Калачев О.Н., Ташлыкова Д.А.
Ярославский
государственный технический университет
Проектирование в САПР ЧПУ управляющей программы для
изготовления «бобышки» различными схемами выборки
Спроектируем в САПР-ЧПУ [1] управляющую программу для обработки «бобышки»
криволинейного контура, показанного на рисунке 1.
Забегая вперед, представим эту обработку и ее результат визуально (рисунки 2, 3). Как видно из рисунков, «бобышка» образуется выборкой металла из заготовки прямоугольной формы.
Для проектирования
в САПР-ЧПУ [1] траектории режущего инструмента необходимо сначала описать так
называемый участок, а затем процедуру. В процедуру включается оператор выборки ВЫБ с параметрами. В нашем случае
участок – это зона между контурами заготовки и «бобышки». Таким образом, для
получения «бобышки» выполняется выборка из «кармана» (контур заготовки) с
обходом препятствия (контур «бобышки»).
При обращении к оператору выборки ВЫБ указывается номер участка, образованного
внешним контуром заготовки, контуром препятствия и «ниточкой», которая
соединяет эти контуры. Задание направления обхода контура препятствий следует
выбирать таким, чтобы фреза находилась со стороны выборки. Соединение
препятствия «ниточкой» с основным контуром не должно осуществляться через точку
излома контура (препятствия) [1].
Руководствуясь вышеизложенным, разобьем контуры заготовки и
«бобышки» на примитивы и опишем замкнутый участок (границы выборки) путем
перечисления этих примитивов (рисунок 4). Начальная точка – ТК0.
Рассмотрим
три возможные схемы выборки, которые автоматически создаются САПР-ЧПУ:
З - ЗИГЗАГ;
Э - ЭКВИДИСТАНТА;
П
- ПЕТЛЯ.
Проектирование
выборки по схеме ЗИГЗАГ
Из рисунка 4 видно, что прямые ПР100, ПР1, ПР5, ПР6, ПР7 используются при описании участка дважды. Причем движение по прямым ПР100, ПР5, ПР6 осуществляется без смещения на эквидистанту, по всем остальным прямым нужно двигаться по эквидистанте, соответствующей радиусу фрезы, учитывая положение зоны обработки относительно текущего элемента контура.
Таким образом, можно составить исходную программу на языке САПР-ЧПУ, используя принципы
описания участка, процедуры и параметры выборки при обработке кармана по схеме ЗИГЗАГ (рисунок 5).
Просмотрим траекторию инструмента в окне
Феникса в прямоугольной и аксонометрической проекциях (рисунки 6, 7).
Из рисунков 6, 7 видно, что траектория инструмента пересекает «бобышку». На
практике это приведет к неминуемой поломке инструмента. Необходимо
отредактировать исходную программу так, чтобы после каждого опускания поднимать
инструмент на безопасную высоту. Это можно сделать, изменив параметр оператора
выборки Р (рисунок 8). В результате
меняется траектория холостых перемещений инструмента (рисунок 9): он
поднимается на одну и ту же высоту и не касается бобышки.
Отметим четырехкратное
обращение в процедуре к оператору выборки для обработки на разной высоте. 
На каждой высоте плоскость обработки смещается вниз
относительно предыдущей плоскости на расстояние Z. Первая плоскость – на расстояние
Параметр Р,
как и параметр Z, является относительным для
данной системы координат XYZ и определяет расстояние от текущей обрабатываемой плоскости до безопасной
высоты.
В нашем случае обход «бобышки» от ТК0 происходит по
часовой стрелке (см. рисунок 4). Вариант с противоположным направлением (…ПР100;ФР;ПР1;БУТК;КР2;
БХТК;ПР4;ПР3;БУТК;+КР1;ПР2;ПР1;ФР0;ПР100;…) неверен, так как при таком
направлении (рисунок 11) инструмент не обходит препятствие (рисунок 12). Контур
должен быть замкнутым и его примитивы не должны пересекаться.
Проектирование
выборки по схеме ЭКВИДИСТАНТА
Описание зоны выборки будет таким же, как и в предыдущем случае. Поэтому
составим исходную программу на языке САПР-ЧПУ, используя принципы описания участка,
процедуры и параметры выборки при обработке кармана по схеме ЭКВИДИСТАНТА (рисунок 13).
Спроектированная траектория инструмента показана в окне Феникса в аксонометрической проекции (рисунок 14).
Проектирование
выборки по схеме ПЕТЛЯ
При обработке по схеме ПЕТЛЯ
обрабатываемую зону выборки вследствие особенностей подхода и схода
инструмента, точек начала и конца траектории необходимо разбить на два участка
(рисунок 15). Исходная программа на языке САПР-ЧПУ с пояснениями дана на
рисунке 16.
Просмотрим траекторию инструмента в окне Феникса в прямоугольной и аксонометрической проекциях (рисунки 17, 18).
При проектировании выборки по схеме ПЕТЛЯ одно из требований к участку
заключается в том, что последний элемент участка – это прямая, задающая
направление проходов инструмента при выборке зоны.
Из рисунков 15 – 18 видно,
что направление обхода на участке 0
задает прямая ПР7, на участке 1 – ПР8. На высоте -5
использовано отличное от других значение чернового припуска Н/2, что приводит к более плотной
выборке.
Для одинакового направления обхода на обоих участках необходимо, чтобы последним элементом участков была одна и та же прямая или параллельные прямые. В нашем случае целесообразно выбрать прямую ПР8.
Возможен второй вариант выборки. Изменим описание обработки, для чего заново разобьем контур на примитивы и определим направления обходов контуров (рисунок 19), а затем составим исходную программу (рисунок 20). Просмотрим траекторию инструмента в окне Феникса в прямоугольной и аксонометрической проекциях (рисунки 21, 22).
Теперь оба участка имеют
одну и ту же точку ТК19 начала и
конца участков. В этом случае инструмент совершает меньше холостых перемещений,
чем в предыдущем. Отметим влияние переменного значения чернового припуска Н. Его значение уменьшается по ходу
обработки.
Поясним для последнего варианта
несколько кадров управляющей программы и покажем часть траектории инструмента
на высоте Z=-
