close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Особенности двухрезцового способа обработки винтовых поверхностей на станках с ЧПУ..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 8. Ч. 1
УДК 621.883.382; 681.3.068
ОСОБЕННОСТИ ДВУХРЕЗЦОВОГО СПОСОБА ОБРАБОТКИ
ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Е.Ю. Кузнецов
Показаны проблемы, возникающие при реализации последовательной многоинструментальной обработки винтовых поверхностей на станках с ЧПУ. Рассмотрены
возможные пути их решения
Ключевые слова: червяк, нарезание витков червяков резцом, нарезание винтовых поверхностей.
Последовательная многоинструментальная обработка винтовых поверхностей на станках с ЧПУ, частным случаем которой является двухрезцовый способ нарезания винтовой поверхности, особенно актуальна для
автоматизированного, в том числе, безлюдного производства, так как позволяет обеспечить стабильность точности и шероховатости боковой поверхности получаемого профиля.
Реализация двухрезцового способа нарезания винтовой поверхности на станке с ЧПУ подразумевает решение ряда специфических задач
связанных с типом оборудования, а именно: взаимная привязка чернового
и чистового инструмента и реализация рекомендуемой для материала режущей части резцов скорости резания. Для решения первой задачи в работе [1] предложен способ взаимной привязки профильного инструмента с
помощью шаблона. Решение второй задачи потребовало дополнительного
изучения особенностей образования винтовых поверхностей на станках с
ЧПУ с точки зрения величин участков разгона и торможения.
Скорость резания, рекомендуемая для чернового и чистового резцов, в общем случае разная и определяется используемым инструментальным материалом. Применительно к оборудованию с ЧПУ, в котором отсутствует механическая кинематическая связь между вращательным движением заготовки и прямолинейным движением резца вдоль её оси, это
означает разные величины участков разгона δ1 и торможения δ 2 для чернового и чистового резцов. Следовательно, при изменении частоты вращения винтовая линия, нарезаемая на заготовке, будет смещаться в осевом
направлении. То есть, при двухрезцовом методе обработки при идентичных координатах перемещения чернового и чистового инструмента при
разных значениях S (частота вращения заготовки), взаимопривязанные
резцы будут нарезать разные, смещенным друг относительно друга в осевом направлении, винтовые линии. Это будет проявляться в том, что резец,
вступающий в работу вторым, не «попадет» во впадину, нарезанную первым резцом при условии, что резцы взаимопривязаны, а координаты перемещения заданные программой идентичны.
202
Вопросы резания материалов и проектирования специального инструмента
Для проверки сказанного на цилиндрической заготовке резьбовым
резцом была нарезана винтовая линия малой глубины, как показано на рис.
1 (линия 1) по следующей управляющей программе:
…
G0Z100.
G97S975M3
X31.
G1X29.
G32Z-15.F15.
G0X35.0
…
Рис. 1. Винтовые линии, нарезанные при разных частотах вращения
заготовки: 1- при 975 мин-1; 2 — при 350 мин-1
Для исключения ошибок взаимопривязки двух резцов вторая линия
была нарезана тем же резцом по той же УП, с предварительно уменьшенной частотой вращения шпинделя с S=975 до S=350. При этом начало и
конец продольного перемещения резца осуществляются «в теле» заготовки
для наглядного отображения различий участков разгона и торможения на
разных скоростях вращения заготовки.
Величина осевого смещения образованных винтовых линий будет
зависеть от разницы частот вращения при черновом и чистовом нарезании.
Заметим, что при нарезании винтовых поверхностей, инструкция по программированию [2], ссылаясь на «проблемы срабатывания сервосистемы»,
обязывает отменить постоянное управление скоростью резания, то есть запрещает изменять частоту вращения при обработке винтовых поверхностей даже при использовании одного инструмента. С этой же целью, как
отмечалось выше, G-коды, применяемые для формообразования винтовых
поверхностей (в системе ЧПУ Fanuc series oi-TC это функции G32, G92,
G76) «блокируют» тумблер ручной коррекции скорости продольной подачи. К слову сказать, возможность последовательной многоинструментальной обработки винтовых поверхностей в [2] не рассматривается вовсе. Таким образом, следуя рекомендациям [2] направленным на исключение
проблем несовпадения нарезаемых винтовых линий при разных частотах
203
Вопросы резания материалов и проектирования специального инструмента
Таким образом, для того, чтобы траектории чернового и чистового
резцов при разных частотах вращения заготовки совпадали необходимо
торм
и ∆Z
предусмотреть соответствующие компенсирующие участки ∆разг
Z
на которые необходимо сместить начальную и конечную точки траектории
движения одного из резцов для компенсации разницы во времени их разгона.
Из-за сложной кинематики процесса разгона и торможения, простой
торм
расчет компенсирующих участков ∆ разг
и ∆Z
как арифметической разZ
ницы соответствующих участков разгона и торможения, рассчитанных по
зависимостям представленным в [2, 4], не дает ожидаемого результата.
То есть для рассмотренного выше случая:
δ1975 = 36,402 мм, δ975
2 = 8,044 мм,
δ1350 = 13,067 мм, δ350
2 = 2,888 мм.
Откуда: ∆ разг
= 23,335 мм, ∆торм
= 5,156 мм.
Z
Z
Скорректировав координаты начала и окончания траектории перемещения одного из резцов на соответствующие компенсирующие участки
и отработав УП на станке, полученный результат принципиально не отличается от представленного на рис. 2. Неудачной оказалась и попытка расчета компенсирующих участков через ускорение, которое принималось
равным для обоих резцов. Это объясняется тем, что при расчете ∆ разг
и
Z
торм
∆Z
необходимо учитывать, что при разгоне (торможении) продольное
перемещение резца не связано механически с вращательным движением
заготовки. Следовательно, необходимо учитывать, что за время разгона
(торможения) чернового и чистового резца заготовка повернется на разный
угол ввиду того, что последняя на протяжении всего процесса многопроходного нарезания витков червяка вращается с постоянной скоростью.
Так же при аналитическом определении величин компенсирующих
участков должно учитываться множество факторов относящиеся к конкретному оборудованию как, например, масса движущихся частей [5, 6],
или конкретный реализуемый на данном станке закон нарастания подачи
(разгона) который в соответствии с [5, 6] может быть экспоненциальным,
по прямой и колоколообразным.
Таким образом, сложность и низкая точность универсального анаторм
литического расчета величин ∆ разг
и
∆
, а также разнообразие варианZ
Z
тов сочетания исходных условий вынуждает в случаях последовательной
многоинструментальной обработки винтовых поверхностей на станках с
205
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 8. Ч. 1
ЧПУ рекомендовать сохранять одинаковые скорости обработки для всех
инструментов участвующих в обработке. Для случая, когда материал режущей части чернового и чистового резцов этого не позволяет, рекомендовать определять величины компенсации разгона и торможения эмпирическим путем. Например, экспериментально установлено, что для обеспечения «попадания» в виток второго резца при смене частоты вращения
шпинделя с S1000 до S500 на станке TNL-85 A2 осуществляя обработку
винтовой поверхности с шагом 10 мм необходимо сместить начальную
точку траектории на ∆ разг
= 7,4 мм.
Z
Список литературы
1. Кузнецов Е. Ю., Ямников А. С. Прогрессивная технология нарезания витков червяков: монография. LAP Lambert Academic Publishing,
2012. 187 с.
2. FANUC Series oi-TC. Operator’s manual. B-64114EN/01.-Fanuc
LTD, 2001. 848 c.
3. Гамов С. Г. Автоматизированное нарезание резьб резцами на нежестких заготовках при использовании станков с ЧПУ: дис. ... канд. техн.
наук. Тула, 1998. 159 с.
4. Кузнецов Е. Ю. Особенности автоматизации нарезания витков
многозаходных червяков за счет использования токарных станков с ЧПУ /
Е. Ю. Кузнецов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. 2009. Ч. 2. С. 63-66.
5. FANUC AC servo motor αi, αis series. Descriptions.
B-65262EN/03.-Fanuc LTD, 2004. 368 c.
6. FANUC AC spindle motor ai series. Descriptions. B-65272EN/04.
Fanuc LTD, 2004. 424 c.
Кузнецов Евгений Юрьевич, канд. техн. наук., доц., ke_tsu@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES OF SCREW MANUFACTURING ON CNC LATHES WITH TWO CUTTERS
E.Yu. Kuznetsov
Аrticle shows problems with multi-tool screw manufacturing on CNC lathes and its
solutions.
Key words: screw, worm manufacturing on CNC lathes.
Kuznetsov Evgeny, candidate of technical science, docent, ke_tsu@mail.ru, Russia,
Tula, Tula State University
206
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
1 302 Кб
Теги
особенности, двухрезцового, способы, pdf, станка, чпу, винтовых, поверхности, обработка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа