Составления программы механической обработки тел вращения со ступенчатым профилем, обрабатываемых на станках с программным

 

О Il Н C А Н И Е f64196

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Кл. 49п, 1 1

493, 165

42m, 1455

Заявлено 04.1.}962 г. (¹ 759241(26-24) МПК G 06g

В 23h

G 06t

Государственный комитет по делам изобретений и открытий СССР

Опубликовано ЗОХ11.1964 г. Б!Оллетень ¹ 14 дата опубликования описания 16.1Х.1964

Автор

H 3 0 0 P (. T C H 11 5 i:

A. Л. Дерябин

СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ 11РОГРАММЬ1 МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ СО СТУПЕНЧАТЪ|М ПРОФИЛЕМ.

ОБРАБАТЫВАЕМЫХ HA СТАНКАХ С ПРОГРАММНЫМ

УГ} РАВЛ ЕН И ЕМ

По(7паснал группа 104

Известны программирующие устройства для станков с программныч управлением, онтимнзирукгщие процесс обработки детали, ускоряющие и удешевля(ощие процесс программирования, например программиру(ощие устройства для фрезерных станков с программным управлениемм.

Среди токарных станков с позиционной системой у правлен;(я известны TQK3pllhlc cT3H. H с программныч управлением для обработки 10 деталей со стуиепчатыч профилем. Программы !. Пим составляет Bpучну!О, поэтапно технолог-программист. }-13 основе чертежа детали и материала он выбирает технологи (еский про цесс обработки. В соответствии с возможна- 15 стями станка задаются cl;opocT;t резания, пода (и и режущии (н(ст}л мент. Чер 1 етк детя. Iи переводится в координатну(o систему, размеры переводятся B коо})динаты Опо}зных то (ек.. атем следует самый трудоемкий этан програм- 20

М I! Р О В С! 1! ! Я = С О С T 3 В Л P H 11 P }I 5 К О П И С(I П Р О Г P 3 i!мы, которая содержит величины перемещен!ш раоочих 0}>га ПОВ станка В треоу ех!Ой последовательности выбранного технологического процесса ПЗГОтовления детали lt3 33TOIOBIII!. После 25 многократной проверки рукопись программы шифруется в коде, принятом для конкретной

СНСТСМЫ П}10ГРал(МНОГО УПРЯВЛЕННЯ СТЯНКОМ, И

H pot }) ям ма 3 яп исыВя ется на Hpo(}За м моносител ь. 30

Высокая стоимость программы препятствует широкому применению токарных станков с программным управлением.

Согласно предлагаемому способу составления программы механической обработки тел вращения со ступенчатым профилем, обрабатываемый участок заготовки разбивается прямоугольно!(сеткой на области — элементарные дискретные участки, подлежащие анализу.

Прямоугольная сетка образуется из горизонтальных прямых — уровней, отстоящих друг от друга иа расстоянии, равном допустимой глубине резания, и из Вертикальных прямых-Вертикалей(, яВляlощнхся п}зоекцня5(и Врр Гикальных плоскостей детали. Таким образом, задача составления программы ооработки детали сводится, в основном, к подбору последовательности обработки областеи.

Анализ области в процессе подбора закгиочается в том, что определяют, Входят ли в нее точки контура детали. Если область не включает В ссбя контура детали, то соответству!ощий уil3cToK загoTQBKII Н03,.3cot HT Oop300TI(c, причем в этом случае уровень является траекторибй! движения вершины резца. Если же область, помимо обрабатываемой части заготовки, содержит и контур детали, то выдаютсч команды Н3 обработк5 только Toll (3cTII 3310товки, которая лежит выше контура детали.

Если же в процессе анализа выясняется, что

164196 данная область не подлежит обработке, то анализ переводится на другую область.

Составление программы обработки детали— подбор областей — производится по циклам, причем каждой грани детали соответствует свой цикл, B начале каждого цикла относящаяся к нему поверхность обрабатывается при неооходичости канавочным резцом. Дальнейший подбор областей в цикле производится так, что обработке проходпыч резцом, двигпощимся рабочич ходом справа налево, подлежат все области, расположенные над этой поверхностью и пе обработанные в предыдущих циклах, а Tnl(rK0 Oб 3 acTII, при мыка ощH0 K этой поверхности слева и доступные проходному резцу. Поочередно анализируются все поверхности детали, а по окончании последнего цикла просматрива отся все области и выдаются команды на полную обработку детали. Такое составление программы позволяет получить черновую и чистовую обработку детали.

Таким Образом, предлагаемый способ предусматривает составление программы полной обработки детали путем формального логического рассуждения. Причем исходными данными служат только Отдельные Опорные точки детали, однозначно определяющие ес контур, материал II диаметр заготовки, позволяющие определить допустпчу о глубину резания и разбить ес проекцию на уровни.

Предлагаемый способ составления программы позволяет создать специализированные вычислительные машины, а также использовать универсальные машины, причем с высокой экономической эффективностью.

На фиг. 1 схематично показано расположение резцов токарного станка с программным управлением для обработки деталей со ступенчатыч профилем, на фиг. 2 — проекция сечения детали плоскостью, проходящей через ее ось вращения, и задание контура детали координатами опорных точек; на фиг. 3 — разделение проекции заготовки на элементарные дискретные участки — области; на фиг. 4 — анализ обрабатываемого участка заготовки согласно предложенному способу; на фиг. 5 — обработка грани двумя проходами: черновым и чистовым; на фиг. 6 — логическая структура способа составления программы.

Рабочими органами станка являются проходной 1 и канавочный 2 резцы, закрепленные на одном суппорте 8 резцедержателячн 4 и 5 по разные стороны от оси 6 вращения детали.

При установке резцов вершина 7 проходного и правый конец 8 режущей кромки канавочного резца, условно принятый за его вершину, располагаются в одной плоскости, перпендикулярной к оси вращения детали. Команды, управляющие станком, содержат информацию о виде, направлении и величине перемещений рабочих органов. Заготовки цилиндрической формы поступают на станок зацентрованными и с обработанными торцамп, а приспособление для крепления заготовки обеспечивает ее постоянную установку от базового торца.

Исходной информацией о геометрических размерах обрабатываемой детали является проекция сечения детали плоскостью, проходящей через ее ось вращения, на координатную плоскость, параллельную секущей плоскости. Как показано на фиг. 2, соответствующий чертеж располагается в прямоугольной системе координат ХОУ. Ось ОУ совмещена с осью вращения детали на токарном станке.

Пусть, например, контур детали состоит из горпзонтальпых участков (граней) 9, 10 и 11. представля ощих собой обрезки, по которым цилиндрическая поверхность детали пересекается проходящей через ее ось координатной плоскостью, и из вертикальных участков (вертикалей) 12, 18, 14 и 15, представляющих собой обрезки, по которым координатная плоскость пересекает вертикальные поверхности детали, перпендикулярные ее оси вращения, Расстояния граней от оси абсцисс и вертикалей от осп ординат однозначно определяются координатами угловых точек 16, 17, 18 и 19 пересечения граней с прилежащими вертикалями. Информация о диаметре заготовки за. дается ординатой 20.

Горизонтальные прямые 21 — уровни, на которые разбивается проекция-заготовка, являются разрешенными траекториями движения вершины проходного резца при продольном его перемещении во время черновой обработки детали. Таким образом, черновая обработка детали ведется на высотах уровней, а расстояние между ними определяет глубину чернового резания. Пересечение уровней с вертикалями разбивает обрабатываемый участок заготовки на прямоугольники 22 (обла. сти), являющиеся элементарными дискретнычи участками, подлежащими анализу в пр >цессе составления программы обраоотки детали. Последовательность обработки детали определяется подбором областей, При каждсм черновом проходе обрабатывается определенная часть заготовки, представляющая одну или ряд примыкающих друг к другу областей, лежащих на одном уровне. Черновой проход, показанный на фиг. 4, образован прилежащими областями 28, 24, 25 и 26.

Следующий черновой проход образован областямп 27 и 28.

Последовательность анализа областей разбивается на циклы по числу граней детали.

Кахкдый цикл связан с определенной гранью детали, называемой в этом цикле базисом, Грани детали могут быть закрытыми и открытыми. Грань является закрытой, если ее ордината меньше ординаты прилегающей справа грани. Такой гранью является грань 10. Для обработки закрытой грани у правого конца ее необходимо предварительно проточить канявочным резцом паз 29 для ввода проходного резца, после чего правая вертикаль базисной грани 10 смещается в положение 87. После проточки паза грань 10 по существу становится открытой, так как к ней есть доступ проходному резцу. Грань является открытой, 164196 если ее ордината больше ординаты прилегающей справа грани. Открытыми гранями являются грани 9 и ll. Для обработки открытой грани достаточно применения проходного резца.

В каждом цикле производится анализ областей детали, доступных проходному резцу, движущемуся влево от правой вертикали базиса, и выдача команд на их обработку. Согласно этому, анализ обрабатываемого участка заготовки в каждом цикле заключается в следующем. Определяют вид базисной грани, и если она закрытая, то предварительно канавочным резцом протачивают паз. Затем определяют наивысшую область над базисной гранью, не обработанную в предыдущих циклах; с уровня этой ооласти начинается подбор областей, лежащих на одном уровне, для определения чернового прохода. Рассмотрение каждого уровня начинается с области, расположенной над базисной гранью, и продолжается влево до тех пор, пока на этом уровне не встретится область, содержащая контур детали или необрабатываемую часть заготовки.

Черновой проход на данном уровне ведется от вертикали базисной грани до вертикали области, на которой остановлен анализ. Далее рассматривают следующий уоовень аналогично описанному.

Последовательный анализ уровней приводит к обязательному рассмотрению области, содержащей базисную грань. Часть этой области, лежащая выше контура детали, обрабатыва ется отдельными черновыми и, при необходимости, чистовыми проходами. Обычно ие все поверхности детали нуждаются в чистовой обработке. Если такая необходимость имеегся, но целесообразнее вести чистовую обработку специально предназначенным для этого резцом, то к ординате грани добавляется необходимый для чистовой обработки припуск, а черновая обработка заканчивается на ординате припуска. Если же чистовая обработка будет произведена тем же резцом, но с определенной для чистовой обработки глубиной резания, то обработка поверхности закончится чистовым проходом.

Фиг. 4 поясняет обработку области 80, включающий в себя контур детали. Черновой проход 81 производится таким образом, что после него над базисной гранью 82 остается припуск 88, необходимый для получения требуемой чистоты поверхности при тех же скоростях, что и для чернового резания. В частном случае, черновой проход 81 может отсутствовать. После анализа и выдачи команд на обработку базисной грани переходят к следующему циклу, базисом которого является находящаяся слева грань.

Так, для приведенной на фиг. 5 конфигурации детали первый цикл, базисом которого является открытая грань 11, будет состоять из двух черновых проходов с наибольшей глубиной резания, в результате которых подвергнутся обработке области 28, 24, 25, 26 и закончится обработкой участка области М, лежащего над гранью 11, черновым и чистовым проходами. Второй цикл, базисом которого служит закрытая грань 10, начинается с проточки паза 29, включает в себя, как и в случае открытой грани, черновой проход с наибольшей глубиной резания обработки области 85 и заканчивается обработкой участка области

86, лежащего над гранью 10, двумя прохода10 ми — черновым и чистовым, учитывая смещеtt Ic правой вертикали грани 10 в положение

87. В третьем цикле подлежит обработкелишь участок области 88, лежащей над гранью 9, так как все области над ним подвергнутся об15 работке в предыдущих циклах.

После анализа всех граней и выдачи команд на их обработку выдаются команды на отрезание детали, в результате чего канавочным резцом будет обработан участок 89. На этом

20 анализ и выдача команд на обработку детали будут окончены.

Таким образом, в каждом цикле совместно с областями, лежащими над базисной гранью, в тех же проходах подвергнутся обработке оо25 ласти, примыкающие к ним слева и доступные проходному резцу. Все грани поочередно являются базисными и, следовательно, по окончании последнего цикла будут рассмотрены все области обрабатываемого участка заготов30 ки и выданы команды на их обработку.

На фиг. 6 представлен в виде логической структуры один из возможных вариантов реализации предлагаемого способа составления программы обработки детали на вычислитель35 ной машине.

Логическая структура состоит из десяги звеньев, в каждом из которых совершается определенная логическая операция анализа.

Функционирование, согласно логической

40 структуре, начинается с момента окончания ввода исходной информации и разделяется на трп этапа: подготовительный, основной н закл юч и тел ьны й.

На подготовительном этапе проекция заго45 товки разбивается на уровни и определяется вид граней. Разбивку на уровни производит звено I. Для случая равноотстоящих уровней звено 1 производит последовательное вычитание величины наибольшей глубины резания из

50 ординаты вышестоящего уровня с последующей фиксацией результата как ординаты нового уровня в запоминающем устройстве. Первым уровнем является проекция контура заготовки. Последовательное определение уров55 ней продолжается до тех пор, пока не будет разбита вся проекция заготовки до оси вращения.

После появления уровня с отрицательной ординатой, что говорит об окончании разбивки

60 на уровни, начинает функционировать звено

11 определения вида граней. Вид грани определяется знаком разности между ордпнатой исследуемой грани и ординатой грани, прилежащей к ней справа: если разность больше

65 нуля, то грань открытого вида; если же раз164196

15 го

З0

60 ность меньше нуля, то грань закрытого вида.

После определения вида последней слева грани подготовительный этап заканчивается.

На основном этапе производится подбор последовательности обработки областей в результате их анализа и выдача команд, на обработку соответствующих участков заготовк;t.

Логическая структура основного этапа составлена для одного цикла подбора областей и выдачи команд на их обработку и последовательно применяется во гсех циклах.

Цикличность в основном этапе обеспечивается замыканием звеньев IA и Vll на звено

111 — начальное звено цикла. Звено 111 определяет своевременность перехода к заключительному этапу и осуществляет переход к следующему циклу, что соответствует перемещению базиса влево. Звено IV определяет необходимость проточки грани канавочным резцом, вызывая из запоминающего устройства информацию о виде базисной грани; если базисная грань открытого вида, то звено IV переводит анализ к звену V, если >ке базисная грань закрытого вида, то начинает функционировать звено VIII. Звено V производит подбор прилежащих областей над открытыми гранями и определение черновых проходов.

Анализ начинается с обл .сти, расположенной над базисной гранью на наивысшем уровне, не обработанном в предыдуших циклах.

Подбор прилегающих друг к другу областей заключается в том, что звено V последовательно определяет: входит IH в анализируемую область контур детали или необрабатываемая часть заготовки. Это определяется из двух условий: а) рассмотрению не должен подвергаться участок заготовки, располо>ке-tный левее последней грани; o) разнос;ь ме>кду ординатой уровня, на котором лежит attaлизируемая область, и ординатой, находящейся под ней грани должна быть не меньш", чем величина допустимой глубины резания при истовой обработке. Последнее условие гарантирует возможность обработки грани чистовым проходом с заданной глубиной резания. Если оба условия выполняются, то звено U переводит анализ к следующей области, прилегающей к исследуемой слева.

Анализ звеном V продолжается до тех пор, пока не нарушится хотя бы одно из условий.

В результате определится возможность очередного чернового прохода, в котором будут обработаны проанализированные на данном уровне области от абсциссы правой вертикали базисной грани до абсциссы области, па которой остановило анализ звено Vи,ли до левого торца детали. Звено VI выдает команды на этот черновой проход, после чего анализ переводится на следующий уровень вниз.

Для этого звено VI замкнуто на звено V, которое начинает анализ следующего уровня опять с области, лежащей над базиспой гранью. Звенья V u VI выдают команды па черновую обработку областей, лежащих над базисной гранью, а также областей, примыкающих к ппм слева и доступных проходному резцу в одних с ними проходах, что непременно приводит к рассмотрению облости, включающей в себя базисную граш..

Команды на обработку части области, ле>кащей выше базисной грани, черновым и чистовым проходами выдаются звеном 7!!.

Б случае закрытой грани звено Vill выдает коман.fht па проточку паза канавочным резцом. Ширина протачиваемого паза выбирается сообразно с шириной проходного резца.

После проточки паза анализ областей в цикле закрытой грани производится аналогично анализу в цикле открытой грани и команды на черновые и чистовой проходы определяются и выдаются звеньями V, Vl и УП. Если ширина базисной грани равна ширине протачиваемого паза, звено 1Х, производящее это сравнение, совершает переход к новому циклу при помощи звена !П.

С окончанием цикла последней грани происходит переход к заключительному этапу, своевременность которого определяется звеном IO. Заклк>чительный этап осуществляется звеном Х и состоит из выдачи команд па отрезапие детали от заготовки и возвращение раоочих органов станка в исходное положение. На этом составление программы обработки дета ttt заканчивается.

Предмет изобретения

1. Способ составления программы механической обработки тел вращения со ступенчатым профилем, оорабатываемых на станках с программным управлением, отл ич а ющи йся тем, что, с целью программирования вида и количества проходов рабочего органа станка, проекцию контура заготовки последовательно разоивают горизонтальными прямыми — уровнями, отстоящими ца расстоянии, равном допустимой глубине резания, и образующими совместно с вертикалями детали ооласти, служащие элементарными дискретными анализируемыми участками, а обработку детали производят на высоте соответствующего уровня.

2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью полной автоматизации составления программы обработки детали, вводимой координатами опорных точек, программу составляют по циклам, определяемым по чиcëó ступеней детали, в начале каждого цикла состветствующую поверхность обрабатывают при необходимости канавочным резцом, после чего проходным резцом обрабатывают области, расположенные над ней и не обработанные в предыдущих циклах, а так>ке области, примыкающие к этой поверхности слева и доступные проходному резцу, 164196

Pиг

Риг l

Фиг Г

Фиг, б

Риг. д

Составитель P. Кузнецова

Техред Л. К. Ткаченко Корректор В. П. Фомина

Редактор П. Копылова

Бак. 2156/18 Тираж 1075 Формат бум. 60X90>/8 Объем 0,51 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретсний и открытий СССР

Москва, Центр, пр Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2