Strategii de prelucrare prin frezare.Prelucrarea buzunarelor circulare prin metoda spiralei plane cu două centre.Algoritm de programare

Masini-Unelte

de Lucian Bercovici

Strategii de prelucrare prin frezare.Prelucrarea buzunarelor circulare prin metoda spiralei plane cu două centre.Algoritm de programare

În cadrul acestui proiect ne propunem să definim algoritmul de programare al spiralei plane cu două centre, plecând de la necesitatea optimizării traiectoriilor tehnologice de prelucrare ale sculei aşchietoare, dezvoltarea de forţe de aşchiere constante de-a lungul acestora, prin asigurarea unei direcţii de prelucrare coerente şi constanţa valorilor adaosurilor de prelucrare prestabilite.

 

Definirea parametrilor buzunarului şi a celor tehnologici

Etapa 1 – Definirea caracteristicilor geometrice ale buzunarului

  • diametrul buzunarului circular – D (mm)
  • raza buzunarului circular – R (mm)
  • adâncimea buzunarului circular – H (mm)

 

Etapa a 2-a – Definirea parametrilor tehnologici de prelucrare

  • diametrul sculei aşchietoare – d (mm)
  • numărul de dinţi ai sculei aşchietoare – nz
  • viteza de aşchiere pentru faza de degroşare – vc (m/min)
  • avansul pe dinte pentru faza de degroşare – fz (mm/rot)
  • adaosul de pătrundere – p (mm)
  • adaosul de prelucrare – ap = maxim 1.0 x d (mm)
  • adaosul de prelucrare pentru degroşare –- ae = maxim 0.5 x d (mm)
  • viteza de aşchiere pentru faza de finisare – vcf (m/min)
  • avansul pe dinte pentru faza de finisare – fzf (mm/rot)
  • adaosul de prelucrare pentru finisare – af (mm)
  • metoda de pătrundere: elicoidală

 

Definirea spiralei plane cu două centre

Etapa a 3- a – Construirea spiralei plane cu două  centre

Parametrii tehnologici şi metoda de pătrundere propusă definesc zona de desfăşurare a spiralei plane cu două centre care va fi cuprinsă între:

  • diametrul de gardă pentru operaţia de finisare D-2xafşi
  • diametrul maxim care va fi parcurs de centrul sculei aşchietoare în timpul pătrunderilor elicoidale d/2 (Figura 1).

Figura 1

 

Figura 2

 

Pasul 1: definirea ultimei traiectorii circulare a prelucrării, circumscrisă spiralei plane cu două centre – D-2xaf-2xae

Pasul 2: definirea centrelor arcelor de cerc ce compun spirala plană, definite ca două axe simetrice faţă de axa buzunarului, situate de o parte şi de alta a acesteia, la o distanţă egală cu ae/4, unde axa de simetrie verticală din stânga şi axa de simetrie orizontală vor defini centrul arcelor de cerc ale spiralei cu două centre, situate sub axa de simetrie orizontală C1, iar axa de simetrie verticală din dreapta şi axa de simetrie orizontală vor defini centrul arcelor de cerc C2 ale spiralei cu douăcentre, situate deasupra axei de simetrie orizontală. Primul arc de cerc al spiralei va avea centrul în punctul C1 şi raza egală cu distanţa de la punctul C1 la punctul 1, al doilea arc de cerc va avea centrul în punctul C2 şiraza egală cu distanţa de la punctul C2 la punctul 2 ş.a.m.d., până când arcul de cerc ce compune spirala va avea valoarea, cel mult, egală cu d/2  – Figura 3. În final, spirala plană se va circumscrie unui cerc cu diametrul db, cu valoarea cel puţin egală cu d/2.


Figura 3

 

Algoritm de prelucrare

Pentru un set de valori exprimate explicit, programul de prelucrare va avea o simulare ca în figura de mai jos:

În cazul programării parametrizate însă, laborioasă prin însăşi diversitatea de variante numerice, simularea programului de prelucrare pentru un set de valori impus va arăta astfel:

În faza de finisare a buzunarului circular/alezajului se va aplica strategia traiectoriilor tangente de atac/de gajare cu formă circulară şi activarea compensării de rază a sculei prin intermediul comenzii G41.


   Figura 4

 

   Figura 5

 

Dimensiunile razelor celor două traiectorii circulare de atac/degajare vor putea lua valori dintr-un interval deschis, limitat de raza sculei şi de raza buzunarului, recomandat a fi cât mai mari posibil, chiar dacă această soluţie va impune o lungime mai mare a traiectoriilor programate, astfel încât pătrunderea în material să se realizeze cât mai linposibil, respectiv transferul forţelor de aşchiere de la o direcţie de avans la cealaltă să se realizeze într-o progresie admisă de rigiditatea sistemului MUDPS, care să nu conducă, astfel, la neconformităţi privind calitatea suprafeţei prelucrate în punctul de contact al sculei aşchietoare cu aceasta.

 

Sursa programului parametrizat

%

O1551 (PARAMETRIZARE BUZUNAR CIRCULAR)

(PARAMETRII GEOMETRICI AI BUZUNARULUI)

#1=80 (DIAMETRUL BUZUNARULUI)

#2=10(ADANCIMEA BUZUNARULUI)

#3=0 (COORDONATA X A CENTRULUI BUZUNARULUI)

#4=0 (COORDONATA Y A CENTRULUI BUZUNARULUI)

(PARAMETRII TEHNOLOGICI)

#5=12 (DIAMETRUL FREZEI PENTRU DEGROSARE)

#33=12 (DIAMETRUL FREZEI PENTRU FINISARE)

#6=4 (NUMARUL DE DINTI AI SCULEI)

#7=80 (VITEZA DE ASCHIERE PENTRU DEGROSARE)

#8=0.08 (AVANSUL DE PRELUCRARE PENTRU DEGROSARE)

#9=100 (VITEZA DE ASCHIERE PENTRU FINISARE)

#11=0.05 (AVANSUL DE PRELUCRARE PENTRU FINISARE)

#13=3 (PASUL DE DEGROSARE PE DIRECTIA Z)

#17=0.5 (ADAOSUL DE FINISARE PE PERTII BUZUNARULUI)

#18=0.5 (PASUL SPIRALEI PLANE MAXIM 50% DIN DIAMETRUL SCULEI PENTRU FREZARE DE COLT)

#19=0.1 (PASUL DE PATRUNDERE ELICOIDALA 0.1-OTEL, 0.2-NEFEROASE,0.05-OTEL CALIT)

#20=3(METODA DE PRELUCRARE 1-DEGROSARE;2-FINISARE;3-DEGROSARE+FINISARE)

 

(CALCULE TEHNOLOGICE)

#10=ROUND[[1000*#5]/[3.14*#5]] (TURATIA PENTRU DEGROSARE)

#12=#10*#11*#6 (AVANSUL DE DEGROSARE)

#14= ROUND[[1000*#33]/[3.14*#9]] (TURATIA PENTRU FINISARE)

#15=#14*#17*#6 (AVANSUL DE FINISARE)

#16=#18*#5 (PASUL DE PRELUCRARE PE SPIRALA)

#27=#19*#5 (PASUL DE PATRUNDERE ELICOIDAL)

 

IF [#20 EQ 1] GOTO100 (SALT LA OPERATIA DE DEGROSARE)

IF [#20 EQ 2] GOTO200 (SALT LA OPERATIA DE FINISARE)

 

N100 (OPERATIA DE DEGROSARE)

 

G17 G90 G94 G80

G91 G28 Z0.

G90 G49

G54 (IN PUNCTUL DEFINIT IN RAPORT CU X#3 Y#4)

G52 X#3 Y#4 (TRANSLATARE ORIGINE IN CENTRUL BUZUNARULUI)

 

T01 M06 (FREZA MONOBLOC D#5)

(SE LUCREAZA FARA COMPENSAREA DE RAZA A SCULEI)

S#10 M03

F#12

 

#28=1 (NUMARUL PATRUNDERII CURENTE)

#29=FUP[#2/#13] (NUMARUL DE PATRUNDERI)

 

#30=#5/4 (RAZA CERCULUI DE PATRUNDERE)

#31=FUP[#13/[#19*#5]] (NUMARUL SPIRELOR PENTRU O PATRUNDERE)

 

G00 G40 G90 X0. Y0.

G00 G90 G43 Z50. H01

G00 G90 Z[#29*#13-#2] (POZITIONARE PE Z LA COTA DE INCEPUT A PRELUCRARII)

G00 G91 Z[#31*#19*#5-#13] (REPOZITIONARE PE Z IN VEDEREA EXECUTARII UNUI NUMAR EXACT DE SPIRE DE PATRUNDERE)

 

WHILE [#28 LE #29] DO1 (BUCLA PENTRU CONTORIZARE PATRUNDERI)

 

G00 G90 X0. Y#30. (POZITIONARE PE RAZA DE PATRUNDERE ELICOIDALA)

 

(INCEPUT PATRUNDEREA ELICOIDALA)

#32=1 (CONTORIZARE SPIRE)

WHILE [#32 LE #31] DO2 (BUCLA PENTRU CONTORIZARE SPIRE)

G91

(DEFINIREA COMPLETA A UNEI SPIRE PRIN CELE 4 SFERTURI DE SPIRA)

G02 X#30 Y-#30 Z-[#19*#5/4] R#30

G02 X-#30 Y-#30 Z-[#19*#5/4] R#30

G02 X-#30 Y#30 Z-[#19*#5/4] R#30

G02 X#30 Y#30 Z-[#19*#5/4] R#30

#32=#32+1 (INCREMENTARE NUMAR SPIRA)

END2

(PRELUCRAREA COMPLETA A DIAMETRULUI FINAL AL PATRUNDERII)

G02 X#30 Y-#30 R#30

G02 X-#30 Y-#30 R#30

G02 X-#30 Y#30 R#30

G02 X#30 Y#30 R#30

(SFARSIT PATRUNDERE ELICOIDALA)

 

(INCEPUT PRELUCRARE SPIRALA PLANA)

#101=FIX[[#1/2-#30-#5/2-#17]/#16]] (DETERMINAREA NUMARULUI DE SPIRE ALE SPIRALE PLANE)

#102=#1/2-#17-#5/2-#101*#16 (DETERMINAREA RAZEI DE INCEPUT A SPIRALEI)

 

IF [#102 GT #30] GOTO300 (COMPARAREA RAZEI DE INCEPUT A SPIRALEI CU PRIMA RAZA DE PATRUNDERE ELICOIDALA)

(CAZ IN CARE SE EXECUTA SALT IN VEDEREA EXECUTARII UNEI OPERATII DE LARGIRE ELICOIDALA SUPLIMENTARA)

(PENTRU CONECTAREA TANGENTA A CELOR DOUA PRELUCRARI SI PENTRU ASIGURAREA CONTINUITATII ACESTORA)

IF [#102 LE #30] GOTO400 (SALT PENTRU CONTINUAREA CU PRELUCRAREA SPIRALEI PLANE)

 

N300 (OPERATIA DE LARGIRE ELICOIDALA)

G01 G90 X0. Y0.

G00 G91 Z[[#32-2]*#19*#5] (REVENIRE LA COTA DE PATRUNDERE A PRELUCRARII CURENTE)

G00 G90 X0. Y#102 (POZITIONAREA PE DIAMETRUL/RAZA DE PATRUNDERE)

(INCEPUT PATRUNDEREA LARGIRE ELICOIDALA)

#32=1 (RESETARE CONTOR PATRUNDERI)

WHILE [#32 LE #31] DO4 (BUCLA PENTRU CONTORIZARE SPIRE)

G91

(DEFINIREA COMPLETA A UNEI SPIRE PRIN CELE 4 SFERTURI DE SPIRA)

G02 X#102 Y-#102 Z-[#19*#5/4] R#102

G02 X-#102 Y-#102 Z-[#19*#5/4] R#102

G02 X-#102 Y#102 Z-[#19*#5/4] R#102

G02 X#102 Y#102 Z-[#19*#5/4] R#102

(PRELUCRAREA COMPLETA A DIAMETRULUI FINAL AL PATRUNDERII)

#32=#32+1(INCREMENTARE NUMAR SPIRA)

END4

 

N400 (CONTINUARE PRELUCRARE)

(INSCRIERE PE CERCUL DE INCEPUT AL SPIREI)

G02 X#102 Y-#102 R#102

G02 X-#102 Y-#102 R#102

G02 X-#102 Y#102 R#102

(SFARSIT PATRUNDERE ELICOIDALA)

 

#107=1 (CONTOR PENTRU SPIRELE SPIRALEI PLANE)

 

#108=#16/2 (INCREMENT DE PAS PENTRU O JUMATATE DE SPIRA)

 

WHILE [#107 LE #101] DO3 (BUCLA DE CONTORIZARE  SPIRE PLANE)

 

#109=1 (SEMN PRELUCRARE)

(DEFINIREA PRIMEI JUMATATI DE SPIRA)

G02 X[#109*[#102+#108]] Y[#109*[#102+#108]] R[#102+#108]

G02 X[#109*[#102+#108]] Y-[#109*[#102+#108]] R[#102+#108]

 

#109=-1 (SEMN PRELUCRARE)

#108=#108+#16/2 (INCREMENT DE PAS PENTRU A DOUA JUMATATE A SPIREI)

(DEFINIREA CELEI DE A DOUA JUMATATI DE SPIRA)

G02 X[#109*[#102+#108]] Y[#109*[#102+#108]] R[#102+#108]

G02 X[#109*[#102+#108]] Y-[#109*[#102+#108]] R[#102+#108]

 

#108=#108+#16/2 (INCREMENTARE PAS SPIRA)

#107=#107+1 (INCREMENTARE CONTOR NUMAR SPIRE)

END3

 

G90

(INSCRIERE PE CERCUL DE DEGROSARE)

G02 X0 Y[#1/2-#5/2-#17] R[#1/2-#5/2-#17]

G02 X[#1/2-#5/2-#17] Y0 R[#1/2-#5/2-#17]

 

(SFARSIT PRELUCRARE SPIRALA PLANA)

 

(DEGAJAREA SCULEI)

IF [#5 LT [#1/2]] THEN G02 G91 X-[#5/2] Y-[#5/2] R[#5/2] (DEGAJARE PE RAZA TANGENTA)

IF [#5 GE [#1/2]] THEN G01 G91 Z[#31*#19*#5-#13] (DEGAJARE PE VERTICALA)

 

G00 G91 Z[#31*#19*#5-#13] (DEGAJARE PE VERTICALA)

G00 G90 X0. Y#30. (REPOZITIONARE IN PLAN PENTRU O NOUA PATRUNDERE)

 

G90

#28=#28+1 (INCREMENTARE CONTOR NUMAR PATRUNDERI DE DEGROSARE)

END1

 

IF [#20 EQ 1] GOTO500 (SALT PESTE OPERATIA DE FINISARE)

G52 X0. Y0. (ANULARE TRANSLATARE ORIGINE)

M01 (STOP OPTIONAL)

 

N200 (OPERATIA DE FINISARE)

 

G17 G90 G94 G80

G91 G28 Z0.

G90 G49

G54 (IN PUNCTUL DEFINIT IN RAPORT CU X#3 Y#4)

G52 X#3 Y#4 (TRANSLATARE ORIGINE IN CENTRUL BUZUNARULUI)

T02 M06 (FREZA MONOBLOC PENTRU FINISARE)

(SE LUCREAZA FARA COMPENSAREA DE RAZA A SCULEI)

(CORIJAREA DIMESIUNI SE REALIZEAZA PRIN AJUSTAREA VALORII #33)

S#14 M03

F#15

G00 G40 X0. Y0.

G00 G43 Z50. H02

 

IF [#33 LT [#1/2]] GOTO600 (SALT LA ANGAJARE/DEGAJARE TANGENTA A SCULEI)

IF [#33 GE [#1/2]] GOTO700 (SALT LA ANGAJARE/DEGAJARE PERPENDICULARA A SCULEI)

 

N600

G00 G40 X[#33/2] Y[#1/2-#33/2-#33] (POZITIONARE PE TRAIECTORIA DE COMPENSARE)

G00 G91 Y[#33/2] (POZITIONARE PE TRAIECTORIA DE ANGAJARE A SCULEI)

G00 G90 Z-[#2-1.]

G01 Z-#2(POZITIONARE LA ADANCIMEA BUZUNARULUI)

G91

G03 X-[#33/2] Y[#33/2] R[#33/2] (ANGAJARE PE TRAIECTORIE CIRCULARA TANGENTA)

(MISCARE CIRCULARA DE FINISARE)

G03 X-[#1/2-#33/2] Y-[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X[#1/2-#33/2] Y-[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X[#1/2-#33/2] Y[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X-[#1/2-#33/2] Y[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X-[#33/2] Y-[#33/2] R[#33/2] (DEGAJARE PE TRAIECTORIE CIRCULARA)

G00 G90 Z50.

G00 G40 X0. Y0.

GOTO500 (SALT PESTE SITUATIA OPUSA)

 

N700

G00 G90 Z-[#2-1.]

G01 Z-#2 (POZITIONARE LA ADANCIMEA BUZUNARULUI)

G01 Y[#1/2-#33/2] (ANGAJARE PE TRAIECTORIE PERPENDICULARA)

G91

(MISCARE CIRCULARA DE FINISARE)

G03 X-[#1/2-#33/2] Y-[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X[#1/2-#33/2] Y-[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X[#1/2-#33/2] Y[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G03 X-[#1/2-#33/2] Y[#1/2-#33/2] R[#1/2-#33/2]

G90

G01 X0. Y0. (DEGAJARE PE TRAIECTORIE PERPENDICULARA)

G00 Z50.

G52 X0. Y0. (ANULARE TRANSLATARE ORIGINE)

N500

M05

M09

G91 G28 Z0.

G90 G49

G17 G80

M30

%


Lucian Bercovici este dipl. eng., General Manager Start  Computers