Высокоскоростная обработка

	Переход ¹2 – окончательная обработка		Таблица 11. Значения параметров Pro/E для создания
	второй фрезой			плавной траектории (третья последовательность)
	При генерации траектории инструмента для		SCAN_TYPE		TYPE_HELICAL
	окончательной обработки были использованы три		LACE_OPTION		CURVE_CONNECT
	последовательности.		AUTO_SYNCHRONIZE		YES
			CUTLINE_TYPE		FLOWLINES
	Вторая последовательность
	Использовалось “фрезерование объема” (Volume		вторым инструментом во время выполнения по-
	Milling) с видом обработки POCKETING, что пред-		следовательности ¹2:
	полагает обработку стенок с врезанием по дуге. Пара-		•	скорость вращения шпинделя – 40 000 об/мин;
	метры и их значения, выбранные для формирования		•	рабочая подача – 4000 мм/мин;
	плавной траектории, приведены в òàáë. 10. В резуль-		•	глубина резания – 0.05 мм;
	тате была получена траектория, показанная на ðèñ. 30.		•	ширина резания – 0.1 мм;
	Таблица 10. Значения параметров Pro/E для созда-		•	припуск – 0.0 мм;
	ния плавной траектории (вторая последовательность)		•	расчетное время – 1.25673 мин.
	SCAN_TYPE	TYPE_SPIRAL	Третья последовательность
	CUT_TYPE	CLIMB		Использовалось “фрезерование поверхности”
	RETRACT_OPTION	SMART	(Surface Milling) для обработки донной части; вид
	RETRACT_TRANSITION	ARC_TRANSITION	обработки – TYPE_ HELICAL, что предполагает
	CORNER_FINISH_TYPE	FILLET	движение инструмента по спирали. Значения пара-
	CIRC_INTERPOLATION	ARC_ONLY	метров для получения плавной траектории (ðèñ. 31)
	CORNER_ROUND_RADIUS	0.2	приведены в òàáë. 11.
	RAMP_ANGLE	1
	CLEAR_DIST	0.4
	RETRACT_RADIUS	0.5
	CUT_DIRECTION	STANDARD
	HELICAL_DIAMETER	0.4
	LEAD_IN	YES
	LEAD_OUT	YES
	LEAD_RADIUS	0.25

			Рис. 31. Траектория последовательности ¹3
		Обработка осуществляется по спирали (TYPE_HE-
		LICAL), без переходов между проходами.
			Режимы резания для окончательной обработки
		вторым инструментом во время выполнения по-
		следовательности ¹3:
	Рис. 30. Траектория последовательности ¹2	•	скорость вращения шпинделя – 40 000 об/мин;
		•	рабочая подача – 4000 мм/мин;
	Отметим, что подход (LEAD_IN) и отход	•	ширина резания – 0.02 мм;
	(LEAD_OUT) инструмента производятся по дуге с	•	расчетное время – 0.771638 мин.
	радиусом 0.25 мм (LEAD_RADIUS). Причем на-	Четвертая последовательность
	правление движения инструмента при обработке про-		Использовалось “фрезерование поверхности”
	тивоположных стенок остается неизменным – по-	(Surface Milling) для калибровки (шероховатость
	путное фрезерование (CUT_TYPE = CLIMB).	SCALLOP_HGT = 0.001 мм) дна и стенок с видом
	Режимы резания для окончательной обработки	обработки TYPE_HELICAL, что предполагает
	CAD/CAM/CAE Observer #2 (15) /2004		55

МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ

	Таблица 12. Значения параметров Pro/E для создания Обработка деталей на станке
	плавной траектории (четвертая последовательность)		На станке была проведена обработка 12 деталей
	SCAN_TYPE	TYPE_HELICAL
			“Вставка”. Фактическое время обработки (машин-
	LACE_OPTION	ARC_CONNECT
			ный цикл) одной детали составило 8.5 мин.
	AUTO_SYNCHRONIZE	YES
			На иллюстрациях (ðèñ. 33, 34) показано моде-
	CUTLINE_TYPE	FLOWLINES
			лирование переходов операции. На ðèñ. 35 ïîêà-
	движение инструмента по спирали. Значения па-
			зана деталь, обработанная окончательно.
	раметров для получения плавной траектории ин-
	струмента приведены в òàáë. 12, а сама траектория
	показана на ðèñ. 32.

Рис. 33. Моделирование перехода ¹1

	Рис. 32. Траектория последовательности ¹4
	Обработка осуществляется по	спирали
(TYPE_HELICAL), без переходов между прохода-
ми, но с переменным расстоянием между ними, что
обусловлено изменением наклона стенки. Система
Pro/ENGINEER автоматически определяет расстоя-
ние между проходами для получения заданной ше-
роховатости поверхности.
	Режимы резания для окончательной обработки
вторым инструментом во время выполнения по-
следовательности ¹4:		Рис. 34. Моделирование перехода ¹2
•	скорость вращения шпинделя – 40 000 об/мин;
•	рабочая подача – 4000 мм/мин;
•	ширина резания – 0.01 мм;
•	расчетное время – 0.808763 мин.
Расчетное время
	Расчетное время второго перехода (Т маш2) ïî-
лучаем путем сложения времени выполнения по-
следовательностей обработки ¹2, ¹3 и ¹4:
	Ò ìàø2 = 1.25673 + 0.771638 + 0.808763 =
	2.837131 ìèí.
	Расчетное время всей операции обработки по-
лучаем путем сложения времени выполнения пе-
реходов ¹1 и ¹2:
	Ò ìàø = Ò ìàø1 + Ò ìàø2 = 3.5248 + 2.837131 =
	6.361931 ìèí.	Рис. 35. Обработанная деталь
	56	CAD/CAM/CAE Observer #2 (15) /2004

	Контроль точности размеров изготовленных	цикла производства и делает лишними некоторые
	деталей на КИМ
		из видов обработки (например, финишную довод-
	Из данных измерения параметров обработан-	ку) при одновременном обеспечении требуемой точ-
	ных деталей следует, что стратегия обработки и	ности. Эти преимущества являются решающими
	управляющая программа были разработаны пра-	доводами в пользу использования HSM.
	вильно, так как отклонений размеров обработан-	С увеличением прикладного значения HSM, имею-
	ной детали от размеров чертежа не выявлено, а	щей широкий диапазон возможностей, в том числе
	шероховатость обработанной поверхности (8ч9	для инструментальной промышленности, изменение
	класс) соответствует требованиям чертежа.	планирования технологического процесса изготовле-
	Визуальным осмотром фрез и путем измерения	ния формообразующей оснастки становится очень важ-
	режущих кромок на установке Lindex было опреде-	ным вопросом. Применять электроэрозионную обра-
	лено, что износ инструмента после обработки 12 де-	ботку или нет? На этот вопрос нет однозначного от-
	талей практически отсутствует. Это подтверждается	вета. Главный руководящий принцип: для сложной
	и постоянством размеров обработанных деталей.	детали с глубокими полостями, в которых имеются
	Выводы по результатам обработки деталей	острые внутренние углы, EDM – самый лучший спо-
		соб обработки, и это – несомненно. Рекомендуемый
	“Вставка”
		порог выбора между EDM и HSM – это значение
	Окончательное время обработки детали “Встав-	коэффициента “соотношение диаметра инструмента
	ка”, после отладки непосредственно на станке и	и его длины (вылета)”, которое находится в диапазо-
	оптимизации УП, составило 8.5 минут. Увеличе-	не 1/6 ч1/8. Чем тверже обрабатываемый материал,
	ние времени изготовления детали, по сравнению с	тем большим должно быть значение этого коэффици-
	расчетным, составляет около 20%, что обусловле-	ента для обоснованного применения HSM.
	но потерями времени на смену инструмента и осо-	Процесс HSM известен уже долгое время, но
	бенностями системы управления FANUC.	серьезные исследования еще только начинаются.
	В процессе реального производства на ОАО	Поэтому следует ожидать дальнейшего усовершен-
	“АПЗ” была установлена стойкость инструмента –	ствования процесса металлообработки резанием и
	примерно 100 деталей. Ранее стойкость ограничи-	выработки научных рекомендаций по минимиза-
	валась десятью деталями (при длительности машин-	ции затрат на его осуществление.
	ного цикла 12 минут). Увеличение стойкости было	Для успешного использования HSM специали-
	достигнуто лишь изменением технологии изготов-	сты должны учитывать все аспекты этого явления.
	ления и оптимизацией стратегии механообработки.	Теория резания, современный режущий инструмент,
	Справедливости ради стоит отметить, что для по-	инструментальная оснастка, возможности систем
	добного случая HSM-обработки предпочтительнее ис-	CAD/CAM, особенности оборудования и прочие фак-
	пользовать сферические фрезы с покрытием TiAlN,	торы, от которых зависит процесс HSM, – вс¸ это
	имеющие 4 зуба и торцовый зуб для врезания в ме-	очень важно знать. Те специалисты, которые пони-
	талл (например, производства фирмы HANITA). То-	мают методологию HSM и применяют свои знания
	гда стойкость инструмента была бы намного выше (а	правильно, будут вознаграждены огромным прыж-
	время обработки – меньше) при применении более	ком в производительности механообработки.
	высоких режимов резания. Но как видим, даже не-	От редакции
	оптимальным инструментом можно выполнять эф-
		Итак, завершена публикация большого эксклю-
	фективную механообработку, если знать принципы
		зивного материала, посвященного высокоскорост-
	HSM-обработки и возможности САМ-системы, по-
		ной обработке. Надо отметить, что статья вызвала
	зволяющие применить эти принципы на практике.
		живой читательский отклик, что свидетельствует о
	Заключение	большом интересе к этой теме в сапровском сообще-
		стве. Кроме того, с нашей точки зрения, внедрение
	Быстрое развитие технологии изготовления со-
		ВСО имеет и большое общественное значение. Кон-
	временного инструмента и оборудования предла-
		курентоспособность производства сегодня напрямую
	гает новые решения технологии механообработки.
		зависит от успешного освоения новейших техноло-
	Высокоскоростная механическая обработка – ярко
		гий, и ВСО открывает здесь большие перспективы.
	выраженный пример такого решения. Технология
		В этой связи наш журнал будет и впредь стре-
	HSM обеспечивает высокую скорость удаления ме-
		миться освещать различные аспекты этой темы.
	талла (производительность) и хорошую чистоту
		Приглашаем всех, кто имеет опыт внедрения ВСО,
	поверхности, одновременно устраняя потребность
		отозваться и рассказать о своих успехах и пробле-
	в охлаждающей эмульсии. Несмотря на высокие
		мах. Мы уверены, что такой разговор будет поле-
	требования к режущему инструменту и оборудова-
		зен всем нашим читателям. Со своей стороны, ре-
	нию, HSM-обработка обладает многочисленными
		дакция обещает содействие в публикации.
	преимуществами: она позволяет сократить время

МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ

57

CAD/CAM/CAE Observer #2 (15) /2004