Багатоосьова обробка

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ




Факультет інженерії та комп’ютерних технологій

Кафедра прикладної математики та
комп’ютерних технологій




ОСНОВИ АВТОМАТИЗОВАННОГО ПРОЕКТУВАННЯ ВИРОБІВ ТА ТЕХНОЛОГІЙ



методичні вказівки
з лабораторної роботи на тему:
Багатоосьова обробка в PowerMill
для студентів факультету інженерії та комп’ютерних технологій
напрямку підготовки 6.050101 ОКР «Бакалавр»
«Інформаційні технології проектвання»

денна форма навчання




Мелітополь
2011




Розробив: ст.викладач Дмітрієв Ю.О.










Рецензент:





Методичні вказівки розглянуті і схвалені на засіданні кафедри
від «__» __________ 20__р. Протокол №__






Рекомендовані до розмноження методичною комісією факультету
«______»_____________ 20__р. Протокол №__

ЗМІСТ

Вступ…………………………………………………………………………... 4
1 Лабораторна робота №4………………………………………………… 5
1.1 Порядок виконання роботи……………………………………………... 5
1.2 Завдання для самопідготовки…………………………………………... 5
1.3 Теоретичні відомості………………………………………….………… 5
1.4 Практична частина………………………………………………………. 17
1.5 Вимоги до оформлення звіту…………………………………………… 20
Список літератури…………………………………………………………….. 21



Вступ
Верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК) в наш час склада¬ють основу технологічного обладнання будь-якого сучасного машинобудів¬ного підприємства. За 60 років свого існування верстати з ЧПК пройшли гі¬гантський шлях від найпростіших свердлильних верстатів з позиційними си¬стемами керування до багатоопераційних верстатів, з можливістю програм¬ного керування по 9 координатам. Високі показники точності та можливість використання швидкісних режимів обробки роблять верстати з ЧПК незамін¬ними при виготовленні складних деталей розроблених з використанням сис¬тем автоматизованого проектування (САПР). Максимально реалізувати тех¬нологічні можливості обладнання з ЧПК можливо лише в режимі автомати¬зованої розробки керуючих програм(КП) для даного обладнання. Цю задачу вирішують підсистеми які входять до складу систем САПР.
Фахівці інформаційних технологій проектування повинні знати методики проектування керуючих програм та мати практичні навики їх реалізації. Запропоновані методичні вказівки розроблені для сприяння в вивчені методики проектування керуючих програм в системі PowerMill компанії Delcam.
Під час виконання лабораторній роботі студенти вивчають теоретичні відомості по розробці керуючої програми, виконують початкові установки, визначать параметри інструментів, та параметри заготівлі. По закінчені студенти оформлюють звіт в якому представляють результати виконаної роботи.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Тема: Багатоосьова обробка
Мета та завдання:: Ознайомитись з багатоосьовою обробкою
Тривалість: 4 години

4.1 Порядок виконання роботи

 Надати викладачу виконане завдання для самопідготовки. Умови завдання наведені в п. 4.2.
 Виконати роботу.
 Оформити звіт. Вимоги по оформленню звіту наведені у п. 4.5.

4.2 Завдання для самопідготовки

В процесі підготовки до заняття студент обов’язково повинен виконати наступні завдання:
а) за допомогою конспекту лекцій та рекомендованої літератури ([1], [2], [3]) розглянути сутність наступних питань:
1) 4-х осьова обробка;
2) проекційна обробка;
3) п’ятикоординатна обробка.
б) занести у звіт наступні дані:
1) номер лабораторної роботи, тему та ціль роботи;
2) стислий конспект необхідних теоретичних відомостей;
3) заготовку практичного завдання (записати умову завдань та залишити вільне місце для запису отриманого результату).

4.3 Теоретичні відомості

4.3.1 4-x осьова обробка

Дана стратегія обробки призначена для верстатів, обладнаних керованою ділильною голівкою. У процесі обробки деталь обертається навколо осі, а лінійні переміщення здійснюються уздовж осі X і Z (рис. 1). Даний вид обробки застосовується для деталей, що мають форму тіл обертання. У якості одного із прикладів можна привести обробку барельєфа або нанесення символів на поверхню пляшки круглої або овальної форми.



Рисунок 1 - Меню установки параметрів стратегії «4-х осьова»

Призначення прапорів:
 Межі по Х (Пределы по Х) - визначає межі обробки моделі уздовж осі X (можливе введення вручну або по габаритах заготівлі);
 Стратегія (Стратегия) – визначає тип обробки: окружність, лінія і спіраль;
 Y Зсув (Y Смещение) – задає зсув інструмента по осі Y щодо центра (рис. 2). Це робиться для того, щоб уникнути роботи центром фрези, режими різання для якого не оптимальні.



Рисунок 2 - Схема розміщення фрези при Y = 0 і Y=10 мм

Стратегії обробки:
 Окружність – деталь здійснює повний оборот при фіксованому положенні фрези по осі Х (рис. 3, а). Потім фреза переміщається на один крок по не обертовій деталі для обробки наступного витка;
 Лінія – фреза переміщається уздовж осі Х на всю довжину оброблюваної області, а поворот здійснюється тільки на краях (мал. 3, б);
 Спіраль – фреза переміщається уздовж осі Х одночасно з поворотом деталі, здійснюючи спіральне переміщення уздовж всієї області обробки (рис. 3, в). Для чистоти обробки траєкторія починається й закінчується повними окружностями.
Для типів обробки окружність і лінія доступні опції, що задають кутові межі обробки (тобто обробка в межах заданого сектора).


а) б) в)
Рисунок 3 - Схеми обробки по стратегіях «4-х осьова»


4.3.2 Проекційна обробка

Використовується для обробки складних просторових поверхонь. Шаблон у цьому випадку проектується від джерела світла, що має різні форми: точка, лінія, площина або задана користувачем поверхня. Обробці підлягають тільки ті ділянки моделі, які підсвічені джерелом світла.
Напрямок проектування можливо двох типів:
 Усередину – здійснює проектування до точки, лінії, площині або поверхні. Цей метод підходить для обробки зовнішніх ділянок моделі, тобто в термінології прес-форм - це пуансон;
 Назовні – здійснює проектування від точки, лінії, площини або поверхні. Цей метод підходить для обробки внутрішніх округлень, отворів і кишень, тобто в термінології прес-форм - це матриця.
Кожна зі стратегій має ряд шаблонів, яким буде інструмент. Залежно від стратегії набір шаблонів змінюється.
Для візуалізації шаблона й розуміння схеми його розташування й основних параметрів існує опція «Перегляд». Наприклад, для проектування від точки для моделі, одержимо наступний результат (рис. 4):



Рисунок 4 - Модель деталі й шаблон обробки стратегією «Проекція від точки»

Проекція від точки
Цей метод обробки дозволяє проектувати на деталь шаблон, розташований на поверхні сфери (точкове джерело світла). Положення центра сфери, що є фокусом проектування, задається координатами X, Y, Z (рис. 5).



Рисунок 5 - Меню установки параметрів стратегії «Проекція від точки»

Для даної стратегії доступні три типи шаблонів обробки:
 Радіально – проектування плоского радіального шаблона на сферу. Область обробки регулюється кутами азимута й елевації;
 Окружність – проектування на сферу сімейства концентричних окружностей. Область обробки регулюється кутами азимута й елевації;
 Спіраль – проектування плоскої спіралі на сферу. Область обробки регулюється тільки елевацією і напрямком обробки.

Проекція від лінії
Цей метод дозволяє спроектувати на модель шаблон, розташований на поверхні циліндра - лінійне джерело світла (рис. 6). Положення осі циліндра, що є фокусом проектування, задається положенням точки підстановки циліндра й кутами нахилу осі циліндра (азимутом і елевацією). Таким чином є можливість проектувати шаблон «до» або «від» невертикальної лінії (частіше горизонтальної), що зручно для обробки напівциліндричних деталей. У випадку установки кута елевації 90, вісь проектування стає горизонтальною – це зручно при обробці прес-форм для виготовлення пляшок.
Для даної стратегії доступні три типи шаблона обробки:
 Лінія – проектування шаблона у вигляді плоскої змійки на циліндр;
 Окружність – проектування шаблона з концентричних окружностей, розташованих по всій довжині циліндра. Такий вид обробки при вертикальному розташуванні осі циліндра дає результат, аналогічній чистовій обробці з постійною Z;
 Спіраль – проектування шаблона шляхом розміщення спірали уздовж поверхні циліндра. Для даного типу доступне визначення напрямку обробки.



Рисунок 6 - Меню установки параметрів стратегії «Проекція від Лінії»

Проекція від площини
Цей метод дозволяє спроектувати на деталь шаблон, розташований на площині (рис. 7). Положення площини визначається початковою точкою, кутом повороту навколо осі Z і кутом нахилу до вертикалі. Розмір шаблона задає висота й ширина цієї площини.
Така стратегія підходить для обробки вертикальних і похилих стінок, що вимагають збереження постійного кроку обробки.



Рисунок 7 - Меню установки параметрів стратегії «Проекція від площини»

4.3.3 Проекція від поверхні

Даний тип стратегії зручний для обробки окремих, обраних вами поверхонь, що мають складну просторову форму (рис. 8). Як параметри задається крок обробки (у міліметрах або параметрично, тобто значенням від 0 до 1 для кожного шматка), напрямок шаблона (U або V).



Рисунок 8 - Меню установки параметрів стратегії «Проекція від поверхні»

4.3.4 Обробка по профілю

Програма PowerMill дозволяє виконати обробку по відкритих і закритих профілях (рис. 9). При цьому можливий прохід по самому профілю або з однієї з його сторін (внутрішньої або зовнішньої). У ряді випадків це дозволяє виконати досить просту обробку, не маючи при цьому закінченої моделі. Також можливе проектування плоских профілів на обємну модель і наступну обробку по отриманій траєкторії. У якості одного із прикладів можна привести гравірування тексту.



Рисунок 9 - Меню установки параметрів стратегії «По профілю»

Призначення прапорів:
 Радіус дуги (ДФ) – задає радіус дуг, що вписують, у діаметрах фрези;
 Точка відліку (Нижня межа) – визначає елемент, що приймається як базовий при формуванні КП;
 Верхня межа (Запобігання зарізів) – визначає максимальну висоту, на яку може підніматися інструмент. При спільному використанні з функцією «Багатопрохідна», дозволяє одержати траєкторію обробки вертикальної стінки (рис. 10);



Рисунок 10 - Схема багатопрохідної обробки кишені моделі «ex11» стратегією «По профілю»

 Запобігання зарізів – можливі два варіанти: «Підняти»: для запобігання зарізів піднімає фрезу; «Відстежити»: для запобігання зарізів переміщає фрезу по поверхні.
Додатково… – дана клавіша викликає меню (рис. 11), що дозволяє визначити параметри згладжування траєкторії для одержання більше прийнятного варіанта обробки.



Рисунок 11 - Меню додаткових параметрів стратегії «По профілю»

Параметри «Згладжування»:
 По осі фрези – відстань згладжування, задана в міліметрах;
 Кутове – мале значення даного параметра дає дуже точну, але не дуже гладку траєкторію; велике значення – гладку, але не дуже точну КП (рекомендоване значення 5).
 Параметри «Точності»:
 Точність змикання – максимально припустимий зазор між поверхнями (значення 0,0 – визначає автоматичний режим);
 Безпечне відхилення – максимально припустиме радіальне відхилення для запобігання зарізання.

4.3.5 Обробка боком фрези

Дана стратегія використається в тому випадку, якщо неможливо виконати обробку торцем фрези, а профіль оброблюваної поверхні аналогічний периферії фрези. Також необхідно відзначити, що умови різання при обробці боком фрези краще.
Меню (рис. 12) вимагає введення ряду параметрів:
 Сторона від провідної кривої – визначає сторону моделі (внутрішня або зовнішня), що буде оброблятися;
 Мінімальне – визначаємо мінімально припустиме нишпорення фрези при розрахунку КП;
 Точка відліку – край поверхні, що задає положення «Нижньої межі»;
 Верхній – «перемикач» визначає край поверхні, що задає положення «Верхньої межі» траєкторії; «параметр» визначає положення «Верхньої межі» над краєм обраної поверхні.



Рисунок 12 - Меню установки параметрів стратегії «Боком фрези»

4.3.6 Обробка за схемою 3+2 (5-осьова позиційна)

Можливі два методи обробки:
1. Завдання фіксованого кутового положення інструмента, завдання осі фрези щодо напрямку руху або минаючої через задану крапку. Фіксоване кутове положення можливо й для некерованої осі повороту, що дозволяє вести обробку периферією інструмента, де умови різання краще.
2. 3-х осьова обробка в декількох системах координат з наступним обєднанням траєкторій і введенням необхідних команд для осей повороту. У цьому випадку необхідно створити локальні координатні системи, де вісь Z збігається з напрямком осі інструмента.
Створіть систему координат деталі; перемістіть її на 30 міліметрів по осі X; поверніть на 30 відносно осі Y. Для заготівлі використаємо блок, розрахований на основі границі, створеної навколо кишені; межі по осі Z: 20-65 мм. Стратегія обробки: «Оптимізована Z». У результаті одержимо (рис. 13).



Рисунок 13 - Схема обробки кишені моделі «ex12» стратегією «3+2»

Обробку інших кишень виконаєте самостійно.

4.3.7 П’ятикоординатна обробка

Модуль PowerMill дозволяє створювати безперервну 5-ти осьову обробку для багато поверхневої моделі. Підтримуються всі інструменти, стратегії й звязки. Виклик меню визначення положення інструмента для 5-осьової обробки (рис. 14) здійснюється іконкою .



Рисунок 14 – Визначення положення інструмента

Можливі варіанти положення інструмента при 5-осьовій обробці:
 Атаки/Нахилу – «Атака» задає кут нахилу осі інструмента до осі Z у площині напрямку руху; «Нахил» задає кут нахилу осі інструмента до осі Z у площині, перпендикулярної напрямку руху;
 До точки/Від точки – у цьому випадку напрямок інструмента збігається з лінією проекції к/від заданої точки. Положення точки визначається координатами X, Y, Z;
 До лінії/Від лінії – у цьому випадку напрямок інструмента збігається з лініями проекції к/від заданої лінії. Положення лінії визначається координатами X, Y, Z початкової точки й компонентами векторів I, J, K, що визначають напрямок;
 Зберігаючи напрямок – у цьому випадку інструмент завжди має напрямок, певний компонентами векторів I, J, K щодо оброблюваної поверхні.

4.3.8 Границі обробки

Система PowerMill дозволяє створювати границі, використовувані для визначення оброблюваних областей деталі. Границі можуть бути створені шляхом обчислення безпосередньо з панелі завдання границь (рис. 15) або при обчисленні КП. Перший шлях допускає редагування границь вручну, а другий шлях виключає двоступінчастий процес створення КП. Програма одночасно оперує тільки з однією границею, що, однак, може складатися з безлічі сегментів.



Рисунок 15 - Панель інструментів Границя

Меню-перемикач у лівій частині панелі задає, яким образом буде створюватися границя. Можливі варіанти:
 По заготівлі - границя створюється по контуру заготівлі й відповідно залежить від її виду;
 Доробки – границя створюється по контурі ділянок деталі, які неможливо було обробити попередньою фрезою, з урахуванням заданого параметра «Шукати матеріал товще, ніж» («Искать материал толще, чем»). Це значення дозволяє уникнути виявлення "гребінців" як частини неопрацьованого матеріалу (рекомендоване значення, що, 0,1 - 0,2 мм). Також рекомендується задавати цей параметр як мінімум удвічі більше величини точності транслювання моделей;
 По обраній поверхні – границя створюється із крайніх кромок обраних поверхонь або замкнутих обраних кривих, з урахуванням геометрії інструмента;
 Полога – границя створюється по контуру пологих ділянок моделі, кут нахилу яких перебуває в заданих межах. Використання такої границі допоможе уникнути високих "гребінців" при обробці пологих ділянок з постійним кроком по Z;
 По Силуету – границя створюється по контуру проекції моделі на площину. Використання такої границі дозволить уникнути зайвих підйомів інструмента в місцях, де фреза губить контакт із моделлю;
 Довільна – дозволяє створити границю самостійно, використовуючи кнопку створення ескізу, розташовану на панелі «Границя». У цьому випадку викликається меню завдання параметрів (рис. 16), у якому можна ввести необхідні координати або використати ліву кнопку миші для створення точок границі.



Рисунок 16 - Меню створення ескізу границі

Також можна зробити редагування існуючої границі.

4.4 Практична частина

Завдання 1. Викличте з диска модель «ex8». Інструмент і заготівля самостійно. Межі по X установите по заготівлі. Стратегія окружність, напрямок – будь-який, кутові границі від 90 до 270О. Виконайте розрахунок КП. У результаті одержимо (рис. 17).



Рисунок 17 - Схема обробки моделі стратегією «4-х осьова»

Завдання 2. Для приклада використайте модель «ex9». Координати початкової точки (145,0,0); шаблон обробки - окружність; крок 6 мм; азимут: початок -90, кінець 90О. У результаті одержимо (рис. 18):



Рисунок 18 - Схема обробки моделі «ex9» стратегією «проекція від точки»

Завдання 3. У даному прикладі обробимо основну циліндричну частину пляшки - модель «ex9». Визначте заготівлю й інструмент самостійно. Шаблон обробки – лінія; азимут: початок -90, кінець 90, крок 10; висота: початок 0, кінець 155. У результаті одержуємо (рис. 19).



Рисунок 19 - Схема обробки моделі «ex9» стратегією «проекція від лінії»

Завдання 4. Для даного прикладу використайте модель «ex9». Визначте заготівлю й інструмент самостійно. Початкова точка з координатами (135,0,0); азимут 270; обробка горизонтально. Шаблон висота (0, -40); крок 3 мм; ширина (-40, 40). У результаті одержимо (рис. 20):



Рисунок 20 - Схема обробки моделі «ex9» стратегією «проекція від площини»

Завдання 5. Викличте з диска модель «ex10». Визначте фрезу й заготівлю довільно. Крок обробки задайте параметрично, напрямок шаблона по осі U. У результаті одержимо (рис. 21):



Рисунок 21 - Схема обробки моделі «ex10» стратегією «проекція від поверхні»

Завдання 6. Викличте з диска модель «ex11». Визначте заготівлю й інструмент самостійно. Перед початком розрахунку КП виберіть верхню поверхню. Сторона: внутрішній край; радіальний зсув - 2мм; напрямок різання - кожне; точка відліку - провідна крива; осьовий зсув - 0.
У результаті одержимо (рис. 22).



Рисунок 22 - Схема обробки верхньої поверхні моделі «ex11» стратегією «По профілю»

Завдання 7. Викличте з диска модель «ex12» (рис. 23).



Рисунок 23 - Схема півсфери із трьома кишенями (Модель «ex12»)

4.5 Вимоги до оформлення звіту

Звіт повинен містити:
 стислий конспект необхідних теоретичних відомостей;
 результати виконаної роботи.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Медведев Ф.В., Нагаев П.В. Автоматизированное проектирование и производство деталей сложной геометрии на базе программного комплекса Power Solution: Учебное пособие под общей редакцией Громашева А.Г. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005 -167 с.
2. Программирование фрезерной 3-х координатной обработки с помощью пакета Power Mill. Практикум. www.delcam.com
3. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ. Машиностроение Л. 1990 - 590 с.