Модуль токарной обработки
 |
 |
Токарная обработка предназначена в основном для формирования поверхностей тел вращения. Но так как модель тела вращения полностью определяется образующим контуром и осью вращения, то ее можно полностью описать средствами 2D-редактора.
В версии 9.5 системы ГеММа-3D фактически разработан новый модуль токарной обработки. Реализован расчет траектории с учетом не одной, а двух вершин резца путем ввода типа резца «Канавочный». Вместо одной опции «Обработка токарного кармана» разработаны специальные пункты в меню под каждый тип стратегии обработки карманов: продольная, профильная, поперечная и подрезка. Для обработки контура детали дополнительно добавлены пункты «Токарная канавка» и «Токарная отрезка». Данные стратегии не просто реализуют проход по контуру, а формируют траекторию обработки, которая становится технологически грамотной с точки зрения специфики именно этих стратегий. Ниже рассмотрены особенности работы с модулем токарной обработки.
С точки зрения объектов, с которыми работает модуль токарной обработки версии 9.5, сохранена преемственность по отношению к более ранним версиям системы ГеММа-3D. Контуры, на основе которых рассчитывается траектория движения резца, разделены на три типа: контур детали, траектория расчетной точки и контур заготовки, которые показаны на Рис.1.
Рис.1 Объекты обработки
Значительно расширены возможности задания параметров режущей части резца. Разработана специальная диалоговая панель «Инструмент» для ввода значений этих параметров, показанная на Рис.2.
Выделено три типа резцов: двухкромочный, канавочный и круглый. Выбор типа резца производится нажатием соответствующей иконки в поле панели «Магазин инструментов». После выбора типа резца в панели изменяется список параметров режущей части и поясняющая их картинка. На Рис. 3 показаны картинки для всех трех типов резцов с обозначением вводимых параметров.
Как известно, траектория обработки является траекторией одной точки, привязанной к инструменту. Эта точка называется расчетной. Версия 9.5 предоставляет возможность автоматически назначить параметры сдвига расчетной точки относительно центра скругления вершины резца по заданной геометрии резца с помощью дополнительной панели параметров расчетной точки, показанной на Рис.4. Также в панели «Инструмент» имеются четыре кнопки, позволяющие отобразить ориентацию резца относительно оси вращения детали. По совокупности данных, полученных из параметров режущей части, расчетной точки и ориентации резца, автоматически генерируется условное изображение режущей части и расчетной точки в окошке «Отобразить» панели «Инструмент». Таким образом, осуществляется комплексная визуальная проверка исходных данных об инструменте еще до задания стратегии обработки.
Рис.2. Панель параметров режущей части токарных резцов
Рис.3 Типы резцов
Рис.4. Панель параметров расчетной точки
Для более полной информации не только о режущей части, но и о других параметрах, связанных с резцедержкой, патроном и направлением вращения детали добавлена диалоговая панель «Установка», показанная на Рис.5. Дополнительно в панели содержатся поля для ввода зоны ограничений токарного станка в виде параметров цилиндра безопасности и плоскости безопасности, рекомендуемого направления отхода после завершения отработки прохода, а также смещения траектории прохода, связанного с вводом «нуля программы». На панели имеется кнопка перехода в режим задания численных параметров установки непосредственно с 2D графического редактора (иконка с изображением размерной линии).
Рис.5 Панель «Установка»
Перейдем далее к рассмотрению новых технологических возможностей конкретных стратегий обработки.
Прежде всего, расширены возможности задания обработки контура. В пункте «Токарный контур» не обязательно иметь контура, строго соответствующие разрабатываемым проходам. Теперь можно иметь один контур детали, соответствующий, например контуру осевого сечения детали, а сегменты, соответствующие контурам для данного прохода ограничиваются с помощью точек начала и конца обработки на контуре как показано на поясняющей картинке новой диалоговой панели стратегии (Рис.6). В этой же панели добавлены опция использования коррекции на радиус инструмента и обработка контура двумя вершинами канавочного резца (опция «Обработка канавки»). Траектория обработки канавки в пункте «Токарный контур» с выбранной опцией «Обработка канавки» и в пункте «Токарная канавка» отличаются, как показано на Рис.7. В обоих случаях обработка контура канавки выполняется двумя вершинами резца. Отличие состоит в том, что пункте «Токарная канавка» выполняется предварительное врезание на максимальную глубину канавки, что позволяет в некоторых случаях выполнять обработку канавки без предварительных черновых проходов.
Рис.6 – Панель стратегии пункта«Токарный контур»
Рис.7 Обработка канавки двумя способами
В версии 9.5 черновая выборка карманов разделена отдельно для двухкромочных и канавочных резцов. Обработка двухкромочным резцом осуществляется в пунктах «Токарная продольная» и «Токарная профильная».
При продольной обработке движение резца с заданной глубиной резания (шаг выборки) осуществляется параллельно или перпендикулярно оси детали. Пример траектории черновой продольной обработки с пояснением ее основных параметров показан на Рис.8. Движение по контуру траектории расчетной точки осуществляется только в частном случае продольной обработки, так называемой «получистовой». Пример продольной получистовой обработки показан на Рис.9.
Рис.8. Продольная черновая обработка
Рис.9. Продольная получистовая обработка
Для создания прохода выборки основной массы материала с помощью рабочих движений по кривым, эквидистантным контуру детали (cпособ, часто требуемый для токарной обработки поковок) используются алгоритмы, доступные в пункте «Токарная профильная». Пример профильной обработки с пояснением ее основных параметров показан на Рис.10.
Для продольной и профильной обработки контур заготовки в версии 9.5 можно задавать в виде замкнутого прямоугольника, пересекающего, контур детали. Дополнительно в продольной обработке зону обработки можно уточнять с помощью замкнутых контуров ограничений.
Версия 9.5 позволяет применить технологию обработки детали широким резцом с рабочими движениями перпендикулярно оси детали. Для этого предложен пункт «Токарная поперечная». Пример поперечной обработки широким резцом показан на Рис.11. Плоскость начала обработки рассчитывается автоматически. Плоскость располагается в месте, где при глубине резания, равной ширине резца, будет максимальным расстояние от самой глубокой точки резания до стороны контура заготовки, перпендикулярной направлению движения резания. Выборка выполняется последовательными смещениями сначала в одну сторону от плоскости, затем в другую. Поэтому если плоскость начала находится на реальном крайнем торце реза, формируется траектория с односторонним смещением шагов при выборке. В типе обработки «получистовая» дополнительно к движениям, параллельным направлению обработки, резец выполняет также подчистку контура движениями, эквидистантными траектории расчетной точки. Подчистка выполняется ближайшей к контуру вершиной резца, как показано на Рис.12
Рис.10. Токарная профильная обработка
Рис.11. Токарная поперечная обработка широким канавочным резцом
Рис.12 Поперечная получистовая обработка
Поперечную обработку можно выполнять послойно (выбрать данную опцию в диалоговой панели). В этом случае зона выборки обрабатывается на один диаметр для первого шага врезания вдоль всего дна канавки. При этом при необходимости выполняется переход из одной зоны обработки впадины в другую, как показано на Рис.13.
Рис.13. Послойная выборка с двусторонним смещением резца
В поперечной обработке в качестве контура заготовки можно применить зону ограничения в районе конкретной канавки. Такая технология удобна при работе узким канавочным резцом. Пример такой обработки с опцией «послойная выборка» показан на Рис.14
Рис.14. Обработка канавки узким резцом в пункте «Токарная поперечная»
Пункт «Токарная подрезка» предназначен для задания обработки торца детали подрезным (двухкромочным) резцом при отсутствии контура торца как объекта обработки в модели. Подрезка может осуществляться в несколько проходов, но построения предварительно зоны обработки не требуется. Достаточно указать любую точку, лежащую в плоскости торца, в качестве точки начала обработки Т1, а численные параметры, показанные на Рис.15, задать в диалоговой панели стратегии обработки. Дополнительно можно задать минимальный диаметр и подачу отскока при торцовке шеек фланцев.
Пункт «Токарная отрезка» предназначен для задания обработки отрезным резцом (отрезка или проточка глубокой канавки, равной ширине резца). Для работы с данным пунктом , как и в предыдущем пункте, не требуется пострение в модели контура объекта обработки. Комбинируя опции диалоговой панели, можно в пункте «Токарная отрезка» реализовать следующие технологии отрезки детали:
- одним движением без дополнительного отвода инструмента для охлаждения;
- c заданным шагом врезания с шириной реза, равной ширине резца;
- c заданным шагом врезания c шириной реза, большей ширины резца.
Третья технология является наиболее полной. Пример обработки по данной технологии и показан на Рис. 16. После отхода в точку предпоследнего положения резца выполняется смещение на рабочей подаче по горизонтали на величину шага в канавке. Затем производится врезание на глубину шага выборки на подаче врезания и возврат на рабочей подаче в основную плоскость реза. И только после этого выполняется следующий цикл врезания. Во второй технологии шаг в канавке равен нулю. В этом случае происходит периодически отвод резца от поверхности резания с последующим врезанием на шаг выборки. В первой технологии выполняется просто движение на рабочей подаче от начальной до конечной точки отработки, а затем отвод от детали.
Рис.15. Обработка торцев в пункте «Токарная подрезка»
Рис.16. Отрезка детали с расширенной канавкой реза
В модуле токарной обработки различается два типа контуров: контур заготовки и контур обработки. В качестве контура обработки может быть как контур всей детали, так и последовательность ее отдельных элементов. Дополнительно при задании обработки можно указывать вместо контура детали контур расчетной точки. Такой контур получается предварительно с помощью утилиты «вписать резец». В качестве расчетной точки может назначаться как вершина резца, определяемая методом касания резцом диаметра и торца заготовки так и любая точка, рассчитанная путем смещения относительно центра скругления режущей пластины на заданные величины проекций вектора смещения на горизонтальную и вертикальную оси. Модуль позволяет осуществить как обработку отдельного контура, так и выборку материала между контуром заготовки и контуром детали. В версии 9.0 bis реализована возможность обработки сразу двумя скругленными вершинами режущей пластины. Модуль позволяет задавать исходные данные для станочных циклов токарных станков (как геометрию профиля обработки так и численные параметры).
Визуализация результатов расчета технологического прохода выполняется в 2D-редакторе в виде траектории расчетной точки (опция «Показать проход») и движения контура резца в режиме «Динамика». Так как в режиме «Динамика» контур резца остается на экране во всех точках излома траектории, то это позволяет визуально оценить корректность результата расчета.
Данными для формирования проходов служит математическая модель, представленная в виде совокупности примитивов (отрезков, многоугольников, дуг), кривых, контуров (составных элементов), которые могут быть созданы непосредственно в 2D-редакторе системы (см. описание модуля) или импортированы из систем проектирования и дизайна. Контуры строятся в первом и втором квадрантах системы координат. Ось детали должна совпадать с осью Х. Специально для токарного модуля в 2D- редакторе имеются примитивы типа «Цилиндр вал», «Конус вал», «Торец вал» и т.п.
В качестве основы математической модели могут быть использованы также произвольные контура импортированные из известных CAD систем (форматы DXF, IGES, EPS, Peps).
В версии 9.5 системы ГеММа-3D фактически разработан новый модуль токарной обработки. Реализован расчет траектории с учетом не одной, а двух вершин резца путем ввода типа резца «Канавочный». Вместо одной опции «Обработка токарного кармана» разработаны специальные пункты в меню под каждый тип стратегии обработки карманов: продольная, профильная, поперечная и подрезка. Для обработки контура детали дополнительно добавлены пункты «Токарная канавка» и «Токарная отрезка». Данные стратегии не просто реализуют проход по контуру, а формируют траекторию обработки, которая становится технологически грамотной с точки зрения специфики именно этих стратегий. Ниже рассмотрены особенности работы с модулем токарной обработки.
С точки зрения объектов, с которыми работает модуль токарной обработки версии 9.5, сохранена преемственность по отношению к более ранним версиям системы ГеММа-3D. Контуры, на основе которых рассчитывается траектория движения резца, разделены на три типа: контур детали, траектория расчетной точки и контур заготовки, которые показаны на Рис.1.
Рис.1 Объекты обработки
Значительно расширены возможности задания параметров режущей части резца. Разработана специальная диалоговая панель «Инструмент» для ввода значений этих параметров, показанная на Рис.2.
Выделено три типа резцов: двухкромочный, канавочный и круглый. Выбор типа резца производится нажатием соответствующей иконки в поле панели «Магазин инструментов». После выбора типа резца в панели изменяется список параметров режущей части и поясняющая их картинка. На Рис. 3 показаны картинки для всех трех типов резцов с обозначением вводимых параметров.
Как известно, траектория обработки является траекторией одной точки, привязанной к инструменту. Эта точка называется расчетной. Версия 9.5 предоставляет возможность автоматически назначить параметры сдвига расчетной точки относительно центра скругления вершины резца по заданной геометрии резца с помощью дополнительной панели параметров расчетной точки, показанной на Рис.4. Также в панели «Инструмент» имеются четыре кнопки, позволяющие отобразить ориентацию резца относительно оси вращения детали. По совокупности данных, полученных из параметров режущей части, расчетной точки и ориентации резца, автоматически генерируется условное изображение режущей части и расчетной точки в окошке «Отобразить» панели «Инструмент». Таким образом, осуществляется комплексная визуальная проверка исходных данных об инструменте еще до задания стратегии обработки.
Рис.2. Панель параметров режущей части токарных резцов
Рис.3 Типы резцов
Рис.4. Панель параметров расчетной точки
Для более полной информации не только о режущей части, но и о других параметрах, связанных с резцедержкой, патроном и направлением вращения детали добавлена диалоговая панель «Установка», показанная на Рис.5. Дополнительно в панели содержатся поля для ввода зоны ограничений токарного станка в виде параметров цилиндра безопасности и плоскости безопасности, рекомендуемого направления отхода после завершения отработки прохода, а также смещения траектории прохода, связанного с вводом «нуля программы». На панели имеется кнопка перехода в режим задания численных параметров установки непосредственно с 2D графического редактора (иконка с изображением размерной линии).
Рис.5 Панель «Установка»
Перейдем далее к рассмотрению новых технологических возможностей конкретных стратегий обработки.
Прежде всего, расширены возможности задания обработки контура. В пункте «Токарный контур» не обязательно иметь контура, строго соответствующие разрабатываемым проходам. Теперь можно иметь один контур детали, соответствующий, например контуру осевого сечения детали, а сегменты, соответствующие контурам для данного прохода ограничиваются с помощью точек начала и конца обработки на контуре как показано на поясняющей картинке новой диалоговой панели стратегии (Рис.6). В этой же панели добавлены опция использования коррекции на радиус инструмента и обработка контура двумя вершинами канавочного резца (опция «Обработка канавки»). Траектория обработки канавки в пункте «Токарный контур» с выбранной опцией «Обработка канавки» и в пункте «Токарная канавка» отличаются, как показано на Рис.7. В обоих случаях обработка контура канавки выполняется двумя вершинами резца. Отличие состоит в том, что пункте «Токарная канавка» выполняется предварительное врезание на максимальную глубину канавки, что позволяет в некоторых случаях выполнять обработку канавки без предварительных черновых проходов.
Рис.6 – Панель стратегии пункта«Токарный контур»
Рис.7 Обработка канавки двумя способами
В версии 9.5 черновая выборка карманов разделена отдельно для двухкромочных и канавочных резцов. Обработка двухкромочным резцом осуществляется в пунктах «Токарная продольная» и «Токарная профильная».
При продольной обработке движение резца с заданной глубиной резания (шаг выборки) осуществляется параллельно или перпендикулярно оси детали. Пример траектории черновой продольной обработки с пояснением ее основных параметров показан на Рис.8. Движение по контуру траектории расчетной точки осуществляется только в частном случае продольной обработки, так называемой «получистовой». Пример продольной получистовой обработки показан на Рис.9.
Рис.8. Продольная черновая обработка
Рис.9. Продольная получистовая обработка
Для создания прохода выборки основной массы материала с помощью рабочих движений по кривым, эквидистантным контуру детали (cпособ, часто требуемый для токарной обработки поковок) используются алгоритмы, доступные в пункте «Токарная профильная». Пример профильной обработки с пояснением ее основных параметров показан на Рис.10.
Для продольной и профильной обработки контур заготовки в версии 9.5 можно задавать в виде замкнутого прямоугольника, пересекающего, контур детали. Дополнительно в продольной обработке зону обработки можно уточнять с помощью замкнутых контуров ограничений.
Версия 9.5 позволяет применить технологию обработки детали широким резцом с рабочими движениями перпендикулярно оси детали. Для этого предложен пункт «Токарная поперечная». Пример поперечной обработки широким резцом показан на Рис.11. Плоскость начала обработки рассчитывается автоматически. Плоскость располагается в месте, где при глубине резания, равной ширине резца, будет максимальным расстояние от самой глубокой точки резания до стороны контура заготовки, перпендикулярной направлению движения резания. Выборка выполняется последовательными смещениями сначала в одну сторону от плоскости, затем в другую. Поэтому если плоскость начала находится на реальном крайнем торце реза, формируется траектория с односторонним смещением шагов при выборке. В типе обработки «получистовая» дополнительно к движениям, параллельным направлению обработки, резец выполняет также подчистку контура движениями, эквидистантными траектории расчетной точки. Подчистка выполняется ближайшей к контуру вершиной резца, как показано на Рис.12
Рис.10. Токарная профильная обработка
Рис.11. Токарная поперечная обработка широким канавочным резцом
Рис.12 Поперечная получистовая обработка
Поперечную обработку можно выполнять послойно (выбрать данную опцию в диалоговой панели). В этом случае зона выборки обрабатывается на один диаметр для первого шага врезания вдоль всего дна канавки. При этом при необходимости выполняется переход из одной зоны обработки впадины в другую, как показано на Рис.13.
Рис.13. Послойная выборка с двусторонним смещением резца
В поперечной обработке в качестве контура заготовки можно применить зону ограничения в районе конкретной канавки. Такая технология удобна при работе узким канавочным резцом. Пример такой обработки с опцией «послойная выборка» показан на Рис.14
Рис.14. Обработка канавки узким резцом в пункте «Токарная поперечная»
Пункт «Токарная подрезка» предназначен для задания обработки торца детали подрезным (двухкромочным) резцом при отсутствии контура торца как объекта обработки в модели. Подрезка может осуществляться в несколько проходов, но построения предварительно зоны обработки не требуется. Достаточно указать любую точку, лежащую в плоскости торца, в качестве точки начала обработки Т1, а численные параметры, показанные на Рис.15, задать в диалоговой панели стратегии обработки. Дополнительно можно задать минимальный диаметр и подачу отскока при торцовке шеек фланцев.
Пункт «Токарная отрезка» предназначен для задания обработки отрезным резцом (отрезка или проточка глубокой канавки, равной ширине резца). Для работы с данным пунктом , как и в предыдущем пункте, не требуется пострение в модели контура объекта обработки. Комбинируя опции диалоговой панели, можно в пункте «Токарная отрезка» реализовать следующие технологии отрезки детали:
- одним движением без дополнительного отвода инструмента для охлаждения;
- c заданным шагом врезания с шириной реза, равной ширине резца;
- c заданным шагом врезания c шириной реза, большей ширины резца.
Третья технология является наиболее полной. Пример обработки по данной технологии и показан на Рис. 16. После отхода в точку предпоследнего положения резца выполняется смещение на рабочей подаче по горизонтали на величину шага в канавке. Затем производится врезание на глубину шага выборки на подаче врезания и возврат на рабочей подаче в основную плоскость реза. И только после этого выполняется следующий цикл врезания. Во второй технологии шаг в канавке равен нулю. В этом случае происходит периодически отвод резца от поверхности резания с последующим врезанием на шаг выборки. В первой технологии выполняется просто движение на рабочей подаче от начальной до конечной точки отработки, а затем отвод от детали.
Рис.15. Обработка торцев в пункте «Токарная подрезка»
Рис.16. Отрезка детали с расширенной канавкой реза
В модуле токарной обработки различается два типа контуров: контур заготовки и контур обработки. В качестве контура обработки может быть как контур всей детали, так и последовательность ее отдельных элементов. Дополнительно при задании обработки можно указывать вместо контура детали контур расчетной точки. Такой контур получается предварительно с помощью утилиты «вписать резец». В качестве расчетной точки может назначаться как вершина резца, определяемая методом касания резцом диаметра и торца заготовки так и любая точка, рассчитанная путем смещения относительно центра скругления режущей пластины на заданные величины проекций вектора смещения на горизонтальную и вертикальную оси. Модуль позволяет осуществить как обработку отдельного контура, так и выборку материала между контуром заготовки и контуром детали. В версии 9.0 bis реализована возможность обработки сразу двумя скругленными вершинами режущей пластины. Модуль позволяет задавать исходные данные для станочных циклов токарных станков (как геометрию профиля обработки так и численные параметры).
Визуализация результатов расчета технологического прохода выполняется в 2D-редакторе в виде траектории расчетной точки (опция «Показать проход») и движения контура резца в режиме «Динамика». Так как в режиме «Динамика» контур резца остается на экране во всех точках излома траектории, то это позволяет визуально оценить корректность результата расчета.
Исходные данные для модуля токарной обработки
Данными для формирования проходов служит математическая модель, представленная в виде совокупности примитивов (отрезков, многоугольников, дуг), кривых, контуров (составных элементов), которые могут быть созданы непосредственно в 2D-редакторе системы (см. описание модуля) или импортированы из систем проектирования и дизайна. Контуры строятся в первом и втором квадрантах системы координат. Ось детали должна совпадать с осью Х. Специально для токарного модуля в 2D- редакторе имеются примитивы типа «Цилиндр вал», «Конус вал», «Торец вал» и т.п.
 |
 |
В качестве основы математической модели могут быть использованы также произвольные контура импортированные из известных CAD систем (форматы DXF, IGES, EPS, Peps).
Характеристики модуля токарной обработки системы ГеММа-3D
- Наличие мощных средств быстрого и простого создания контуров из отрезков прямых, дуг и сплайнов, примитивов. Масштабирование, перенос, поворот и растяжение геометрических объектов с различными вариантами привязки. Технологические построения – операция вписания резца инструмента в контур обработки. Удобный визуальный контроль построений.
- Задание параметров режущей части с ее визуальным отображением в окне параметров. В модуле предусмотрена обработка проходным, расточным, контурным, канавочным резцом с одной и двумя вершинами, а также широким резцом с двумя скругленными вершинами и косой режущей кромкой для обработки движениями, перпендикулярными оси детали. В версии 9.0 bis добавлена возможность обработки круглой пластиной.
- Ручное и автоматическое вписание резца в контур обработки
- Предусмотрены следующие виды токарных операций:
- Токарный карман. Предназначен для выборки материала между контуром заготовки и контуром детали. Основные рабочие движения выполняются либо параллельно оси, либо параллельно торцу. Глубина резания, величина отскока задаются в параметрах. Предусмотрены варианты движения по контуру детали в пределах глубины резания, а также врезание под углом и по контуру детали. В версии 9.0 bis имеется стратегия выборки параллельно контуру фигурной канавки для обеспечения равномерности припуска.
- Токарный контур. Предназначен для осуществления чистовой обработки детали , а также для задания станочных циклов профильной обработки. Параметры инвариантного постпроцессора позволяют средствами системы ГеММа-3D разрабатывать постпроцессоры как на циклы, у которых профиль задается внутри текста управляющей программы между кадрами смены инструмента, так и на циклы с описанием профиля в виде подпрограммы или группы кадров в начале программы. Гарантируется расчет фасонного контура с учетом смещения расчетной точки относительно центра скругления режущей пластины. Предоставлена возможность ввода типа радиусной коррекции для систем ЧПУ, имеющих такую G-функцию. Система позволяет пользователю самостоятельно подготовить специальные макросы для более удобного задания параметров станочных циклов, чем это делается в стандартном окне, включая графические иллюстрации. Резьбонарезание можно выполнять с помощью станочных циклов.
- Токарное сверление. Предназначено для задания сверления как осевых отверстий, так и расположенных на торце детали параллельно ее оси. Возможно как задание сверлильного цикла, так и его интерпретация горизонтальными движениями инструмента.