12. BONYOLULT FELÜLETEK MEGMUNKÁLÁSÁNAK TECHNOLÓGIAI KÉRDÉSEI

12. BONYOLULT FELÜLETEK TECHNOLÓGIAI KÉRDÉSEI

MEGMUNKÁLÁSÁNAK

A gépipar számos területén (jármű-, repülő-, üveg-, műanyagipar, stb.) egyre gyakrabban találkozunk bonyolult – ún. szabad formájú (free form) – felületekkel határolt alkatrészekkel. Ilyenek például a különféle öntési és sajtolószerszámok (kokillák, műanyag fröccsöntő szerszámok, sajtolószerszámok, stb.). A bonyolult felületek és megmunkálásuk tervezése természetesen összefügg a CAD/CAM rendszerekkel. Ezek a rendszerek az 1960-as évek közepétől robbanásszerűen terjednek a világon és vitathatatlan előnyöket biztosítanak alkalmazóinak. Ezek közül az alábbiak emelhetők ki [62], [90]: • egzakt szabad formájú geometria írható le, • a tárolt geometriai struktúra alapján egyszerűen definiálhatók, • a tervezett alkatrészek formája és a generált szerszámpályák grafikusan is ellenőrizhetők, így az esetleges hibák még a tervezési fázisban kiszűrhetők, • használatukhoz rendszerint nincs szükség magasfokú matematikai és technológiai ismeretekre. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A bonyolult felületek megmunkálásának tervezése során alkalmazható stratégiákat, lehetőségeket a különböző tervezőrendszerek bemutatásán keresztül ismertetjük. 12.1. A többtengelyű megmunkálás általános jellemzése A szabad formájú felületekkel rendelkező bonyolult munkadarabokat olyan NC-CNC marógépeken, megmunkáló központokon lehet megmunkálni, amelyek pályamenti elmozdulásra képesek. A bonyolult pálya mentén történő elmozdulás a szerszámgép koordinátatengelyei menti elmozdulásból és a tengelykörüli elfordulásokból, illetve az azt megvalósító szerszám és/vagy a munkadarab valamely síkban történő billentéséből állhat össze. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A szerszámgép azon mozgáslehetőségeinek száma, amelyek a pályavezérlés során egymással függvénykapcsolatban lehetnek, a dimenziószám (D). A vezérelt tengelyek száma nem mindig jelenti az azonos számú megmunkálást is (pl.: a főorsó előtti és mögötti síkban programozható eszterga (4D-je) nem 4D-s megmunkálást jelent, hanem csak arra utal, hogy a gép szánjai egyidejűleg másmás síkokban 2D-s megmunkálást végezhetnek. A többtengelyű megmunkálás jellegzetes esetei: • 2 ½ D-s megmunkálás, amikor két tengely mentén (általában X,Y síkban), vagy azzal párhuzamos síkban, ill. a többi fősík mentén tetszőleges elmozdulás végezhető, a harmadik tengely mentén szakaszos léptetésre (fogásvételre) van lehetőség (12.1.a. ábra). Ez az eljárás lépcsős, teraszos megmunkálást tesz lehetővé. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

• 3D-s megmunkálás, egyidejűleg három koordinátatengely mentén végzett szerszámmozgás eredményeként bonyolult térbeli felületek is leképezhetők. Az ilyen megmunkálás során tetszőleges térbeli pontok sorozata képezheti az egymást követő szerszámhelyzetet (12.1.b. ábra). A szerszámtengely iránya a megmunkálás során nem változik. A kötött mozgáspálya következtében a forgácsolási körülmények (a szerszám és a munkadarab érintkezési pontja, ráhagyás, felület meredeksége és görbülete) jelentősen változhatnak, ami rontja a megmunkálás pontosságát, a felületi minőségét, a szerszámkopást és a megmunkálási időt növelheti. • 4D-s megmunkálás során a három koordinátatengely mentén történő elmozdulás mellett egy tengely körüli egyidejű elfordulás is lehetséges (12.1.c. ábra). • 5D - 6D-s megmunkálás során a három koordinátatengely mentén történő elmozdulás mellett két, ill. három tengely körüli, egyidejű elfordulás is lehetséges (12.1.d. ábra). Az öttengelyes megmunkálásnál bármely felületi pontban a szerszámtengely előírt szöget zárhat be a pont normálvektorával. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

z

y z

x

x

a)

z

β

b)

y

β z

x

y x,y

α

y

x

12.1. ábra megmunkálás jellegzetes esetei Miskolci Egyetem, Többtengelyű Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés c)

d)

A bonyolult felületek megmunkálásának tervezését végző rendszerek a szerszámpályák generálását általában az alábbi jellemzők figyelembevételével állítják elő [74] [77]: • az alkatrészen kijelölt geometriai modell-entitások, • a megmunkálási stratégia, amely a szerszámpályák láncolásával kialakított útvonalat határozza meg, • a megmunkálás határai, • a megmunkálás kezdő és végpontja, • a megmunkálás iránya, • a biztonsági sík, • a kikerülendő és át nem léphető objektumokat leíró geometriai modell-entitások, • a ráhagyás értéke különböző irányokban, • az előírt pontosság, amely a geometriai modell matematikai leírása alapján való számítás pontosságát, esetenként a szerszámpályák sűrűségét határozza meg, • a szerszám adatai, közöttük az alak, a méretek és a korrekciók, a megmunkálási paraméterek (fordulatszám, sebesség, előtolás,Intézet, stb.).Prof. Dr. Dudás Illés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi

12.2. Bonyolult felületek megmunkálása Bonyolult felületekkel határolt alkatrészek többtengelyű (3D-s, 4D-s és 5Ds) megmunkálásának programozására szolgáló eszközök sorában ma már több hazai (FAUN, FFS) és külföldi (FANUC, PowerMILL, I-DEAS, MATRA EUCLID3, Edge CAM, stb.) rendszert találunk. A különböző rendszerekben alkalmazott módszerek bemutatásával kívánjuk a többtengelyű megmunkálás technológiai sajátosságait bemutatni. 12.2.1. Bonyolult felületek értelmezése A bonyolult (szabadformájú) felületek megmunkálását tervező rendszerek általában a felületek három típusát különböztetik meg, mégpedig a vonal-, transzlációs és szoborszerű felületeket. Vonalfelület, melynek alkotója egyenes és az alkotók végpontjai két, pontsorozattal adott térgörbén (direktrixen) helyezkednek el. A felületet meghatározó két direktrixet összetartozó pontpárokkal kell megadni. Transzlációs felület, amelyet egy síkgörbének (generátornak) egy térgörbe (direktrix) mentén adott szabály szerinti végigvezetésével nyernek. Szoborszerű felület, amelyet ponthálóval – a pontok koordinátáival – kell megadni. A pontok lehetnek Intézet, tartópontok Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Prof. Dr.vagy Dudásfelületi Illés pontok.

12.2.2. Vonal- és transzlációs felületek leírása A vonal- és a transzlációs felületek típusát a FANUC system P-model G rendszerben a [98] alkalmazott kódolási módszer ismertetése révén mutatjuk be. A vonal- és transzlációs felületek típusait a FAPT DIE-II. rendszerben a direktrix (vezérgörbe)-, a generátor száma és a generátornak a direktrixen való végigvezetésének módja alapján kódolták. Így a felülettípus három karakteres kóddal jellemezhető, ahol: • Az első karakter a vezérgörbe (BC: basic curve) számát jelenti (ez 1 vagy 2 lehet), • a második karakter a generátor (DC: drive curve) számát jelenti (az 0 – vonalfelület esetén, 1 vagy 2 lehet), • a harmadik karakter a generátornak a direktrixen való végigvezetésének módja: 1 – párhuzamos, 2 – radiális, 3 – normális irányú, 4 – merőleges irányú, 5 – egyenes összekötés. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A rendszer által kezelt szoborfelületek jellegzetes típusait a 12.1. táblázatban foglaltuk össze. 12.1. táblázat Szoborfelületek jellegzetes típusai

Típusk ódja

Jellemzői

Basic curve 1

Szoborfelületek jellegzetes esetei

Basic curve 2

BC

BC

205 BC

egyenes összekötés

BC Basic curve

111 Drive curve

DC

BC

BC

BC

DC

DC

párhuzamos Basic curve

DC

112

BC

BC radiális

DC

BC DC

Drive curve

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Basic Curve

113

BC

BC

BC

DC

DC

DC

Drive Curve normális

DC

DC Basic curve Drive Curve 2

121

DC BC

DC

Drive Curve 1 párhuzamos

BC

DC

DC

BC DC

DC

DC

DC

Basic Curve

Drive Curve 2

DC

DC

122

DC Drive Curve 1

radiális

BC

Basic curve

123

DC

DC

DC

DC

DC

BC

DC

DC Drive Curve 2

DC

DC

Drive Curve 1

normális

DC

DC

DC

BC

DC DC

DC DC

BC DC

DC


DC

DC BC

DC

BC

Basic Curve 1

211

DC

BC

Drive Curve

Basic Curve 2

BC

DC

BC

BC párhuzamos BC

Basic curve 1

BC

DC

Drive Curve

212

BC DC

Basic curve 2 radiális

DC

BC

BC

BC

Basic Curve 1

BC

BC

BC

Drive Curve

213

DC

DC normális

DC

Basic Curve 2

BC

BC

Basic Curve 1

214

Drive Curve

BC

BC

DC

DC DC

Basic Curve 2

BC

BC

BC

merőleges

BC


BC

BC Basic Curve 1

221

DC

DC

DC

Drive Curve 2

Drive Curve 1

BC párhuzamos

BC

BC

DC

DC

DC

BC

BC

Drive Curve 1

Basic Curve 2

DC

DC

Basic Curve 1

222

BC

BC

DC

Basic Curve 2

DC

Drive Curve 2

BC

BC

DC

DC

radiális

BC

BC

DC

BC

Basic Curve 1

223

Drive Curve 1

Drive Curve 2

Basic Curve 2

BC

BC

BC

DC

DC

DC

normális

DC

DC BC

BC

Basic Curve 1

224

Drive Curve 1

merőleges

Drive Curve 2

DC

DC

Basic Curve 2

BC

BC

BC DC

BC DC


BC

DC

A FAPT DIE-II (for Die Sculptured Surface Machining) programozó rendszer a süllyesztéses kovácslószerszámok, öntőformák NC marógépeken történő 3D-s megmunkálását segíti. A rendszer rajzi adatok, ill. görbék alapján generálja az öntő-, ill. sajtoló szerszám bonyolult felületeit. Az alkatrészprogram FAPT bemenőnyelv szabályai szerint állítható össze. A görbék leírása során hagyományos geometriai alapelemeket – egyeneseket, köröket definiálhatunk és ezek páronkénti metszésével, érintésével állíthatjuk elő a kívánt kontúrszakaszt, amit még pontsorozattal egészíthetünk ki. A görbék segítségével leírt felület alapján már lehetőség nyílik, hogy a rendszer előállítsa az adott öntő, ill. sajtoló szerszám NC marógépen történő megmunkálásához szükséges programhordozót. Az adott szerszám alakellenőrzése a szerszámpálya lépésről-lépésre történő megjelenítése alapján történik. A rendszer a 3D-s megmunkálás során szükséges – az aktuális megmunkálási iránytól függő – automatikus szerszámkorrekció megvalósítására is képes. A rendszer működésének menete és szolgáltatásainak köre a 12.2. ábrán látható. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.2. ábra FAPT DIE-II rendszer felépítése


12.2.3. Szoborszerű felületek leírása Szoborszerű (szabadformájú) felületek leírására többféle módszert fejlesztettek ki [62], [73], [95]. Napjainkban előnyös tulajdonságaik miatt népszerűek a NURB (nem egyenközű racionális B spline) felületek. Általában egy adott fokszámú NURB görbét a t paraméter tengely mentén a Vi vezérlő pontjai, a Wi súlyértékek és a {∆i} csomók közötti fesztávok határozzák meg. A nem egyenközű csomókiosztás az alábbi formában adható meg: ∆i=|ti-1-ti|

(12.1)

Egy köbös NURB felületet a következő geometriai információk határoznak meg: V={Vij}: (m+1)x(n+1) vezérlő csúcspont, W={Wij}: a Vij vezérlő csúcspontokhoz tartozó súlyok, Dt ={∆i}: a t-tengely menti csomófesztávok, Ds={∆j}: az s-tengely menti csomófesztávok. Általában a köbös NURB felületet (12.3. ábra) az alábbi formában Miskolci Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés adjákEgyetem, meg (12.2 egyenlet):

s1

s0

t3

∆3

v32

v31 u v41

v1

v 33 v42

v

v51

s2

v52

S paramétertengely v34

v43 v53

v54

t4 t5

v61

t paramétertengely vezérlő csúcspont

v 62

v44

v63 v64 felületfolt

12.3. ábra Köbös NURB felületfolt Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

R ij (u,v) i=4; j=6.

R(u,v)=UNuH(Nv)TVT,

(12.2)

ah ol:

≤ 0 u ≤ 1,

0 ≤ v ≤1

és i = 0, 1,…, m-3, U = [1 u u2 u3],

N u=

 (∆ i ) 2  2 3  ∆ i −1∆ i −1  − 3n 11    3n 11    − n11 

j = 0,1,…,n-3; V = [1 v v2 v3];

(1 − n11 − n13 ) (3n11 − n23 ) − (3n11 + n23 ) (n11 − n43 − n44 )

(∆ i −1 ) 2 ∆3i −1∆2i −1 3∆ i ∆ i −1 ∆3i −1∆2i −1 3(∆ i ) 2 ∆3i −1∆2i −1 n43

 0   0   0    (∆ i ) 2  ∆3i ∆2i 


(12.3)

ahol: nij: az Nu elemei:

n11=

(∆ i ) 2 ∆2i −1∆3i −1

n23=

3∆ i ∆ i −1 ∆3i −1 ∆2i −1

n44=

(∆ i ) 2 ∆3i ∆2i

és

ahol:

2 ( ∆ ) i −1 n13= ∆3i −1∆2i −1

3(∆ i ) 2 n33= ∆3i −1 ∆2i −1 n43= -

H ij +1 H i +1 j +1

H ij + 2 H i +1 j + 2

H i + 2 j +1 H i +3 j +1

H i+2 j +2 H i −3 j + 2

(12.5)

1 ∆2i   n33 + n44 + 2 3  (12.6) ∆ i ∆ i −1  3

∆2i = ∆ i + ∆ i +1  H ij H i +1 j H=  H i+2 j   H i +3 j

(12.4)

H ij +3  H i +1 j +3  H i + 2 j +3   H i +3 j +3 

Hij=(W Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Prof. ijxij, Wijyij, WIntézet, ijzij, W ij). Dr. Dudás Illés

(12.7)

(12.8)

Az Nv hasonló módon állítható elő, ha ∆i-t ∆j-vel helyettesítjük az Nu összefüggésében. A NURBS sokoldalú felületmodellező eszköz, mivel nagyobb szabadságfokot ad a görbék és felületek alakjának befolyásolásában. Ennek két oka van, nevezetesen a paraméterek csomókiosztása és a vezérlő csúcspontok Wij súlyai. 12.3. Szoborszerű felületek megmunkálásának tervezése A szoborszerű felületek megmunkálásának tervezésére szolgáló rendszerek a megmunkálást különböző módon valósítják meg. Ezek közül a legfontosabbak: • szabad formájú felületek nagyoló 2,5D-s megmunkálása, • szabad formájú felületek félsimító 3D-s megmunkálása, • szabad formájú felületek simító 3D-s és több D-s megmunkálása.


A szoborszerű felületekkel határolt alkatrészeket lényegében három csoportba sorolhatjuk: • süllyesztékek, zsebek, bemélyedések, • bélyegek, szigetek, kiemelkedések, • az előzőek kombinációja, azaz bemélyedések kiemelkedésekkel. Továbbiakban a szoborszerű felületek megmunkálásának tervezését süllyesztékek (zsebek) példáján keresztül mutatjuk be. A süllyesztékek marással történő kialakítását a legtöbb tervezőrendszer három lépésben végzi (12.4. ábra): • 2,5D-s nagyoló megmunkálás laposvégű hosszlyukmaróval (12.4.a. ábra), • 3D-s elősimító megmunkálás gömbvégű maróval (12.4.b. ábra), • 3D-s simító megmunkálás gömbvégű maróval.


laposvégű maró

(a)

nagyolásnál visszamaradó vállak

d d:fogásmélység

alkatrészfelület

forgácsolási sík gömbvégű maró

(b) f:simítási ráhagyás

nagyolásnál visszamaradó vállak

f

mozgatási irány alkatrészfelület

12.4. ábra Zsebek nagyoló és elősimító megmunkálása


12.3.1. Felületek 2.5 D-s nagyoló megmunkálása A nagyoló megmunkálás során a felületet körülvevő anyag gyors és hatékony eltávolítását hengeres szárú maró segítségével végzik. A bélyegek nagyolásához nagyteljesítményű ujjmarót, míg a süllyesztékekhez mélyítő fogás vételére alkalmas hosszlyukasztót alkalmaznak. A tervezőrendszerek a szerszámot 2.5 D-s teraszoló mozgáspályán vezetik végig nagyolás során. Egy-egy terasz elkészítése három fázisra bontható: • síkmetszés, • ofszetelés, • szerszámpálya-generálás. A terasz elkészítésének első fázisa a síkmetszés. Ennek során a felületet Z konstans síkkal elmetszik. A síkok száma a fogások számát jelenti, a távolságok pedig a fogásmélységet takarják.


A második fázis, az ofszetelés során a síkmetszés eredményeként előálló kontúrt a szerszámsugárnak megfelelően eltolják. Az eltolás történhet kifelé vagy befelé, attól függően, hogy bélyeget vagy süllyesztést kell megmunkálni. Az ofszetkontúr egyben a megmunkálandó szerszám referenciapontjának (vezérelt pontjának) a megmunkálandó felülethez legközelebbi pályáját is meghatározza. A terasz elkészítésnek utolsó fázisában az ofszetelés során kijelölt anyagmennyiséget távolítják el. Az adott síkmetszet alakjának megfelelően többfajta anyageltávolítási stratégia közül választható a megfelelő. Anyagleválasztási lehetőségek: 1. ZIK-ZAK marás adott irányban • oda-vissza forgácsoló mozgással, • csak egyirányú forgácsoló mozgással. A legáltalánosabban alkalmazott stratégia, melynek során az anyagleválasztás a szeleteléssel kapott kontúrgörbe(k) között ZIK-ZAK (raszter) mozgással történik. Opcionálisan a PowerMill rendszer [100] lehetőséget kínál a kontúrgörbék marására is a raszter mozgás előtt, alatt vagy után (12.5. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.5. ábra ZIK-ZAK marás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

2. Ofszet marás A munkadarab teraszolása során kapott kontúrgörbe(k) között az anyagleválasztás a belső vagy külső kontúrgörbe felől kiindulva azok ofszet (kontúrpárhuzamos) görbéi mentén történik. Az ofszet mozgás iránya alábbi három opció szerint választható: • kívülről befelé, azaz a megmunkálás a legkülső kontúrtól kezdődően a belső kontúr felé történik; • belülről kifelé, azaz a megmunkálás a legbelső kontúrtól kezdődően a külső kontúr felé történik (12.6. ábra); • automatikus meghatározás, azaz a megmunkálás irányát a rendszer önállóan választja meg aszerint, hogy a test alakja domború (bélyeg) vagy homorú (süllyeszték).


12.6. ábra Ofszet Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. marás Dr. Dudás Illés

3. Spirálmarás A szerszámmozgás spirális mintázat mentén történik. A mozgás iránya lehet kívülről befelé, ill. belülről kifelé. Ez a gyorsmarásnál gyakran alkalmazott eljárás, amely különösen jó felületminőséget eredményez forgásszimmetrikus bélyegek megmunkálása esetén. A tervezőrendszerek többségénél a fogásmélységet, a szerszámot, a megmunkálási stratégiát a rendszerhasználónak kell előírnia, míg a magasan automatizált rendszereknél (mint pl.: a CASCAM [95]) ezeket a jellemzőket a rendszer határozza meg. Az ilyen rendszerek a megmunkálási információk kiértékelése során először a forgácsolási síkokat (teraszokat), valamint az azokon értelmezett forgácsolási határokat állapítják meg. A forgácsolási terület és leválasztandó teljes térfogat meghatározásához a háromszögfelosztó algoritmust alkalmazták. A bemélyedés méretére és mélységére, a szigetek keresztmetszetére és magasságára vonatkozó információk ezzel a módszerrel ugyancsak meghatározhatók. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A nagyoló megmunkálási igényt elsődlegesen a bemélyedés mérete és alakja alapján lehet megállapítani. A legjobb stratégia a legnagyobb anyagleválasztási sebesség megközelítése az adott korlátok között. Míg a nagyoláshoz általában lapos végű marószerszámot használnak, az elősimítást és a simítást gömbvégű szerszámmal végzik. A simító megmunkálásnál rendkívül fontos, hogy a szerszámsugár megfeleljen a megmunkálandó felület minimális görbületének, vagyis az összemetsződés elkerülése egyike a legfontosabb óvintézkedéseknek. Ha azonban teljes megmunkálási területnek csak mintegy 1 %-a az összemetsződés szempontjából veszélyes terület, akkor célszerű nagyobb görbületű szerszámmal dolgozni. 12.3.2. Szerszámpálya-tervezés A létrehozandó szerszámpályának ki kell elégítenie az alábbi követelményeket: • hatékonynak kell lennie, • az összemetsződést el kell kerülnie, • minimális eltávolítandó maradványt kell eredményeznie. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

a

ráállási sík

szerszám

f

e

b F

c

a) első megmunkálási terasz

d

alkatrészfelület F: simítási ráhagyás

a

első megmunkálási terasz

ráállási sík

h b c

d

f

e

g

b) második megmunkálási terasz

második megmunkálási terasz

a

b e c d

f

g

l

h i

k j

c) harmadik megmunkálási terasz 12.7. ábra Nagyoló megmunkálás gömbvégű maróval


Ha a zseb nem nagyon széles, a felület nem nagyon görbült és a leválasztandó térfogat nem nagy, a szoborszerű felület nagy átmérőjű gömbvégű szerszámmal is megmunkálható. A nagyolási folyamat több, az X-Y síkokban végrehajtott mozzanatra bontható szét. Ennek elvét a 12.7. ábra szemlélteti. A teraszonkénti leválasztás előnye, hogy a szerszámpálya átmetsződései elkerülhetők. Laposvégű szerszámmal való megmunkálás esetében először a bejárható megmunkálási tartományt kell meghatározni. A laposvégű szerszám átmérőjét annak megfelelően kell megválasztani, hogy mekkora a zseb kimunkálandó szélessége és mélysége. (12.8. ábra)


Laposvégű maró

Forgácsolási sík

Vállak Alkatrészfelület

Követőkontúr

Kontúr a terasz síkjában Sziget kontúrja

Szerszámközép

Tényleges forgácsolási tartomány

12.8. ábra Megmunkálandó terület adott terasz nagyolása során Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Nyilvánvaló, hogy a legnagyobb termelékenység akkor érhető el, ha a megmunkálandó terület bejárása folyamatos (pl.: a 12.9. ábrán látható ZIK-ZAK marás alkalmazása esetén). Mivel a süllyesztékek, zsebek nagyoló megmunkálása egyrészt laposvégű maróval történik, másrészt a nagyolást elősimító megmunkálás követi, ezért megengedhető az ofszet kontúr(-ok) egyszerűsítése, azaz a kontúr(-ok) sokszögesítése (12.9. ábra), ami által a szerszámpálya tervezése egyszerűbbé válik.


a) Sokszög

Határvonal b)

Követőpoligon

Sokszög

R

Szerszámközép c)

A szerszám által bejárandó tartomány

A szerszám által bejárt tartomány

12.9. ábra Fogásvételi tartomány és bejárása a) sokszögesített határ, b) a szerszám által bejárható tartomány, c) a szerszám mozgáspályája

A szerszám mozgáspályája Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés Szerszám

Szigete(ke)t tartalmazó zsebek megmunkálása esetén korlátozni kell a szerszám által bejárható tartományt a sziget(ek) környezetében (12.10. ábra) is. A szerszám által bejárható tartományt úgy célszerű bontani (A1, A2, A3, A4, A5), hogy külön kezeljük az akadály megkerülő részterületeket (A2, A3), ugyanis ilyenkor az átállás során a szerszámot megközelítési szintre kell emelni gyorsmenettel (12.10.b. ábra). A visszaállás során a szerszám az előző teraszszintig gyorsmenettel, majd innen előtolással mozog. A nagyolás során opcionálisan megadható, hogy egyen- vagy ellenirányú mozgás alkalmazása kívánatos.


a) szerszámmozgási zónák és sorrendjük

Megközelítési sík

Z

Y

Z-kiemelés X

Gyorsmenet

A3

b) mozgáspálya az akadály megkerülésével

Szerszámpálya Harmadik forgácsolási tartomány

12.10. ábra Szerszámpálya tervezése szigetet terasz esetén Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudástartalmazó Illés A2

Második forgácsolási tartomány

Az egyirányú mozgás jobb felületi minőséget, az ellenirányú mozgás jobb anyagleválasztási körülményeket biztosít. A teraszok nagyolása során a szerszám fogásvételi mozgását általában az alábbiak szerint lehet előírni: • a teraszra merőleges, anyagba irányuló függőleges mozgás, csak hosszlyukmaró alkalmazása esetén alkalmazható (12.11.a. ábra), • megadható egy lejtésszög (ramp), amely mentén a szerszám (hosszlyukmaró) egyik szintről a másikra mozog. Így szükségtelenné válik a nagyolás előtti előfúrás (12.11.b. ábra), • a forgásvételi mozgás előfúrt furatban történik (12.11.c. ábra). A furatátmérő valamivel legyen nagyobb az ujjmaró átmérőjénél. A tervezőrendszer általában felkínálja a furat elkészítését, egyébként a furat kialakítása manuálisan is editálható. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Raszter mozgások Ramp mozgások Z szint 1 Z szint 2 Z szint 3 a)

b)

c)

12.11. ábra Fogásvételi lehetőségek a teraszok nagyolása esetén a) függőleges fogásvétel a szerszámmal, b) b) szögalatti fogásvétel, c) fogásvétel az előfúrt furatban Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A terasz nagyolása során is előállhat a szerszámpálya kontúr összemetsződése a szűk - mély beugrók, ill. rosszul megválasztott szerszámátmérő esetén (12.12.b. ábra). Ilyen esetben az összemetsződés elkerülésének lehetőségei a következők: • kisebb átmérőjű szerszám alkalmazása (12.12.b. ábra); • nagyolás nagy átmérőjű szerszámmal összemetsződés nélküli kontúron anyagmaradvánnyal (12.12.c. ábra); • anyagmaradvány eltávolítása kisebb átmérőjű szerszámmal (12.12.b. ábra). A nagyolás során az összemetsződés nélküli szűk beugró kontúrszakasz is okozhat problémát a forgács beszorulása révén. A PowerMill rendszer [100] lehetővé teszi egy olyan „területszűrő” feltétel megadását, amely biztosítja, hogy a szerszám csak a definiáltnál szélesebb bemélyedésben hajtja végre a megmunkálást, és ez által megakadályoz egy valószínű szerszámtörést. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Anyagmaradvány

Összemetsződés

Szerszámközép Összemetsződéstől mentes pálya

Alkatrészfelület Szerszám

Szerszám (a)

(c)

Többfoltos felület Összemetsződéstől mentes pálya

Új szerszám Szerszám Szerszámpálya (b)

(d)

12.12. ábra Összemetsződés elkerülésének lehetőségei a) összemetsződés, b) kisebb átmérőjű szerszám alkalmazása, c) forgácsolás anyagmaradvánnyal, d) anyagmaradvány eltávolítása kisebb átmérőjű szerszámmal Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.3.3. Szabadformájú felületek elősimító 3D-s megmunkálása Mint az előző pontban végzett elemzés alapján látható a nagyoló szerszám méreteit két egymással ellentétes irányba ható követelmény alapján határozzák meg. Az egyik követelmény szerint – a nagyoló megmunkálástól mindig elvárt – a szerszámnak minél nagyobbnak kell lennie, hogy az anyagleválasztás volumene a lehető legnagyobb legyen. A másik követelmény szerint a felület alakját minél jobban közelítse a nagyoló mozgás utáni ráhagyási alakzat, hogy a simító szerszámot – melynek merevsége is jelentősen kisebb – minél egyenletesebb erőhatás érje, így lehetővé téve a nagyobb pontosságot és a jobb felületi minőséget.


A teraszok laposvégű maróval történő nagyoló megmunkálásánál visszamaradó vállak (12.4. ábra) eltávolítására szolgál a gömbvégű maróval történő elősimítás. A megmunkált kontúr a részkontúr ofszetje, vagyis attól meghatározott távolsággal, mégpedig a simítás ráhagyásával eltolt görbe. Az elősimítás során alkalmazott leggyakoribb anyageltávolítási stratégiák: • állandó Z irányú szintek marása a simítási ráhagyással eltolt kontúr mentén (12.13. ábra). A megmunkálás a magasabb szintek felől az alacsonyabbak felé történik. A rendszerek többsége képes a Z szintek közötti távolság automatikus meghatározására a fogásvételből adódó érdesség magasság előírásával. Elősimítás során ezt az értéket lehető legnagyobbra (Rz>500) vegyük a megmunkálás hatékonyságának emelése céljából. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

elősimító szerszámpálya

nagyolásnál visszamaradt teraszok

12.13. ábra Állandó Z irányú szintek félsimítása


ZIK-ZAK (raszter) marás. Az elősimítás során a szerszám által bejárandó szerszám pálya az X, Y irányban, vagy a felhasználó által definiált szögben kapott metszésgörbék mentén történik. 12.3.4. Szabadformájú felületek simító megmunkálása 3D-s megmunkálás esetén a szerszám tengelye mindig Z irányú, míg az aktuális felületi normális iránya változik a felület mentén (12.1.b. ábra), így következésképpen az előredöntési szög – azaz a szerszám tengelye és a felületi normális egymással bezárt szöge – is változik. Ha az előredöntési szög nulla, azaz a szerszám tengelye és az aktuális felületi normális iránya egybeesik, akkor a félgömb szerszám P talppontjában a forgácsolási sebesség nullára esik, ami technológiai szempontból rendkívül kedvezőtlen. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Az 5 D-s megmunkálás során viszont lehetőség van az előredöntési szög állandó értéken tartására. 5D megmunkálásnál előállítható minden olyan felület, amelyhez hozzáfér a szerszám. Így lehetővé válik belső zsákszerű felületek, külső csavarodott felületek (pl.: áramlástechnikai gépek járókerekeinek csavart lapátjai) megmunkálása is. Technológiai szempontból jelentős javulást eredményez az, hogy domború felületek megmunkálhatók egyenes alkotójú, nagy termelékenységű marókkal úgy, hogy az egyes szinteken mindig a felület állásának megfelelően döntik meg a szerszámot. Homorú felületeknél pedig megoldható – ha nem okoz ütközési problémát -, hogy a szerszámtengelyt a megfelelő szögben megdöntve állandóan a szerszám kedvező részén forgácsoljuk, ami a termelékenység és a szerszámfelhasználás javulását eredményezi. A többtengelyű megmunkálás (nagyolás, elősimítás és simítás) során az egyes programozó rendszerek [81], [83], [100] a szóba jöhető számtalan maróalaknak csak egy erősen szűkített választékát kezelik. A többtengelyű megmunkálás tervezését végző rendszerekben leggyakrabban a 12.14. ábrán látható maróválasztékból írható elő, illetve határozható meg a kívánt szerszám. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Egyenes végû maró

Lekerekített végû maró

Gömbvégû maró

Lekerekítés Átmérõ

Kúpos gömbvégû maró

Átmérõ

Kúpos lekerekített maró

Lekerekítés

Lekerekítés

Lekerekítés

Magasság

Gömb alakú maró

Eltolt középpontú lekerekített maró

Félkúpszög

Tárcsamaró

Lekerekített tárcsa maró

12.14. ábra A többtengelyű megmunkálásnál használt jellegzetes maróalakok

Lekerekítés

Átmérõ

Átmérõ

Átmérõ


A szabadformájú felületek simító 3D-s megmunkálása során általában gömbvégű-, vagy nagy lekerekítésű száras marót alkalmaznak. A simító megmunkálás során a szerszámpályák bejárási lehetőségei a következők: • párhuzamos síkokban (X, Y, vagy egyéb irányú) meghatározott metszésgörbék ZIK-ZAK marása, • állandó Z irányú szintek kontúrmarása, • spirálmarás, • radiális marás. A szerszámmozgás a felhasználó által definiált pontból radiálisan történik 0-360° között tetszőleges választott polár koordináta tartományban. A radiális marás lehet kétirányú (12.15.a. ábra), vagy egyirányú (12.15.b. ábra).


a.)

b.) 12.15. ábra Radiális marás a) kétirányú; b) egyirányú


A szomszédos marópályák távolságát úgy kell meghatározni – a lehető legnagyobbra -, hogy az előállított felület hibája, illetve érdessége a megadott tűrésen belül maradjon. A barázdamélységet (h) a 12.16. ábrán látható módon a barázdaszélesség (s), a szerszámsugár (R) és a felület pályára merőleges metszetben értelmezett görbületi sugara (ρ) és a felület jellege határozza meg [82]. A barázdamélység nagyságára legerőteljesebben a szerszámátmérő és a megmunkálandó felület meredeksége (12.16.e. ábra) hat. Gömbvégű maró esetén minél nagyobb a szerszám átmérője – annál nagyobb a szerszám végén a gömb sugara –, annál nagyobbra vehető a barázdaszélesség azonos felületi érdesség, pontosság mellett.


a)

d) S

ρ2 B

A

R

h

G

h C

C

A

h γ

E

F

b)

0

1'

2'

12.16. ábra Barázdamélység (h) alakulása 3D-s megmunkálás során

r

ρ R

h

B

A

c)

ρ1

S

e)

ρ

C S

1

2

A

h

ρ

S

h

1

C

1'

A R

B

R

C 2'

h2

α

0 Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A szerszámpályák helyzetének elemzését, optimálását abból a célból végzik, hogy meghatározzák a legrövidebb megmunkálási időt eredményező megoldást. A szerszámpálya elemzése során vizsgálják az összemetsződést is (12.17. ábra). Amint a 12.17. ábrán látható, az összemetsződés akkor fenyeget, ha a szoborfelület görbületi sugara kisebb, mint a megmunkáláshoz rendelt szerszám sugara. Ennek elkerülésére két lehetőség van: • kisebb csúcssugarú szerszám alkalmazása a lokális megmunkálásra, • a ki nem forgácsolható bemélyedéseket – ha az a teljes megmunkálási területnek az 1%-t nem éri el – utólagos kézi megmunkálásra kihagyjuk.


(a) Szerszám Alkatrészfelület Összemetsződés

Szerszámközép

Szerszámpálya

(b) Új szerszám

(c) Szerszám Összemetsződéstől mentes pálya Visszamaradt forgácsolás

12.17. ábra Összemetsződés szoborszerű felület simító megmunkálásakor a) összemetsződés szoborszerű felületen, b) megfelelő méretű szerszám választása, c) szerszámpálya módosítása összemetsződés elkerülése céljából

Eltávolított önmetsződés


A szerszámpályák irányának meghatározásával kapcsolatos vizsgálatok [62] [87] [95] szerint a marópályák együttes hossza és azok befutási ideje akkor lesz a legrövidebb, ha a szerszámpályák burkolófelületének a pályairányra merőleges síkban értelmezett főgörbületének és a munkadarab felületének legnagyobb görbületi különbsége a lehető legkisebb. Azaz a konvex felületeken a legnagyobb görbület irányában, míg konkáv felületeken a legkisebb görbület irányában kell marni. Konkáv-konvex felületek esetén a konvex lefutás irányában adódik a legszélesebb marópálya, adott barázdamélység esetén. Az optimális megmunkálási körülmények biztosítása érdekében az alábbi általános szabályok betartása célszerű: • a szerszámmozgás főirányának a munkadarab hosszirányú méretét célszerű választani (12.18.a. ábra), • célszerű szakadásmentes szerszámpálya kialakítása, még ha a megmunkálandó felület elvileg több felületfoltból tevődik is össze (12.19. ábra), • a szerszámot a legnagyobb kiterjedésű megmunkálási tartományból célszerű indítani (12.10. ábra) és mindig a legközelebbi tartomány megmunkálásával Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés folytatni.

Pályatörések száma = 3

u

Alkatrészfelület

a)

Szerszámpálya

v

L2

L1

12.18. ábra Szerszám mozgáspályák elrendezései a) hosszú szerszámpálya, b) b) rövid szerszámpálya

L1 a szerszámmozgás főiránya L2>L1 b)

L1

Pályatörések száma = 11 Alkatrészfelület

Szerszámpálya

u L2

L1 L2 a szerszámmozgás főiránya L2
4. folt

1. felületfolt 2. folt

3. folt

Többfoltos felület Szakadásmentes szerszámpálya

12.19. ábra Szakadásmentes szerszámmozgás pálya Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A simítás során ügyelni kell a szerszámnak a megmunkálás kezdőés végpontba történő mozgatásának helyes megválasztására. A megközelítési- és az elállási távolság a megmunkálási kezdő- és végponttól mért olyan távolság, ameddig és ahonnan a szerszám biztonságosan gyorsmenetben mozoghat. Ez a távolság a megmunkálások többségénél a szerszámátmérő felénél valamivel nagyobb érték. A megmunkálási kezdőpontra való ráállás a jobb megmunkálási feltételek biztosítása céljából axiálisan, tangenciálisan, körív mentén, stb. történhet (12.20. ábra).


12.20. ábra Szerszám ráállás jellegzetes típusai


A megmunkálási folyamat technológiai tervezése során szükséges adatok egyrészt a megmunkálandó felület geometriai adatai, anyaga, pontossága, felületi érdessége, másrészt a megmunkáláshoz szükséges szerszámok, szerszámgépek megfelelő adatai. Az előzőekben már szóltunk a nagyoló és simító megmunkálás során alkalmazott megmunkálási stratégiákról és láttuk, hogy ezen döntéseket általában a rendszer alkalmazója írja elő. Ez a helyzet a forgácsolási paraméterek (sebesség, illetve fordulatszám előtolás), szerszámváltás, korrekciós kulcs, hűtés, stb. előírása tekintetében is. 12.3.5. Tervezőrendszerek felépítése A szoborszerű felületek megmunkálására szolgáló magasan automatizált rendszerek felépítését, szolgáltatásait, sajátosságait a CASCAM rendszer [95] bemutatása révén foglaljuk össze. A rendszerek lényeges jellemzője a hierarchikus struktúrája és az információfeldolgozás folyamata. A rendszer neve (Constraint-based Automatic System for Sculptured Surface Cavity Machining = CASCAM) a problémamegoldás módszertanára utal. A rendszer a felületet leíró geometriai modell adatai alapján az összes származtatható technológiai információt előállítja. A rendszer felépítése a 12.21. ábrán látható. Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi

A grafikus interfészen kívül a rendszernek négy modulja van. Az adatstruktúra meghatározó elemei a kontúrlisták és a forgácsolási síkok leírásai. A kapcsolt listákra alapozott struktúra könnyen kibővíthető és manipulálható. A CASCAM rendszer a Silicon Graphics Personal IRIS-4D munkaállomáson futtatható. A rendszer működése során először megjeleníti a megmunkálandó felületet, kigyűjti a folyamattervezéshez szükséges információkat, majd megkezdi a technológiai feldolgozást. Ennek végrehajtása után az összeállított megmunkálási tervről dokumentációt állít össze. Ezt követően az NC megmunkálási tervet dolgozza ki. Végül meghívja a grafikus modult, és vizuálisan szemlélteti a szerszám mozgáspályáját. A szerszámpálya-nyomvonalakat a felület eredeti megjelenítési színétől eltérő színekkel tünteti fel. A 12.22. ábrán a különböző forgácsolási síkokra tervezett szerszámmozgás pályákat mutatja. Figyeljük meg, hogy a szerszámpálya az alkatrészfelületekre is kiterjed, valamint hogy a szerszám a szigeteknél a megközelítési síkra mozog. Az összemetsződés automatikus számítására elvileg lehetőség van, azonban a technológus a vizuálisan megjelenített mozgáspálya alapján könnyebben felismerheti azt. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Felülettervezési adatok

Első modul

Szerszám adatbázis

A megmunkálási információ kiértékelése és stratégiaválasztás

Felületmetsződések és kontúrszármaztatás

Sokszögesítés és vágási terület algoritmusok

Második modul Szerszámválasztás és folyamatösszerendelés

Harmadik modul

Szerszámválasztási algoritmus

Optimálási algoritmus

Nagyoló megmunkálás tervezése és optimálása

Negyedik modul Simító megmunkálás tervezése

12.21. ábra CASCAM rendszer elvi felépítése

NC program előállítása ...

Eredmények grafikus megjelenítése

Eljáráshívás Adatfolyam


12.22. ábra A CASCAM rendszerrel létrehozott szerszámpályák a) Z sík = -1,4, b) Z sík = -2,1, c) Z sík = -2,8, d) Z sík = -3,5, e) Z sík = -4,0, f) CL pálya a simításhoz


12.4. Tervezőrendszerek speciális szolgáltatásai A tervezőrendszerek speciális szolgáltatásainak körébe a különleges marási feladatok tervezése, a szerszámpályák transzformációja, editálása, a szerszámtartó ütközésvizsgálata, stb. tartozik. E szolgáltatásokból mutatunk be néhány jellegzetes megoldást [81] [83] [100]. 12.4.1. Projekciós marás Projekciós marás lényege, hogy a szerszámpálya valamilyen módon vetíthető az alkatrész geometriai modelljére. Jellegzetes típusai: • síkprojekció: egy definiálható nagyságú és helyzetű síkon elhelyezett raszterpályát projektálunk a felületre. A sík pozícionálható, forgatható és kívánt szögben dönthető (12.23a. ábra), Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

• egyenes projekció: egy definiálható egyenesről sugarasan egy hengerfelület felé induló vonalsereget projektálunk a felületre. Az így kapott projektált vonalsereget a rendszer lineáris, körkörös vagy spirális pályamozgássá alakítja. Ezzel az eljárással az üregek belső falai munkálhatóak meg kiválóan (12.23.b. ábra), • pont projekció: egy definiálható pontból egy gömbhéj felé tartó vonalsereget projektálunk a felületre. Az így kapott projektált vonalsereget a rendszer lineáris, körkörös, vagy spirális pályamozgássá alakítja. Ezzel az eljárással üregek és domború felületek is megmunkálhatóak (12.23c. ábra).


a)

b)

12.23. ábra Projekciós marás típusai a) sík-; b) egyenes-; c) pont projekció


c)

12.4.2. Rotációs marás Tengelyszimmetrikus alkatrészek marására alkalmas. Az X tengely irányába állított munkadarab forgómozgást végez, miközben a szerszám Y vagy Z irányban halad és megmunkálja az alkatrészt (12.24. ábra).

12.24. ábra Rotációs marás típusai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.4.3. Maradékmarás Alábbiakban ismertetjük a maradékmarás speciális típusait: • rasztermarás Ha a modellt nagyobb sugarú maróval munkáljuk meg, mint a modellen levő belső rádiuszok, akkor a maradék és csak a maradék anyag megfelelő méretű szerszámmal történő lemunkálására speciális marópályát állíthatunk elő. A maradékmarással jelentős idő takarítható meg (12.25.a. ábra). • állandó szintű stratégia Ez a megmunkálási eljárás lehetővé teszi, hogy a maradékmarás területét meghatározó határgörbék között, azok hosszirányú lefutása mentén forgácsoljunk (12.25.b. ábra). Kiváló minőségű pályát eredményez, a felület simább, mint a raszter maradékmarás esetében. Nagyobb területek marásakor előnyös, a megmunkálási idő is jelentősen csökken. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

nagyobb maró által hagyott anyag

a)

b)

12.25. ábra Maradékmarás a) Rasztermarással b) b) állandó szintű stratégiával Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.4.4. Pencil marás Pencil marás a belső élek és sarkok mentén képes meghatározni egy 3D-s kontúrpályát (12.26. ábra). Kiválóan alkalmazható az előző megmunkálások által meghagyott anyagrészek eltávolítására.

12.26. ábra Pencil marás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.4.5. Szerszámpálya editálása A rendszerek többsége olyan lehetőségeket is kínál, amelyekkel a már létrehozott szerszámpályákat a felhasználó céljainak megfelelően tudja módosítani, editálni. Ezen kínálatból az alábbiak emelendők ki: • pályaszegmensek összekötése A raszter pályák végeinek, ill. az egyes szerszámpálya darabok összekapcsolása történhet a pálya síkjában köríves átmenettel (12.27.a. ábra), a pályasíkjára merőleges szögletes (12.27.b. ábra), illetve köríves (12.27.c. ábra) átállással. Ezáltal biztosítható, hogy a szerszám az anyagba induló és az anyagból kilépő pontokban nem hagy nyomokat, még akkor sem, ha növeljük az előtolási sebességet és a fordulatszámot. • szerszámpálya particionálása A szerszámpálya felosztása történhet: ➢ szög szerint Ezen módszer alkalmazása akkor előnyös, ha egy meglevő szerszámpálya editálása szükséges. A tervezőrendszerek a szerszámpályát automatikusan két részre osztják úgy, hogy különválasztják a „meredek” és „lapos” pályaszakaszokat a megadott szög alatt.Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi

➢ szétvágás irány szerint Ezzel az opcióval a szerszámpálya három részre osztható: felfelé tartó és síkban haladó szegmensekre (12.28. ábra). Kiválasztható, hogy melyik pályaszegmensre vagy pályaszegmensekre van szükségünk. Különösen hasznos, ha a modell bizonyos részét úgy kell megmunkálni, hogy a szerszám csak felfelé haladjon, csökkentve ezzel a szerszám elhasználódását. A szétvágott pályadarabok a kívánt módon editálhatók és optimális módon összefűzhetők. ➢ szétvágás hosszúság szerint Bármely szerszámpálya adott hosszúságú darabokra szeletelhető, így a szerszámcserék optimálisan meghatározhatók. ➢ kivágás A szerszámpálya bármelyik területe egy síkkal kettévágható (12.29. ábra). A megmunkálás a modell tetszőleges részére lokalizálható. A pálya újragenerálása rendkívül gyorsan megtörténik. • szerszámpálya újrarendezése A szerszámpálya újrarendezésének célja, hogy a megmunkálás maximális hatékonysággal – „levegő marása” nélkül – történjék (12.30.Gyártástudományi ábra). Miskolci Egyetem, Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.27. ábra Pályaszegmensek összekötése a) köríves átmenettel, b) szögletes átmenettel, c) köríves átmenettel


üresjárati mozgások forgácsoló mozgások

12.28. ábra Szerszámpálya szétvágása irány szerint Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.29. ábra Szerszámpályák kivágása Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.30. ábra Szerszámpálya újrarendezése Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.4.6. Szerszámtartó ütközésvizsgálata A tervezőrendszerek [83], [100] képesek ellenőrizni az adott szerszámpálya – munkadarab – szerszámbefogó rendszerben, hogy történik-e ütközés a szerszámbefogó és a munkadarab között (12.31. ábra). A rendszer az alábbiakat közli: • az ütközési veszélyt, • az ütközési pont mélységét, • minimálisan szükséges szerszámhosszúságot, • a szerszámpálya azon részét, ahol az ütközés bekövetkezik.


Biztonsági távolság

Ütközött terület

12.31. ábra Szerszámtartó ütközésvizsgálata Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Mindezen adatok birtokában a valós munka megkezdése előtt a szerszámbefogás módja optimalizálható, ezáltal idő és költség takarítható meg. Tervezőrendszerek a szerszámpálya ellenőrzése során érzékelik az ütközési pontot a munkadarab és a szerszámbefogó között. A szerszámpályát automatikusan két részre bontják az adott hosszúságú szerszámmal megmunkálható, illetve meg nem munkálható szegmensekre. 12.4.7. Szerszám vezérelt pontja A szerszám vezérelt pontja felvehető a szerszám talppontjában (a forgástengelyen lévő P pont, 12.32. ábra), illetve a félgömb középpontjában (S). A szerszámpályák kiszámítása így a megmunkálandó felület matematikai leírása, a szerszám mérete (R) és a vezérelt pont helyzete (P, S), továbbá nagyolás esetén a simítási ráhagyás értéke alapján történik.


D

S

12.32. ábra Szerszám vezérelt pontja Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.4.8. Gyorsmarás A süllyesztékes kovácsoló- és öntőszerszám gyártók számára különösen nagy előnyt jelent a rövid gyártási átfutási idő, mely cél gyorsmarás alkalmazása révén garantálható. A tervezőrendszerek [81], [100] megmunkálási stratégiái a gyorsmarás elvárásaihoz illeszkednek, illetve a gyorsmarás igényeinek figyelembevételével készültek. Nagy anyagleválasztási sebességnél is kiváló felületminőség érhető el alkalmazásukkal. E tervezőrendszerek a gyorsmarás követelményeit az alábbiak szerint elégítik ki: • Teljes marószélességű fogások minimalizálása Ez esetben az anyagleválasztási stratégia olyan legyen, amely minimális szinten tartja a teljes marószélességű fogásokat, ezáltal növelhető a pályairányú előtolás a szerszámkárosodás veszélye nélkül.


• „Skim” lehetőség Valamennyi megmunkálási stratégiában választható opció. Egy pályaszegmens megmunkálása után a szerszám nem a biztonsági síkon végzi a mellékmozgásokat, hanem csak annyit emel ki, amennyit feltétlenül szükséges. Az eredmény a megmunkálási idő csökkentése. • Z szint automatikus meghatározása A rendszer nagyoláskor állandó forgásvételi mélységet kínál föl. Opcióként azonban képes a fogásvételi mélységet újraszámítani és módosítani úgy, hogy minden egyes szinten azonos mennyiségű anyagleválasztás történjen. • Ofszet megmunkálás Ez a megmunkálási stratégia kevesebb hirtelen jár, mint a hagyományos sebességváltozással rasztermegmunkálás. Ez lényeges igény a gyorsmarásnál. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

• Spirál és projekciós marás Bizonyos konvex felületeknél a spirál és a projekciós marás kombinációja sima, törésmentes, folyamatos pályákat eredményez, amely ideális a gyorsmarás szempontjából. • Pályaszegmensek összekötése A sokféle összefűzési stratégia közül mindig kiválasztható a legmegfelelőbb, ezért a szerszám fordulatszáma és előtolási sebessége is növelhető. A szerszám kilépése és belépése a munkadarabba finoman vezérelt, ezért a maró fordulási nyomai nem láthatóak. Ebben a fejezetben arra törekedtünk, hogy a figyelmet ráirányítsuk azon körülményre, hogy a CAD/CAM rendszerekben milyen bonyolult geometriai modellezési- és technológiai kérdéseket kellett megoldani. A hangsúlyt azon módszerek bemutatására fektettük, amelyek a legfontosabb szerepet játszották a számítógéppel támogatott technológiai tervezés során. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12. BONYOLULT FELÜLETEK MEGMUNKÁLÁSÁNAK TECHNOLÓGIAI KÉRDÉSEI

Recommend Documents