Влияние особенностей технологического процесса фрезерования декоративных элементов мебели на разработку управляющих программ для станков с ЧПУ

УДК 684.4

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕБЕЛИ НА РАЗРАБОТКУ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ

INFLUENCE OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF MILLING DECORATIVE PIECES OF FURNITURE ON CNC EQUIPMENT FOR THE DEVELOPMENT OF CONTROL PROGRAMS

Грибанов А.А., Мохаммед Хайдер А. Аббас (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ) Gribanov A.A., Mohammed Haider A. Abbas (Voronezh State Academy of Forestry

and Technologies)

В статье рассматриваются этапы разработки управляющих программ для станков с ЧПУ учитывающие технологические особенности процесса фрезерования декоративных элементов мебели

This article discusses the steps of development control programs for CNC machine tools with account the technological features of the milling process of decorative elements of furniture

Ключевые слова: процесс фрезерования, управляющая программа, станок с

ЧПУ

Keywords: the milling process, the control program, CNC

Декоративные элементы в последние годы стали неотъемлемой частью современной отечественной мебели. Современный технологический процесс их создания связан с особенностями обработки на станках с ЧПУ и способом подготовки управляющих программ. К особенностям обработки на станках с ЧПУ относят: конфигурацию обрабатываемых декоративных элементов; использование многолезвийного инструмента (фрез); изменение характера обработки и рабочих органов станка; программирование перемещения инструмента; управление по трем координатам при обработке пространственного контура сложного элемента декора. Не смотря на большое количество существующего на рынке программного обеспечения и станков с ЧПУ, проблема сложности разработки управляющих программ с учетом выше перечисленных особенностей все еще остается, что говорит об актуальности данной работы. Исходя также из проведенных исследований процесса фрезерования декоративных элементов мебели [2], рассмотрим особенности технологического процесса их создания более подробно.

В процессе разработки технологии фрезерования декоративных элементов мебели специалист проходит следующие этапы:

1. Учет конфигурации декоративного элемента необходимо производить при закреплении детали мебели в станке с помощью приспособлений.

2. Выбор режущего инструмента. Наиболее распространенным режущим инструментом, применяемым для обработки на фрезерных станках с ЧПУ заготовок широкой номенклатуры, являются концевые фрезы. Выбор режущего инструмента для выполнения операции на фрезерном станке с ЧПУ производится поэтапно. Вначале задают виды инструментов, необходимых для обработки. Затем определяют технологические параметры каждого вида

инструмента: материал режущей части, углы заточки режущих кромок, количество зубьев и пр. На заключительном этапе выбирают конструктивные параметры режущего инструмента. Современные CAM программы представляют широкий выбор по заданию параметров режущих инструментов. Под термином САМ понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.

3. Число и последовательность технологических переходов при фрезеровании на станках с ЧПУ зависит от количества и конфигурации зон, обрабатываемых на данной операции, от требований к точности расположения поверхностей как внутри зоны, так и между зонами, а также требований к шероховатости поверхностей, образующих зоны обработки. На данном этапе разработки технологии фрезерования декоративных элементов мебели число переходов между зонами обработки следует свести к минимуму. Например, число технологических переходов при черновой обработке заготовки, представленной на рис. 1, должно быть равным пяти: первый проход по внешнему прямоугольному контуру; второй по внутреннему контуру в виде песочных часов; третий, четвертый и пятый проходы - выборка карманов внутри фигур многоугольник, окружность, треугольник.

Рисунок 1- Пример чертежа контуров обработки заготовки

4. Определение рациональной траектории рабочих перемещении инструмента при фрезеровании конкретной зоны является наиболее трудной проблемой при разработке операционного технологического процесса на станках с ЧПУ. Характер траектории зависит от вида зоны, метода фрезерования и типа инструмента. Зоны по доступности обработки делят на закрытые (рис. 1, контуры многоугольник, окружность, треугольник), полуоткрытые (рис. 1, контур в виде песочных часов), обработка которых производится торцом и цилиндром фрезы, и открытые (рис. 1, внешний контур заготовки в виде прямоугольника), которые могут быть обработаны только цилиндрической частью фрезы. По форме ограничивающих поверхностей зоны могут быть: плоскими, если ограничивающие поверхности - плоскости; контурными, если ограничивающая поверхность - плоский криволинейный контур; пространственными, если ограничивающая поверхность - пространственный криволинейный контур. С помощью расчетов координат опорных точек и режимов резания, а также имеющихся технических решений составляют операционную расчетно-технологическую карту. Она содержит законченный проект обработ-

ки заготовки на станке с ЧПУ в виде графического изображения траектории и вектора движения центра фрезы с необходимыми пояснениями и таблицы, в которую занесены режимы обработки, отдельные технологические команды, параметры инструмента. В современных CAM системах проект обработки заготовки выглядит как на рис. 2. Цвет обрабатываемого контура соответствует

Рисунок 2- Пример расчетно-технологической карты заготовки в AlphaCAM

Разработанная управляющая программа перед внедрением ее в производство проходит серию проверок, которые включают в себя симуляцию ее работы в специальной программе, отработку программы без установки режущего инструмента, оснастки и заготовки, пробную обработку заготовки с применением требуемой оснастки и инструмента, обработку контрольной заготовки.

Затраты времени на разработку технологического процесса фрезерования декоративных элементов мебели, содержащих несложные плоские криволинейные контуры, на фрезерных станках с ЧПУ сравнительно невелики. Однако на разработку сложных трехмерных моделей элементов декора мебели и управляющих программ для оборудования с ЧПУ у специалиста может уйти значительно больше времени. Сложность создания программы так же обуславливается выбором рациональной траектории режущего инструмента при обработке пространственной зоны. Методы расчета рациональных режимов резания технологического процесса пространственного фрезерования недостаточно разработаны. В данный момент на отечественных мебельных предприятиях параметры технологического процесса фрезерования декоративных элементов мебели задаются исходя из опыта специалиста без каких-либо расчетов [1, 3].

Использование специализированных алгоритмов совместно с программами позволит значительно сократить долю ручного труда специалиста.

Список использованных источников

1. Хайдер А. Аббас Мохаммед, Петровский В. С., Грибанов А. А. Автоматизация процесса обработки двумерных изображений при создании новых проектов. // Вестник ВГТУ. Том 9 №1 2013 г.

2. Хайдер А. Аббас Мохаммед, Петровский В. С., Грибанов А. А. Исследование и разработка процесса фрезерования декоративных элементов мебели на станках с ЧПУ. // Научно-практический и методологический журнал ФЭС. №2 (51).

3. Математическое моделирование и оптимизация управления процессом фрезерования декоративных элементов мебели [Текст] / Мохаммед Хайдер А. Аббас [и др.] ; Мохаммед Хайдер А. Аббас, Нихад Махмуд Насер, А. А. Грибанов, В. С. Петровский, Д. О. Козельчук // Лесотехнический журнал. - 2014. - Т. 4, № 2 (14). - С. 242246.