RU2422251C2 - Method of milling complex surfaces - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: method relates to milling surface profiles consisting of two or more shaped or straight sections and comprises continuous feed of mill relative to workpiece along one trajectory, common for different workpiece sections. To add to efficiency and quality, mill feed trajectory is defined by equation proposed herewith.

EFFECT: higher efficiency and precision.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки резанием - фрезерованию концевой фрезой поверхностей сложного плоского контура, включающего два или более участка разной формы, в том числе фасонного и пересекающегося с ним прямолинейного.The invention relates to the field of machining - milling with an end mill of surfaces of a complex flat contour, including two or more sections of different shapes, including a shaped and straight-line intersecting with it.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ, при котором относительное движение фрезы и заготовки осуществляется по эквидистанте к каждому отдельному участку контура (Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы числового программного управления. М. Логос.2005. 296 с.; стр.263; 264-266; 124).Closest to the claimed invention is a method in which the relative movement of the cutter and the workpiece is carried out by equidistant to each individual section of the circuit (Sosonkin V.L., Martinov G.M. Numerical control systems. M. Logos. 2005. 296 p .; p. 263; 264-266; 124).

При известном способе фреза перемещается относительно заготовки по отдельным эквидистантным траекториям, различным для разных участков контура. При этом требуются промежуточные, переходные траектории, учитывающие врезание и перебег при обработке каждого участка и состыковывающие разные траектории.In the known method, the milling cutter moves relative to the workpiece along separate equidistant paths that are different for different parts of the contour. In this case, intermediate, transitional trajectories are required that take into account the plunging and overrun during the processing of each section and docking different trajectories.

Происходит резкое изменение направления движений подачи, неблагоприятное для динамических нагрузок на технологическую систему; процесс обработки всего контура прерывается, возникают дополнительные погрешности взаимного расположения участков контура. Длина общей траектории возрастает из-за наличия на ней дополнительных переходных участков (см. также фиг.7). При разработке управляющих программ для систем ЧПУ требуется также отдельное программное обеспечение дополнительных, переходных траекторий, обеспечивающих стыковку соседних эквидистантных контуров (Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы числового программного управления. М. Логос.2005. 296 с.: стр.124).A sharp change in the direction of feed motion occurs, which is unfavorable for dynamic loads on the technological system; the processing of the entire circuit is interrupted, additional errors arise in the mutual arrangement of the contour sections. The length of the general path increases due to the presence of additional transitional sections on it (see also Fig. 7). When developing control programs for CNC systems, separate software of additional transition paths is also required, which ensure the joining of adjacent equidistant loops (Sosonkin V.L., Martinov G.M. Numerical control systems. M. Logos. 2005. 296 p .: p. .124).

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является исключение различных траекторий движения заготовки при обработке различных участков контура, а также исключение дополнительных, переходных участков траектории движения заготовки при обработке фрезерованием различных участков контура детали, в том числе фасонного и прямолинейного; более плавное, без резкого изменения направления, движение заготовки.The problem to which the claimed invention is directed is to exclude various trajectories of the workpiece during processing of various sections of the contour, as well as to exclude additional, transitional sections of the trajectory of the workpiece during processing by milling various sections of the contour of the part, including the shaped and straight; smoother, without a sharp change in direction, the movement of the workpiece.

Данный технический результат достигается тем, что движение заготовки относительно фрезы при обработке различных участков сложного контура, - в том числе фасонного и прямолинейного, согласно изобретению осуществляют по одной траектории, общей для разных участков контура и определяемой одним математическим уравнением:This technical result is achieved by the fact that the movement of the workpiece relative to the cutter when processing various sections of a complex contour, including shaped and rectilinear, according to the invention is carried out along one path common to different sections of the contour and determined by one mathematical equation:

где А, В - коэффициенты уравнения (вещественные числа), А=0,1, В=-1,5×10^-4;where A, B are the coefficients of the equation (real numbers), A = 0.1, B = -1.5 × 10 ^-4 ;

n и m - показатели степени, принимаемые не менее 2, m=4, n=2;n and m are exponents taken at least 2, m = 4, n = 2;

х, y - координаты точек контура заготовки в плоскости, перпендикулярной оси фрезы, в которой осуществляют перемещение заготовки; при этом движение осуществляют непрерывно по описанной выше траектории при обработке двух или более участков контура, в том числе фасонного и прямолинейного, при отсутствии промежуточных траекторий.x, y - coordinates of the points of the contour of the workpiece in a plane perpendicular to the axis of the cutter, in which the workpiece is moved; while the movement is carried out continuously along the path described above when processing two or more sections of the contour, including shaped and straight, in the absence of intermediate paths.

Способ представлен на фиг.1-7, на которых показаны различные траектории перемещения фрезы относительно заготовки.The method is presented in figures 1-7, which show various paths of movement of the cutter relative to the workpiece.

Способ реализуют следующим образом. Перемещение заготовки осуществляют по траектории (1), при этом контур L обработанной поверхности образуется как огибающая семейства окружностей фрезы с радиусом r, равным половине диаметра фрезы, - в виде линии acfeqs с рядом особых точек (возврата и взаимопересечения) (фиг.1).The method is implemented as follows. The workpiece is moved along the path (1), while the contour L of the machined surface is formed as the envelope of the circle family of the cutter with a radius r equal to half the diameter of the cutter, in the form of an acfeqs line with a number of singular points (return and intersection) (Fig. 1).

Реальный контур детали ограничен фасонными линиями ab, sg и прямолинейным участком bg. Два фасонных и прямолинейный участки контура L пересекаются в точках b и g.The real contour of the part is limited by the contour lines ab, sg and the straight section bg. Two shaped and straight sections of the contour L intersect at points b and g.

Участки gq, qe, eg и be, cf, fb выполняют роль переходных между обработкой фасонных и прямолинейного участков и обеспечивают врезание и перебег фрезы. Эти участки образуются не за счет дополнительных траекторий движения заготовки, как в известном способе, а за счет перемещения формообразующей точки М на окружности фрезы при ее относительном движении по упомянутой траектории. Поэтому дополнительных, промежуточных траекторий при данном способе не требуется. Движение при обработке всех участков контура осуществляют по одной общей траектории. Параметры уравнения А, В, n, m и диаметр фрезы назначают с учетом формы и размеров заданного контура.The gq, qe, eg, and be, cf, fb sections serve as transitional between the machining of shaped and straight sections and provide cutting and overrun cutters. These sections are formed not due to additional trajectories of movement of the workpiece, as in the known method, but due to the displacement of the forming point M on the circumference of the cutter with its relative movement along the mentioned path. Therefore, additional, intermediate trajectories with this method is not required. The movement during the processing of all sections of the circuit is carried out along one common path. The parameters of the equation A, B, n, m and the diameter of the cutter are assigned taking into account the shape and size of a given contour.

Выбирая соответствующий радиус r фрезы и параметры в уравнении траектории, обеспечивают не только пересечение разных участков контура L (как на фиг.1), но, если это требуется, также их плавное сопряжение по кривой линии L (как на фиг.2 и фиг.3).Choosing the appropriate cutter radius r and parameters in the trajectory equation, they ensure not only the intersection of different sections of the contour L (as in FIG. 1), but, if required, also their smooth conjugation along the curved line L (as in FIG. 2 and FIG. 3).

Можно также обеспечить обработку фрезой контура L с тремя фасонными участками, - ab, bg и gs, - пересекающимися под острым углом в точках bug (фиг.4). Реальный контур детали в этом случае ограничен линиями ab, bg и gs.It is also possible to provide a milling of the contour L with three contoured sections — ab, bg and gs — intersecting at an acute angle at the points of bug (Fig. 4). The real contour of the part in this case is limited by the lines ab, bg and gs.

Фасонные участки контура (например, линии ab и sg, фиг.1) могут быть заданы уравнением, координатами точек, одной или несколькими дугами окружностей разного радиуса.Shaped sections of the contour (for example, lines ab and sg, Fig. 1) can be defined by the equation, the coordinates of the points, one or more arcs of circles of different radii.

Прямолинейный участок, в частности, перпендикулярный оси у, задается длиной отрезка bg.The rectilinear section, in particular, perpendicular to the y axis, is defined by the length of the segment bg.

Методами математического моделирования рассчитывают фактическую поверхность, полученную при обработке фрезой заданного диаметра при ее перемещении по описанной выше траектории. Проведенные расчеты показали, что способ обеспечивает отклонение от прямолинейности на участке bg длиной 3-20 мм (фиг.1) в пределах 0,2-2 мкм.Methods of mathematical modeling calculate the actual surface obtained by machining a mill with a given diameter when it moves along the path described above. The calculations showed that the method provides a deviation from linearity in the bg section with a length of 3-20 mm (Fig. 1) within 0.2-2 microns.

Способ использован и проверен при обработке поверхностей сложного контура на станке с ЧПУ мод. 24К40ФЗ (модернизированном, с использованием концевых фрез).The method is used and tested when processing surfaces of complex contours on a CNC machine mod. 24K40FZ (modernized, using end mills).

На фиг.5 показан контур L, полученный при одной общей траектории и состоящий из двух фасонных выпуклых участков sg и ga, пересекающихся в точке g. Внутри контура sga находится «тело» детали. Линия U (показана точками) является траекторией. Приведены параметры (А, В и др.) траектории. Диаметр фрезы 20 мм (r=10). Размеры на осях х, y даны в мм.Figure 5 shows the contour L obtained with one common trajectory and consisting of two shaped convex sections sg and ga intersecting at point g. Inside the sga loop is the “body” of the part. The line U (shown by dots) is a trajectory. The parameters (A, B, etc.) of the trajectory are given. The diameter of the cutter is 20 mm (r = 10). The dimensions on the x, y axes are given in mm.

На фиг.6 приведен аналогичный контур L, но при других параметрах траектории и диаметре фрезы (параметры А, В и др. даны на фиг.6). Диаметр фрезы 25 мм (r=12,5). «Тело» детали здесь также находится внутри контура sga. Участки sg и ga имеют вогнутую внутрь «тела» детали форму.Figure 6 shows a similar contour L, but with other parameters of the trajectory and the diameter of the cutter (parameters A, B and others are given in Fig.6). The diameter of the cutter is 25 mm (r = 12.5). The “body” of the part here is also inside the sga loop. The sections sg and ga have a shape concave inside the “body” of the part.

На фиг.7, для сравнения, приведена траектория фрезы при обработке контура L (состоящего из участков sg и ga) по известному способу. Центр окружности фрезы с радиусом r перемещается по двум различным траекториям - эквидистантам U₁ и U₂ контура L. Кроме того, при этом необходимы дополнительные участки траектории фрезы на перебег, врезание и соединение точек: участки 1-2 (перебег), 2-3 (отвод, чтобы не срезать точку g контура), 3-4 (соединение), 4-5 (подвод), 5-6 (врезание).Fig. 7, for comparison, shows the path of the cutter when processing the contour L (consisting of sections sg and ga) by a known method. The center of the mill circumference with radius r moves along two different paths - equidistant U ₁ and U _{2 of the} circuit L. In addition, additional sections of the cutter path for overrun, cutting and connecting points are needed: sections 1-2 (overrun), 2-3 (retraction, so as not to cut off the point g of the contour), 3-4 (connection), 4-5 (approach), 5-6 (plunge).

Claims (2)

1. Способ фрезерования поверхности заготовки со сложным контуром, состоящим из двух или более участков разной формы, включающий относительное перемещение концевой фрезы и заготовки, отличающийся тем, что при обработке фасонного и пересекающегося с ним прямолинейного участков контура перемещение концевой фрезы осуществляют непрерывно по одной общей траектории, которую определяют уравнением:

где х, y - координаты в плоскости, перпендикулярной оси фрезы, в которой осуществляют перемещение фрезы;
А=0,1, В=-1,5·10^-4, m=4, n=2.1. The method of milling the surface of the workpiece with a complex contour consisting of two or more sections of different shapes, including the relative movement of the end mill and the workpiece, characterized in that when processing shaped and intersecting straight sections of the contour, the end mill moves continuously along one common path which is determined by the equation:

where x, y are the coordinates in the plane perpendicular to the axis of the cutter in which the cutter is moved;
A = 0.1, B = -1.5 · 10 ^-4 , m = 4, n = 2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметры общей для разных участков траектории и диаметр фрезы задают такими, что они обеспечивают обработку фасонного участка контура, очерченного по одной или двум дугам окружностей. 2. The method according to claim 1, characterized in that the parameters common for different sections of the path and the diameter of the cutter are set such that they provide processing of the contoured section of the contour, outlined in one or two arcs of circles.

Images