Управління положенням інструменту при програмуванні 5-осьової обробки

У цій статті ми продовжимо описувати можливості програмування 5-осьової обробки у вітчизняній системі ГеММа-3D. Огляд основних можливостей з програмування 5-осьової обробки в CAM-системі, що розглядається, був зроблений в «САПР і графіка» № 5’2011. Мета цієї статті – познайомити читачів з набором інструментів для керування осями фрези – одним з найскладніших аспектів при програмуванні 5-осьової обробки.

Розглянемо послідовно параметри керування осями фрези при побудові траєкторії обробки, їхнє основне призначення та спосіб представлення в інтерфейсі користувача системи ГеММа-3D.

Мал. 1. Параметри керування осями фрези

Мал. 2. Способи орієнтації фрези

Вкладка Управління осями (рис. 1) дозволяє вибрати необхідний спосіб орієнтації фрези під час руху вздовж траєкторії, що розраховується. Тут можна зафіксувати одну або дві осі, отримуючи 4 або 3-осьову траєкторію відповідно. Основний вид орієнтації інструменту визначається одним із наступних способів (рис. 2):

• перпендикулярно поверхні (а);
• щодо напряму руху (б);
• відносний кут (в);
• абсолютний кут до осі (г);
• кут навколо осі (д);
• з точки (е);
• з кривої (ж);
• через контрольні вектори (з);
• від точки (і);
• від кривої (к);
• напрямок обробки імпелера (л).

Кожен із перелічених видів орієнтації супроводжується відповідним набором додаткових параметрів. Наприклад, при орієнтації щодо напрямку руху (рис. 3) визначається величина нахилу осі фрези вздовж напрямку руху, а також тип і величина бокового нахилу.

Мал. 3. Орієнтація осі фрези щодонапрямки руху

p align="justify"> Найбільш гнучким способом завдання орієнтації фрези є завдання проміжних положень осі інструменту, тобто орієнтація фрези через контрольні вектори. Задавши потрібним чином проміжні положення фрези, можна забезпечити оптимальну і найбільш технологічну траєкторію руху інструменту по важкодоступних оброблюваних каналах і пазах.

Тим не менш поряд з високою гнучкістю даний спосіб завдання орієнтації фрези вимагає значного обсягу ручної роботи - грамотної та акуратної побудови контрольних векторів. Для автоматизації цього завдання у системі ГеММа-3D є утиліта «Контрольні вектори», що дозволяє побудувати необхідні проміжні осі за найпоширенішими шаблонами (рис. 4).

Мал. 4. Утиліта побудови контрольних векторів

Мал. 5. Використання бічного нахилу при орієнтації фрези

Дана утиліта дозволяє побудувати відрізок або масив відрізків, орієнтованих певним чином у просторі та прив'язаних до деяких точок заданої кривої. Кількість відрізків та його довжина задаються користувачем. Початок відрізків розташований у розрахункових точках, віддалених один від одного на рівній відстані вздовж обраної користувачем кривої від першої зазначеної точки до другої в заданій кількості. Орієнтація вектора в кожній розрахунковій точці визначається згідно з обраним перемикачем пункту Управління вектором діалогового вікна Контрольні вектори та значенням двох кутів: кута випередження - LEAD і кута відхилення - TILT.

Кути LEAD та TILT мають свою інтерпретацію для кожного вибраного перемикача пункту Керування вектором. Кут може бути заданий як у вигляді абсолютного значення у кожній розрахунковій точці, так і у вигляді закону, за яким кут змінюєтьсявздовж заданої кривої від першої зазначеної точки до другої.

Закон, за яким змінюється кут, визначає крива, що лежить у площині XY, абсцису першої точки якої дорівнює 0, а останньої — 100. Ордината кожної точки цієї кривої визначає кут в межах від –180 до 180°. Закон зміни кута інтерпретується так. Якщо довжину заданої кривої від першої зазначеної точки до другої прийняти за 100%, то ордината кривої закону зміни кута з абсцисою, що дорівнює Y визначає кут (LEAD або TILT) на відстані Y% вздовж заданої кривої.

Криві закони зміни кутів LEAD та TILT формуються в системі автоматично, якщо відповідним чином заповнити поля введення для LEAD та TILT. У цьому випадку вихідна інформація заноситься в поле введення у вигляді текстового рядка, що містить значення кутів та їхнє положення на заданій кривій у відсотках від довжини кривої. Пара чисел (відсоток та значення кута) поділяється символом “/”. Пари між собою розділяються комами. Наприклад, рядок 0/5,100/15 означатиме, що в першій вказаній точці (0%) кут (LEAD або TILT в залежності від того, в якому полі введення знаходиться цей рядок) дорівнює 5°, а в другій вказаній точці (100% ) - 15 °. Кількість пар необмежена. Сортування за відсотком відбувається автоматично. Закони зміни кутів формуються системою у вигляді апроксимації сплайном вихідної інформації.

Побудовані в автоматичному режимі контрольні вектори є набором геометричних об'єктів — відрізків. Таким чином, при необхідності можливе додаткове ручне коригування положення окремих відрізків.

При використанні способу завдання орієнтації фрези щодо напрямку руху є додатковий набір параметрів, що дозволяє визначити напрямок та величину бічного.нахилу. До пропонованих типів нахилу відносяться (рис. 5):

• орієнтація осі фрези щодо ізопараметричних ліній поверхні (а);
• напрямок уздовж перпендикуляра зазначеної кривої (б);
• напрямок осі фрези по перпендикуляру до напрямку руху (в);
• прив'язка осі фрези до напрямку шпинделя (г);
• орієнтація у заданому напрямку (д);
• орієнтація вздовж набору відрізків – контрольних векторів (е).

Застосування 5координатних верстатів з різними кінематичними схемами передбачає наявність певних обмежень можливого діапазону переміщення робочих органів. Діалогова панель Обмеження (рис. 6) дозволяє встановити параметри допустимих кутів повороту робочих органів щодо осей верстата. Задані обмеження буде враховано на етапі розрахунку траєкторії руху інструменту.

Мал. 6. Завдання обмежень на повороти робочих органів верстата

Мал. 7. Завдання точки різання інструменту

Важливим технологічним моментом при програмуванні 5-осьової обробки є завдання зони різальної частини фрези, тобто точки контакту фрези з оброблюваною поверхнею. Різні види обробки та типи фрез обумовлюють необхідність керувати цим параметром. У системі ГеММа3D передбачені такі способи завдання положення ріжучої точки інструменту (рис. 7):

• автоматичний вибір точки різання (а);
• точка різання центром інструменту (б);
• точка різання на радіусі заокруглення фрези (в);
• різання передньої частини фрези (г);
• точка різання задається у конкретному місці фрези (д).

Описані параметри дозволяють при програмуванні 5-осьової обробки задати практично будь-яке положення ріжучого інструментута побудувати оптимальну траєкторію руху фрези для виготовлення деталей складної форми.

---