Оптимизация подачи для гладких круговых фрезерований

Замечали ли вы, что следы на фрезерованных поверхностях несовпадают между линейными и круговыми движениями — даже при одинаковой подаче? Зачем фрезы вибрируют при обработке внутренних дуг? Причина — разница между радиусом траектории центра фрезы и радиусом траектории рабочей поверхности.

ЧПУ генерирует скорость движения для траектории центра режущего инструмента. При фрезеровке двуосевого контура на 10.0 дюйм/мин — центр резака движется на 10.0 дюйм/мин. При линейной поверхности (G01) ЧПУ обрабатывает прямую поверхность точно на 10.0 дюйм/мин.

При круговом движении длина траектории центра резака отличатся от длины траектории рабочей поверхности. Для внешних дуг траектория центра длиннее. Для внутренних — короче. Смотрите иллюстрацию для понимания.

Если подача верна для линейных движений и переносится из предыдущей линейной команды, ЧПУ будет обрабатывать внешние круговые поверхности медленнее, а внутренние — быстрее линейных. Чем больше разница между радиусами траекторий центра и поверхности, тем ярче разница подачи в точке касания (точке соприкосновения резака). Результат: обработка дуг линейной подачей может привести к избыточному циклу для внешних дуг, вибрации, нежелательной чистоте или даже лом резаков на внутренних дугах.

Это также существует для одноточечных резаков на токарных операциях. Но так как радиус кончика мал, траектория центра близка к траектории поверхности, эффект менее очевиден.

Смотрите иллюстрацию снова. Для внешних дуг заметьте влияние на цикл. При линейной подаче 10.0 дюйм/мин с внешним радиусом 0.25 дюйма фрезой 1.0 дюйма диаметром это движение занимает почти на 5 секунд дольше, чем должно. Программист должен увеличить круговую подачу в 3 раза для обработки 0.25 дюйма поверхности так же, как линейные.

Отношение между радиусом траектории рабочей поверхности и радиусом траектории центра определяет, насколько увеличить (внешние) или уменьшить (внутренние) круговую подачу. В примере радиус поверхности 0.25, радиус центра 0.75 (0.25 + 0.5). Деление 0.75 на 0.25 даёт 3.0. Вместо линейной F10.0 для кругового движения нужна F30.0. Программирование правильной круговой подачи для внешних дуг может сильно влиять на время серии, особенно при высоких объёмах.

То же отношение для внутренних дуг. Снова делим радиус центра на радиус поверхности. Результат всегда <1. Умножаем на линейную подачу. Получаем подачу медленнее линейной.

Некоторые производители ЧПУ имеют фичи для этого. Heidenhain включает «constant contouring speed». FANUC позволяет замедлять внутренние круговые движения через «automatic corner override» параметром, но оставляет настройку производителям станков или пользователям (см. параметр 7010 у текущих 0- и 30-серий). Возможно, ваша CAM-система тоже может помочь.

ВАЖНО: Используйте эту технику только когда объём удаляемого материала равномерно сбалансирован вокруг контура — как при финишной фрезеровке — или при обработке заготовок близких к чистовой (литьё, штамповка). НЕ применяйте для черновой обработки при большом снятии материала — особенно когда на некоторых поверхностях материала больше. Увеличение подачи в этом случае драматически увеличит нагрузку на резак.

Если такие фичи доступны — научитесь их использовать. Если нет — или недовольны работой, не пропустите следующий CNC Tech Talk, где будут две пользовательские G-код программы для решения этой проблемы.