Обробка плоских поверхонь на верстатах з ЧПК проводиться переважно кінцевими і торцевими фрезами.

Залежно від розташування відносно інших елементів деталі оброблювані площини поділяються на:

— відкриті — фрезу для обробки можна заводити з усіх сторін оброблюваної поверхні. В таких випадках застосовують торцеві фрези зі змінними твердосплавними пластинами;

— напіввідкриті площини — є сторони, через які введення фрези для обробки неможливе. Фрезерування може виконуватися торцевими й кінцевими фрезами;

— закриті площини — обмежені з усіх сторін стінками, інструмент у зону обробки можна ввести лише зверху врізанням (шпонкові пази) або через заздалегідь підготовлений отвір. Для обробки використовують тільки кінцеві фрези.

Фрезерування відкритих площин виконують торцевими фрезами, оснащеними тттвидкозамі нними квадратними, ромбічними, п’ятигранними, круглими твердосплавними пластинами. Для знімання великого об’єму металу рекомендовано застосовувати твердосплавні пластини круглої форми, які покращують процес різання за силовими характеристиками, дають змогу водночас працювати з великими глибинами різання і подачами, підвищують таким чином продуктивність обробки. Круглі пластини використовують під час фрезерування важко-оброблюваних матеріалів: титан, жароміцні сплави.

Програмують обробку відкритої поверхні в параметрах. Вихідну точку по осях X і Y вибирають у зручному для оператора місці. Початок фрезерування по осі Z обирають так, щоб відношення повного припуску до призначеної глибини фрезерування на одному проході було кратним цілому числу, або, враховуючи вимоги до оброблюваної поверхні, останній прохід програмують зі зменшеною глибиною фрезерування і подачею. Щоб отримати поверхню з низькою шорсткістю, застосовують торцеві фрези із пластинами з мі-нералокераміки ВОК70 або ВОК71. Обирають напрям фрезерування — в одну чи дві сторони. У програму, розроблену в параметрах, підставляють їх значення залежно від оброблюваної поверхні деталі. Схему такої обробки наведено на рис. 2.30, а і в табл. 2.10.

Така схема знімання припуску називається зигзагоподібною. Через простоту програмування вона є найпоширенішою, хоча має певні недоліки: робочі рухи в процесі обробки здійснюються у протилежні сторони, створюючи змінний характер фрезерування — по і проти подачі, що негативно впливає на точність обробки і шорсткість поверхні.

Обробка за такою схемою можлива також лише в одну сторону, потім відбувається повертання фрези прискореним рухом з відводом по осі Z і наступний робочий хід (відома як Ш-схема). Незважаючи на очевидний недолік — збільшення трудомісткості процесу, значно покращується якість обробки, тому цю схему використовують для фінішних проходів.

Зигзагоподібна схема має багато зломів на траєкторії, розгонів, гальмувань, в результаті — збільшену трудомісткість.

Таблиця 2.10

Кадр	Програмовані дії
%20; (Фрезерування відкритої плоскої поверхні торцевою фрезою)
	Вихідна точка. Р10 і Р11 — координати, вибрані довільно
	Корекція довжини інструмента, призначення режимів
	Рух в точку початку обробки (П.о.), Р1 і Р2 — координати точки П.о. по X таУ (по Y фреза виходить за межі поверхні обробки на (0,15-0,20) ϋφ (діаметр фрези)
	Набір глибини фрезерування на першому проході — Р8
	Р4 — робочий хід в точку В, 2 мм — перебіг по осі X
	Рух по Υ на ширину фрезерування РЗ, що становить (0,7-0,8) від ϋφ
	Робочий хід по X в точку D, 20 мм — перебіг
Так продовжується до закінчення обробки по першому шару припуску
	Повернення в точку П.о. по X і Υ
	Знімання другого шару припуску. Повторюється до повної обробки

Спіралеподібна схема фрезерування характеризується тим, що обробка ведеться круговими траєкторіями інструмента вздовж зовнішньої границі, змінюючи відстані між витками спіралі на крок, що дорівнює 0,8 від діаметра фрези, в напрямку до центру поверхні (рис. 2.30, в) або від центру до граничних обмежень (рис. 2.30, б). Ця схема вигідно відрізняється від зигзагоподібної більш плавним характером обробки. Вона забезпечує незмінний напрям фрезерування (по подачі або проти) і не викликає додаткових (крім тих, що на контурі) зламів траєкторії руху фрези. Для обробки «від центру» під захід фрези, як правило, свердлиться отвір.

Якщо оброблювана поверхня кругла, то спіралевидна схема перетворюється у спіраль Архімеда, яку важко запрограмувати в ручному режимі математично, тому для круглих поверхонь, передусім вибірок, обробку виконують круговими траєкторіями у вигляді спряжених дуг, якщо програмування ручне.

Під час обробки потужними фрезами великих поверхонь важливо до закінчення процесу не виводити фрезу з металу, щоб не створювати додаткових ударів від врізання. В ході торцевого фрезерування треба також уникати поверхонь з пазами й отворами, бо в місцях зустрічі з ними різальні крайки працюватимуть у незадовільних умовах переривчастого різання. Тому бажано отвори й вибірки виконувати після фрезерування площини, а якщо це неможливо, при підході до такої поверхні треба знизити подачу до 50 % від рекомендованої.

Якщо діаметр фрези перевищує ширину оброблюваної поверхні, для обробки за один прохід вісь фрези треба змістити з осі симетрії, оскільки циклічність коливання сили різання під час врізання й на виході призведуть до вібрацій, унаслідок яких частіше ламаються пластини і погіршується шорсткість поверхні.

Фрезерування напіввідкритих площин виконується кінцевими фрезами за схемою «стрічка» (див. рис. 2.31). Під час обробки за такою схемою глибоких контурів чи високих уступів важливо забезпечити достатню жорсткість інструмента, щоб уникнути його відгинання і, як результат, отримати нахил оброблюваної поверхні, більший за допустимий. Тому бажано, щоб діаметр фрези D задовольняв таку умову: Н < 2,5D, де Н — максимальна висота оброблюваної стінки. Обробку кутів такої поверхні по радіусу потрібно виконувати фрезою радіусом, меншим за радіус контуру, щоб виключити можливі вібрації в цьому місці через різке збільшення кута обхвату фрези.

Важливим моментом є врізання. Підведення фрези і набір глибини різання, особливо на чистових проходах і за ви-сокошвидкісної обробки, треба виконувати плавно, по радіусу, щоб не спричинити поломку фрези або значні дефекти поверхні. Найбільш технологічним є вхід фрези прямо або по дузі іззовні (програмується циклами G64, G65, G66 або командами G02, G03). Для обробки закритих поверхонь це виконати неможливо, і тому врізання здійснюється торцем

фрези або через попередньо просвердлений отвір. Врізання торцем фрези не завжди можливе за її конструктивними можливостями. Крім того, цей метод неефективний, оскільки фрези погано працюють на свердління, тому застосовують попереднє засвердлювання поверхні або маятникове чи спіральне (кругла вибірка) врізання, за якого глибина різання поступово зростає впродовж проходу.

Фрезерування закритої поверхні розглянемо на прикладі фрезерування наскрізного вікна в стінці циліндричної втулки з товщиною стінки 5 мм (рис. 2.32).

Вікно строго орієнтоване відносно інших елементів деталі. Деталь типова, вікна відрізняються лише розмірами В, L та кутом а, тому програму вигідно розробляти в параметрах.

З метою дотримання вимог до точності обробка виконується в послідовності:

1) «пробивання вікна» зворотно-поступальними рухами кінцевої фрези між точками а і б. Обробка починається з координати «0» — це найвища точка на циліндричній поверхні, таким чином забезпечується поступовість врізання фрези;

2) обхід тою ж фрезою контуру вікна. Для цього діаметр фрези зменшують на припуск під остаточну обробку обходом по контуру. Так, для вікна з розмірами L = 24, В = 12 вибираємо кінцеву фрезу 010,8, щоб забезпечити припуск на остаточну обробку 0,6 мм на сторону.

Параметри траєкторії руху фрези вираховуємо від розмірів вікна через математичні залежності з рис. 2.32:

Якщо програму розробляти у спеціальній комп’ютерній програмі, розрахунки виконаються автоматично, а програма обробки матиме вигляд:

Фрезерування скосів та уклонів на верстатах з ЧПК, як і на універсальних верстатах, виконують:

— нахилом деталі на потрібний кут за допомогою спеціальних пристосувань;

— використанням, коли це можливо, спеціальних кутових фрез;

— на фрезерному верстаті зі типі йде лем, поворотним у вертикальній площині, в тому числі й за програмою.

Розглянемо підсумковий приклад обробки деталі (рис. 2.33) на ОЦ 2254ВМФ4 із застосуванням розглянутих операцій.

Матеріал деталі — сталь 45, заготовка — попередньо оброблена по контуру плита товщиною 50 мм. Інструмент: кінцеві фрези, свердла.

Для обробки деталь затискуємо в лещатах за попередньо оброблені поверхні.

План операції:

1) обробку контуру: П.о—1—2—3—4—5—6—7 виконати за два проходи з глибиною різання на кожному 28 мм. Оберти шпінделя — 630 об./хв за стрілкою годинника, робоча подача — 60 мм/хв;

2) обробку контуру 8—9 (на рис. поверхня 2) виконати за тими самими режимами;

3) обробку плоскої поверхні 3 виконати за два проходи з глибиною різання на першому проході 7 мм, на другому — 3 мм. Врахувати положення нульової площини по Z — +3 мм. Оберти шпінделя — 630 об./хв за стрілкою годинника, подача — 60 мм/хв;

4) обробку контуру виступу 40x80 (поверхня 4) виконати за тими самими режимами;

5) обробку вибірки 70x160 (поверхні 5, 6) виконати попередньо за чотири проходи з глибиною різання 20 мм і ра

діальною подачею 5 мм. Оберти шпінделя — 630 об./хв за стрілкою годинника, поздовжня робоча подача — 60 мм/хв;

6) виконати контурну обробку вибірки (поверхня 5) з глибиною різання 20 мм; оберти шпінделя — 630 об./хв за стрілкою годинника, поздовжня робоча подача — 60 мм/хв;

7) виконати обробку трьох отворів (поверхні 7, 8, 9) 02ОН8.

Для обробки зовнішнього контуру застосуємо кінцеву фрезу 030 (ТОЇ), для обробки площини і контуру виступу 40x80 попередньо і остаточно — кінцеву фрезу 060 (Т02), для обробки вибірки — кінцеву фрезу 020 (ТОЗ), для формування технологічного отвору для заходу фрези під час фрезерування вибірки — свердло 020 (ТЮ). Для обробки отворів 02ОН8 вибираємо: свердло 019 (Т04), зенкер 019,95 (Т05), розвертку 02ОН8 (Т06), зенківку для знімання фасок 025 (Т07).

Програму обробки наведено в табл. 2.11.

Таблиця 2.11

Кадр	Програмовані дії
	Вихід в постійні (нульові) точки верстата
	Вибір системи координат деталі, пошук інструмента ТОЇ, кутова орієнтація шпінделя
	Вихід в позицію заміни інструмента. Заміна
	Вихід в точку початку обробки контуру по X і Y
	Корекція довжини інструмента, призначення швидкості різання
	Набір глибини фрезерування контуру
	Вихід на еквідистанту, корекція радіуса фрези при обході контуру праворуч, робоча подача
	Обробка контуру 1 між опорними точками 1—2 радіусом R25 мм, кругова інтерполяція проти стрілки годинника
	Між точками 2—3 лінійна інтерполяція
	Між точками 3—4 кругова інтерполяція R15 проти стрілки годинника
	Між точками 4—5 лінійна інтерполяція
	Між точками 5—6 кругова інтерполяція R30 за стрілкою годинника
	Між точками 6—7 лінійна інтерполяція

Продовження табл. 2.11

Кадр	Програмовані дії
	Відвід фрези по X, Y
	Відвід фрези по Z
	Перехід до обробки поверхні 2 від точки 8
	Набір глибини по Z
	Вихід на обробку поверхні 2
	Обробка поверхні 2 між точками 8 і 9
	Вихід з еквідистанти
	Відвід фрези по Z
	Вихід в точку початку обробки другого проходу по контуру
	Набір повної глибини обробки
	Повтор кадрів обробки контуру до точки 8
	Набір глибини пошук інструмента Т02
	Обробка поверхні 2 між точками 8—9
	Орієнтована зупинка шпінделя
	Заміна інструмента
	Вихід в точку початку обробки поверхні 3
	Корекція фрези по довжині, глибина фрезерування 7 мм
	Обробка поверхні 3 за підпрограмою L1
	Вихід в точку початку обробки контуру виступу 40x80 (поверхня 4)
	Вихід на еквідистанту, корекція радіуса фрези, обхід праворуч, призначення режимів обробки, подача ЗОР
	Обхід поверхні 4 (виступу) по контуру. Обхід кутів за допомогою циклу G37 за-безпечує їх гостровершинність
	Зняття циклу обходу кутів
	Вихід з контуру обробки виступу 4
	Повернення в точку початку обробки площини 3, пошук наступного інструмента
	Набір глибини фрезерування на другому проході (3 мм)
	Фрезерування поверхні 3 і 4 повторно
	Кутова орієнтація шпінделя
	Заміна інструмента
	Вихід в точку початку обробки вибірки (поверхні 5 і 6), пошук наступного інструмента

Продовження табл. 2.11

Кадр	Програмовані дії
	Корекція довжини свердла, призначення режимів обробки
	Свердління отвору для входу фрези
	Відміна циклу свердління
	Заміна інструмента на фрезу
	Корекція довжини фрези, подача на глибину фрезерування по отвору
	Обробка в площині YZ. Призначення режимів обробки, подача ЗОР
	Обробка вибірки (поверхні 5 і 6) за підпрограмою L2, заданою параметрами, чотири повтори
	Вихід в точку початку обробки вибірки по контуру 5
	Вихід на контур, корекція радіуса фрези, призначення режимів обробки
	Обхід вибірки по контуру 5
	Вихід фрези з контуру 5
	Орієнтована зупинка шпінделя, пошук інструмента Т04
	Заміна інструмента
	Вихід в точку свердління отвору 7, призначення режимів, пошук інструмента Т05
	Корекція довжини свердла Т04, подача ЗОР
	Свердління отвору 7
	Свердління отворів 8 і 9
	Відміна циклу свердління, кутова орієнтація шпінделя
	Заміна інструмента
	Вихід в отвір 7, призначення режимів обробки, пошук розвертки, Т06
	Корекція довжини зенкера

Закінчення табл. 2.11

Кадр	Програмовані дії
	Зенкерування отворів 7, 8, 9
	Вихід в отвір 7, призначення режимів обробки, пошук зенківки Т07
	Корекція довжини розвертки, подача ЗОР
	Цикл розвірчування
	Розвірчування отворів 7, 8, 9
	Вихід в отвір 7, призначення режимів, пошук фрези ТОЇ
	Корекція дожини зенківки, подача ЗОР
	Знімання фасок на отворах 7, 8, 9. Відміна циклу. Кутова орієнтація шпінделя
	Кінець програми
	Підпрограма 1
	Прискорений рух по X на Р1 = 17 мм
	Фрезерування за схемою «зигзаг» 1-го відрізка
	Прискорене зміщення по X
	Фрезерування 2-го відрізка у зворотному напрямі
	Кінець підпрограми
	Підпрограма 2
	Фрезерування по схемі «зигзаг». Робочий рух по осі Υ
	Робочий рух по осі X
	Фрезерування у зворотному напрямі
	Робочий рух по осі X
	Кінець підпрограми

Після розроблення та перед застосуванням програми обробки ΰ слід перевірити на правильність і відсутність помилок випадкового характеру, використовуючи всі доступні методи (див. параграф 2.18).

 

 

Це матеріал з підручника "Основи обробки та програмування на верстатах з числовим програмним керуванням" Онофрейчук 2019