работай. Однако не все так просто. Как правило, цена модуля 3-координатного фрезерования в несколько раз выше, набор поддерживаемых инструментов не столь разнообразен, не реализована коррекция на радиус инструмента, на одно рабочее место объемной обработки приходится несколько рабочих мест с плоской. С учетом всего этого модуль плоской обработки в системе ADEM был дополнен возможностями обработки плоских элементов с невертикальными стенками. Для задания профиля стенки разработано несколько способов:

  • углом стенки и радиусом скругления на дне;
  • двумя контурами, лежащими в плоскости дна и верхней грани соответственно, что позволяет задавать элементы, стенка которых является переменной линейчатой поверхностью;
  • контуром профиля стенки, при этом часть элементов ограничивающего контура может иметь свой профиль, что позволяет задать стенки сложной конфигурации.

Обработка вышеуказанных элементов выполняется за несколько проходов по Z-координате; глубина следующего прохода может быть рассчитана с учетом высоты гребешка на стенке. Если профиль стенки задан таким образом, что образуются теневые зоны (например, стенка с отрицательным углом наклона), то система ADEM допускает применение дисковых и конических фрез. При обработке подобных деталей все возможности, описанные выше, полностью применимы, что, на наш взгляд, придает этому подходу еще большую гибкость и мощность.

В заключение следует сказать, что в этой статье мы постарались кратко описать основные возможности модуля 2,5-координатной фрезерной обработки. Многое из того, о чем говорилось здесь, справедливо и для объемного фрезерования, но это уже тема для отдельного разговора…

«САПР и графика» 6'2002