Примеры составления управляющих программ для системы ЧПУ Fanuc 210i с использованием многопроходных циклов обработки G70, G71, G72 G73

G70 — цикл чистового точения.

G71 — цикл многопроходного продольного точения.

G72 — цикл многопроходного поперечного точения.

G73 — цикл повторения шаблона.

Снятие материала на диаметре G71 (Тип 1)

Рис. 5.16. Эскиз детали и программа обработки

Снятие материала на диаметре G72

Рис. 5.17. Эскиз детали и программа обработки

Снятие материала на диаметре G73

Рис. 5.18. Эскиз детали и программа обработки

Оптимизация параметров резания

Оптимизация условий обработки определяется знанием физических и технико-экономических зависимостей, существующих в данной области. Поскольку в настоящее время трудно учесть все зависимости, связывающие отдельные факторы, проявляющиеся в процессе обработки, на практике применяют частичную оптимизацию: используют только некоторые оптимальные факторы, при этом значения остальных факторов предполагаются.

Существуют три основные разновидности частичной оптимизации условий обработки:

• • однокритериальная, когда во внимание принимают минимальную единичную стоимость;
• • двухкритериальная, когда во внимание принимают минимальную единичную стоимость и необходимую шероховатость поверхности;
• • трехкритериальная, когда во внимание принимают минимальную единичную стоимость, необходимую шероховатость поверхности и необходимую точность размеров.

Основой оптимизации условий обработки, выполняемой с помощью ПК, являются установленные технические ограничения в виде уравнений. Рассмотрим зависимости-ограничения для общего случая при обработке резанием.

Связь между стойкостью инструмента, его конфигурацией и материалом режущей части, глубиной резания, подачей, механическими свойствами обрабатываемого материала, с одной стороны, и максимально возможной скоростью резания — с другой. Имеется зависимость, которая показывает, что частота вращения п и подача S для заданных условий (стойкости инструмента, материала и т.д.) не должны превышать значений, определяемых неравенством nSy^v < В₁ (В₁ — минимальная себестоимость). В целях отыскания линейных зависимостей, необходимых для решения задачи с помощью линейного программирования, логарифмируют функции, определяющие ограничения. Обозначим: Inп = х_х; 1п( 100,5) = х₂; ln5j = Ъ_v Уравнение, определяющее первое ограничение, будет иметь вид

Связь между мощностью резания и мощностью главного привода станка N_z выражается формулой N_e < N_z • rj. Эта зависимость также может быть выражена уравнением ограничения, имеющим вид

Расчетная скорость резания, подача и заданная производительность станка связаны уравнением-ограничением

Это ограничение устанавливает связь между расчетной скоростью вращения при резании и наименьшей частотой вращения исходя из кинематики станка. Естественно, что расчетная частота вращения шпинделя п = /?_расч не должна быть меньше минимальной частоты п_ст mi_n, определяемой кинематикой станка. Так как Inп = х_х, а 1ш1_{ст min} = 6₄, то уравнение-ограничение имеет вид

Расчетная и максимально допустимая скорости резания связаны зависимостью (с технологической точки зрения это ограничение условное)

Установление связи между расчетной частотой вращения при резании и максимальной частотой вращения исходя из кинематики станка п _асч < п_ст тах дает уравнение

Расчетные скорость резания v и подача S, допускаемые по условиям прочности инструмента, связаны уравнением

Связь между расчетными величинами V и S, допускаемыми по условиям жесткости инструмента, выражается уравнением

Расчетные параметры К и У и точность обработки, допускаемая жесткостью изготовляемой детали и способом ее крепления, связаны зависимостью

Связь между расчетными значениями v и S, допускаемыми по условиям прочности механизмов станка, определяется уравнением

Связь между расчетной подачей S и наименьшей подачей n_CTmin, допускаемой кинематикой станка, может быть получена из неравенства

где Ь_и = 1п5_{ст min}.

Связь между расчетной подачей S и максимальной подачей S_CTmax, допускаемой кинематикой станка, устанавливается зависимостью

Связь между расчетной подачей S и подачей, допускаемой из условия получения заданной шероховатости поверхности, определит уравнение ограничения

В результате составления неравенств получим математическую модель процесса резания металла на металлообрабатывающем станке. В этой модели записанные неравенства

определяют систему, характеризующую основные ограничения обработки.

Для модели требуется установить целевую функцию. Для рассматриваемой модели эту функцию можно записать в виде F_u = • х₂ =

= шах, исходя из следующего рассуждения.

При соблюдении предусмотренной экономической стойкости инструмента параметры обработки оптимальны, когда время обработки наименьшее, а объем удаляемого металла (А = V- S • t) — наибольший. Так как время обработки обратно пропорционально произведению подачи и скорости резания (или частоты вращения), то время обработки минимально, когда произведение V • S (или S • п) максимально. Следовательно, при заданной глубине резания будет удаляться наибольший объем металла.

Анализ математической модели процесса резания и метода определения оптимальных значений частоты вращения и подачи дает возможность разработать универсальную программу для расчета параметров режимов резания на токарных станках, имеющих предельное число дискретных частот вращения и подач. Программа позволяет выбирать оптимальные параметры резания с учетом всех ограничений, наиболее существенных с точки зрения технологии изготовления и прочности обрабатываемой детали. Для того чтобы пользоваться этой программой, необходимы следующие входные данные: R_ms — род обрабатываемого материала (сталь, чугун); R_mo — род материала инструмента (твердый сплав, быстрорежущая сталь); R_m — прочность материала, МПа; НВ — твердость материала, МПа;

S_m — марка стали; d — наружный (внутренний) диаметр обрабатываемого материала, мм; L — длина точения, мм; d_lT — квалитет точности IT; h — шероховатость R_a, мкм; t — глубина резания, мм; S_mm — состояние материала; ф — угол резания в плане, рад; N_n — номинальная мощность станка, кВт; к — множество подач станка; Q. — множество частот вращения шпинделя.

В результате расчета получают выходные данные:

п — скорректированные частоты вращения, подобранные в множестве Q, об/мин (мин^-1); s — скорректированные подачи, выбранные из множества Е, мм/об; t_m — машинное время, мин.

К рекомендуемым параметрам резца относят тип режущей части; передний угол у, рад; ширину и высоту тела резца; ширину и высоту тела резца, не регламентированные стандартом; радиус закругления режущей кромки г, мм; параметры охлаждения и др.