Способ управления профилирующими подачами при обработке криволинейных поверхностей на фрезерном станке с чпу
СОВХОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л В 23 0 23/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839171/08 (22) 14.05.90 (46) 15.01.93. Бюл, М 2 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) B.À.Çåëèícêèé и С.А.Зелинский (56) Авторское свидетельство СССР
N1399076,,кл. В 23 Q 2233//0000, 1986. Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при обработке криволинейных поверхностей на фрезерных станках с ЧПУ.
Известен способ управления профилирующими подачами при обработке криволинейных поверхностей на фрезерном станке с ЧПУ, при котором поверхность детали задана уравнением Y = f(X) включающий профилирующие движения инструмента относительно детали в направлении координатных осей станка путем непрерывного изменения соотношения скоростей подач в направлении координатных осей станка в каждой точке обработки, для чего назначают величину задающей подачи Sx вдоль оси
Х станка, непрерывно опрецеляют величину первой производной от оси функции, описывающей обрабатываемую поверхность Y (X), „„. Ы„„1787744 А1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОФИЛИРУЮЩИМИ ПОДАЧАМИ ПРИ ОБРАБОТКЕ
КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА
ФРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ С ЧПУ (57) Использование: область станкостроения. Сущность изобретения: задают движение инструмента по оси X станка (постоянная величина Як), задают движение инструмента по оси Y в соответствии с требуемым законом Sy = f {Х)Як. Задают движение инструмента по оси z в соответствии с
dz dz выРажением Sz = с Ях + d Sy где бх у
dz dz и - частные производные коордибх сну наты Z по осям Х и У, 2 ил. 2 табл. а величину следящей подачи Sy вдоль оси У определяют по формуле Sy = Sx Y (Х), Недостатком известного способа является возможность обработки только плоских криволинейных контуров, так как устанавливается взаимосвязь между подачами лишь по двум осям станка: X и У, Целью настоящего изобретения является расширение технологических возможностей за. счет взаимосвязи между подачами по трем X, Y, Z осям станка.
При этом задают траекторию движения инструмента в плоскости ХОУ уравнением вида У = р (х), а величину следящей подачи
Sz по оси 2 станка определяют непрерывно в каждой точке обработки в соответствии с дг дг формулой Sz =,; -.Sx + Гх Sy, д2 BZ где дх ду и — — частные производные координаты Z по координатам Х и Y.
1787 744
На фиг,1 изображена обрабатываемая поверхность; на фиг.2 — сечение поверхности горизонтальной плоскостью, Для определения закона управления гоотношением подач Sx, Sy, Sz, действую- 5 щих одновременно в направлении осей
Х;У,2 ст® ка соответственно, продифференци руем ур"а"вн е нйе поверхности 2 = ф(Х,Y) по времени t
dz 3z бу.+ д2 dó, (1) . 10
dt 3x dt ду dt где —., — и — определяют скодх dv dz
dt dt dt рость изменения соответствующей координаты по времени t, т.е, это величины подач 15
Sx, Sy, Sz, соответственно; — и —. частные производные а. а. дх ду коордйнаты Z по координатам X и У, Таким образом, выражение (1) можно 20 записать дк Rz
Sz = Sx + Sy д. (2) дх дy
Выражение (1) устанавливает взаимосвязь между подачами Sx Sy è Sz â каждой 25 точке обработки, йеобходимую для формообразования поверхности вида Z = gi (X,Y) (Э)
Подачи S> и Яу обеспечивают формообразование вторизонтальной плоскости XOY ЗО станка и связаны уравнением:
1 .. d
Sy = f (X)Sx (или Sy =. " ° Sr ) (4), 1 где f (Х) — первая пройзводная по коордийа- те Х от функции, описывающей сечение по- З5 верхности Z = ф (X,Y) горизонтальной плоскостью.
Заявляемый способ реализуется с помощью следующих прие11ов и операций: задают траекторию" инструмейта в плоскости 40
ХОУ; задают поверхность детали уравнени ем вида Z ф (X,Y), задают движение инструмента относительно детали в йаправлении координатных осей станка в каждой точке обработки, йазначают величи- 45 ну задающей подачи вдоль оси Х станка, непрерывно определяют величйну первой производной от функции, описывающей траекторйю движения инструмента в плоскости XQY, определяют величину следя-! щей подачи Sy = Sx Y > (по оси Y) и величину
Bz д2 следящей подачи Sz = Sx - + Sy дх - "y
Bz дг (по оси 2), где . и — — частные произ- 55 дх ду водные координаты Z по осям Х и У, Пример. На фрезерном станке концевой фрезой проводилась обработка объемной криволинейной поверхности (эллипсоида), заданной в аналитическом ви2 2 2 де .+- — + — 1 (или в явном виде а2 b2 с2
Z = с (1 — —.Х вЂ” — Y ), Обрабаты2 1 2 0;5 а2 b велась верхняя часть эллипсоида, т.е. область изменения координаты Z(0;C) построчечныM методом.
Способ позволяет направление и геометрическую форму строчек обработки выбирать пройзвольно из. технологических соображений.
В примере проекция. рассматриваемой строчки А1В1 (фиг.1) представляет собой отрезок прямой линии и описывается уравнением Y = КХ + M, где К = tg а (в примере . а =45О, т.е; К = 1); М = d(n — 1), d — диаметр фрезй (d = 10 мм), n — порядковый номер строчки, Иэ условия йрочности инст та значение контурной подачи Як = .S-х+ S у+ S z должно подчиняться условию (Як)» 150 мм/мин.
Определение соотношений подач Sx, Sy, Sz,îáåcïå÷èâàþùèõ траекторию формообразования эллипсоида,проводят в следующей последовательности.
В соответствии с (4) определяют соотношения между подачами Sy и Sx, т.е. в плоскости XOY. Для этого необходимо определить первую производную от функции Y =- К Х +
+M, описывающей проекцию строчки на горизонтальную плоскость ХОУ; — -= (КХ+ М) = К
Я
Sx
Таким образом; в каждой точке обработки рассматриваемой строчки А1С1В1 Sy = Кк
rSx, так как К = 1, то Sy = Sx
Определяют в соответствии с (2) и (4) соотношения между подачами Sz u Sx .
Sz д2 д2 0 (()
Sx дх ду dx
Для этого определяют частные произа. а. водные . и „
"x y — =(c(1 — — Х вЂ” — Y ) )= де 1 2 1 2 — 0,5 дх а2 ь2
=05с(1 — Х вЂ” — Y )х
2 " 2
2 2 х { — — 2х ) =- — —
1 с а2 а2
1Х (1 —. Х вЂ”,, Y2) 05 а2 b "-
1787744
З начение соотношений и величин подач
Аналогично в некоторых точках обработки (первая
r)z с, { „1 г 1, г) — os строчка) эллипсоида
У Ь à b Z=c(1 1 Хг 1 Yz) — о5 и ив
Полученные выражения перепишем, 5 à bz выполнив подстановку дено в табл,1.
g = (1 — —" X — — 1 Yz ) .,5
Знак "минус" указывает на то, что подааг Ьг ча Sz направлена в противоположную стороХ б ну от направления, прйнятого за х 9 (6) положительное, За положительное направление подачи принято такое, при котором
"z с ()) у
= — — Y 9 (7) соответствующее значение координаты увеУ b личивается, Определим выражения (б) и (7) через После окончания первой строчки фрезепеременную Х, учитывая, что Y = КХ+ "у1: "5 рования переходим ко второй строчке.
В этом случае проекция 2-ой строчки рг= = 1- Х2- -- (Кг)(г „2 К И, М ) -О Область допустимых значений для вто=(— —, --, + )(И, = 20 l 20 рой строчки находится в промежутке)хг,хг ( (фиг.1). Значения Хг и Xz определяются из = г - — хт- —. х — 1 (уа 2 ху„)) оУ (,) решения ураанения (0)послеподстаноеки а него значений а = 50, Ь = 100, с = 200, К =1, Р у,2, Р)(! = 25 В результате решения уравнения 0,99 — 5 д « ат z zx Z Kz 2 Хы 0 а 10 Х -0,002x = 0 полунены его корни: Хг =42,54 Соотношения подач Si/Sx определяют в Х9 (9) соответствии с {1 1) с учетом (8), а соотношеа ние Sy/Sx в соответствии с (4). Значения соотношений и величин подач у Ьг КХ+ М) 10) в некоторых точках обработки {вторая строчДля определения соотношений подач Sz.Ях(обозначим через Kz) подставим выра- Z = с (1 — z Х вЂ” — — Y ) привежения (8), (9) и (10) в (5) и после преобразований получим: дено в табл.2, Расчет соотношений подач по осям станка для остальйь)х сТрочеК проводят анаг Ьг к логично, с Кс Практическая реализация заявляемого = Я(г Х+ z (КХ+ М)) (11) способа позволЯет РасшиРитьттегхнолагичеа а ские возможности основногоиэобретпения и В РассматРиваемом. примере эллипса- осуществлять 06 бо 45 осуществлять о Работку не толькогллоских ид имеет следующие полуоси: а = 50 мм, Ь = криволинейных контуро в, но и о ъемных крийолинейных поверхностей, которые соДля первой строчки (М = d(n 1), т.к. n = ставляют обширный класс деталей (лопатки 1) область допустимых значений Х находит- турбин, гребные и воздушные винты, канои-: ся в промежутке)х1,х11(фиг.1). Значения Х1 и . и Х1 определяются из решения уравнения 50 ф ормула изобретения (8) после подстановки в него значений а = Способ управления профилирующими 1-510 Х = О™ подачами при обработке криволинейных поверхностей на фрезерном станке с ЧПУ, включающий профилирующее движение инХ1 =44,72 = 44 72 . струмента относительно детали в направлеЗадаем величину задающей подачи Sx. станка с подачами х и у, о т л и ч а ю щ и йЗначения подач по осям Y и? определяют в соответствии с выражениями 4 и 2. с я тем, что, с целью расширения технологиР () () ческихвозможностей,дополнительнозадают 1787744 Таблиця1 Составитель В,Зелинский Техред M.Moðãåíòàë Корректор Л, Филь Редактор Заказ 36 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патенг", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 величину подачи Sz в соответствии с вырадг дг дг жением S = - Sx+-- — Sq, где — и пх сну дх (3z — — частные производные координаты 2 cl g соответственно по осям X u Y.
