Wie geht man mit Über- und Unterschnitt bei der Bearbeitung mit CNC-Werkzeugmaschinen um?

CNC-Werkzeugmaschinen sind zu einer wesentlichen Entwicklung im Bereich der Zerspanung geworden. Sie werden in der modernen Zerspanung häufig eingesetzt, da sie einen hohen Automatisierungsgrad, eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit und eine starke Anpassungsfähigkeit an Teile bieten.

CNC-Werkzeugmaschinen können jedoch bei der Bearbeitung des Problems nicht so einfach manuell eingestellt werden wie gewöhnliche Werkzeugmaschinen. Daher CNC-Bearbeitung, man muss auf jedes Detail des Bearbeitungsprozesses achten, es sorgfältig überlegen und nach Genauigkeit streben.

Bei der tatsächlichen Programmierung führen unsachgemäße Trajektorienverarbeitung, Prozessirrationalität und andere Gründe häufig zu übermäßigem Schneiden oder Unterschneiden, d. h. zu Überschneiden oder Unterschneiden. Überschneiden wirkt sich direkt auf die Genauigkeit der Teileverarbeitung aus und führt sogar zur Verarbeitung von Produktausschuss. Daher muss es ausreichend Aufmerksamkeit erregen.

Die gewählte Vorschubgeschwindigkeit ist nicht geeignet, was zu Über- oder Unterschnitt führt.

Wenn die Kontur des Teils Ecken aufweist, kommt es bei der Konturbearbeitung leicht zum „Überhub“-Phänomen des Werkzeugs.

Wie in Abbildung 1 gezeigt, kann es bei der Bewegung des Fräsers von A nach B bei höherer Vorschubgeschwindigkeit aufgrund der Trägheit an den Metallecken zu einem Überschnittphänomen kommen, d. h. an den Metallecken wird etwas mehr geschnitten.

Wenn die Oberfläche nach außen konvex ist, wird ein Teil des Metalls B nicht entfernt, d. h. es tritt das Phänomen der Unterschneidung auf, sodass ein Konturoberflächenfehler entsteht.

Bei der Programmierung besteht die Lösung darin, vor der Ecke die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend zu reduzieren und nach der Ecke dann die Geschwindigkeit schrittweise zu erhöhen. AB ist in zwei Abschnitte unterteilt: Der Abschnitt AA‘ verwendet die Standardvorschubgeschwindigkeit bis A‘, um nach B‘ mit der Verzögerung zu beginnen und dann schrittweise zur Standardvorschubgeschwindigkeit zurückzukehren, wodurch der Überhub verringert wird.

Gegenwärtig verfügen einige perfekte automatische Programmiersysteme über eine Überlaufüberprüfungsfunktion. Sobald die Erkennung eines Überlauffehlers den zulässigen Wert überschreitet, kann sie so eingerichtet werden, dass der entsprechende Programmabschnitt „Verzögerung“ oder „Pause“ gesteuert wird.

Abbildung 2 zeigt die ordnungsgemäße Kompensation der Bearbeitung der Innenkonturoberfläche durch das Werkzeug. Bei der Programmierung der Trajektorie für A-BC gibt es zwei Arten von Werkzeugmittelpunkttrajektorien. Abbildung 2 (a) Die Bewegung P1-P2-P3-P4 erfolgt gemäß der theoretischen Werkzeugmittelpunkttrajektorie. Dies führt zu Überschnitten und Schäden am Werkstück.

Abbildung 2 (b) zeigt die Computerverarbeitung nach der Messermittelpunktsbahn, ohne Überschneiden, Messermittelpunktsbahn P1 - P2 - P3.

Verwenden von Übergangsbögen an scharfen Ecken, um Überschnitte zu vermeiden

Manchmal werden die scharfen Ecken konvex oder konkav, weil Faltlinien zur Kurve verwendet werden, nicht bemerkt (oder sind unerwartet), insbesondere in der Nähe des Wendepunkts der Kurve. Dies ist nicht leicht zu unterscheiden. Wenn beispielsweise die Übergangsbogenprogrammierung an den scharfen Ecken verwendet wird, tritt direkt das Phänomen des Überschneidens auf, wie in Abbildung 3 (a) dargestellt.

Manchmal kommt es aufgrund von Einschränkungen der Kontur der konvexen Form in der Nähe der scharfen Ecke, z. B. wenn der Fräserdurchmesser zu groß ist, zu einem Überschnitt an der scharfen Ecke der Übergangsbogenprogrammierung, wie in Abbildung 3 (b) dargestellt.

Wenn Sie auf die oben beschriebene Situation stoßen, besteht die Lösung darin, auf die scharfen Ecken der Übergangsbogenprogrammierung zu verzichten.

Winkelübergangsverarbeitung

Wenn eine CNC-Fräsmaschine eckige Konturen fräst und die Verschiebung des Werkzeugmittelpunkts mit der Konturgröße übereinstimmt, kann es zu einem Überschnitt kommen oder die Bahnkurve des Werkzeugmittelpunkts kann nicht kontinuierlich verlaufen (siehe Abbildung 4). Aus diesem Grund sollten Sie bei der Vorbereitung des Programms zur Werkstückbearbeitung die Übergangsbahn der Ecke berücksichtigen und das Übergangsprogramm sinnvoll einrichten.

Lösung. Wie in Abbildung 5 dargestellt, handelt es sich um eine Standardmethode zur Verarbeitung von Winkelübergängen.

Abbildung 5 (a) in der Ecke wird durch eine gerade Linie und eine gerade Konturlinie der Ecke gebildet. Die Programmvorbereitung und die Mitte des Werkzeugs müssen bis zur Mittelspur verlängert werden.
Zum Übergangspunkt S: Wie in der Abbildung zu sehen, sollte der Übergangspunkt der Schnittpunkt der beiden Werkzeugmittelpunktbahnen sein.

Eine Gerade und ein Bogenprofil bilden die Winkel der Kurve, wie in Abbildung 5 (b) dargestellt. Schreiben Sie das Programm. Der Mittelpunkt der Werkzeugbewegung muss bis zum Übergangspunkt S reichen. Schreiben Sie dann einen Abschnitt des geradlinigen Bearbeitungsprogramms entlang der Geraden SA und schreiben Sie dann das bogenförmige Bearbeitungsprogramm.

Abbildung 5 (c) zeigt einen runden Bogen und eine gerade Konturlinie, die durch das Prisma gebildet werden. Dem Bearbeitungsprogramm werden drei gerade Linien zum Programm hinzugefügt.

Abbildung 5 (d) zeigt die Bewegungsbahn der Werkzeugmitte der Innenkontur. Die obige Methode kann zur Handhabung anderer Winkelübergangsverarbeitungsmethoden verwendet werden.

Eine falsche Anleitung kann zu Über- oder Unterschnitt führen.

1. Bei der Bearbeitung von abgeschrägten Flächen führen falsche Anweisungen zum Versatz der Werkzeugposition zu Über- oder Unterschnitt.

Die in Abb. 6 (a) dargestellte Situation ist auf das Überschneidephänomen zurückzuführen, das durch die unsachgemäße Verwendung der Werkzeugpositions-Offset-Anweisung verursacht wird, und das ungeeignete Programmierprogramm lautet wie folgt:

...
N1 G01 XF Bewegt sich horizontal nach rechts;
N2 G45 XYD Bewegen Sie sich entlang der diagonalen Linie und erweitern Sie den Versatz um 1x.
N3 Y bewegt sich vertikal nach oben;
...

Wie in Abbildung 6 (b) dargestellt, wird durch die falsche Verwendung der Werkzeugpositions-Offset-Anweisung das Phänomen des Unterschneidens verursacht. Das fehlerhafte Programmierprogramm lautet daher wie folgt:

...
N1 G01 G45 XFD Horizontal nach rechts bewegen und den Versatz um 1x erweitern;
N2 XY Entlang der Diagonale bewegen;
N3 G45 Y Vertikal nach oben bewegen und den Versatz um 1x erweitern;
...

Die Lösung besteht darin, bei der Bearbeitung schräger Flächen Befehle zur Werkzeugpositionsverschiebung zu vermeiden.

2. Nachdem die automatische Werkzeugkompensation eingerichtet wurde, ist es nicht möglich, zwei oder mehr Programmsegmente hintereinander einzufügen, die nichts mit den Koordinaten der Bewegung in der Ebene der Werkzeugkompensation zu tun haben, da es sonst zu Überschnitten kommt.

Bei der Verwendung der Anweisungen G40, G41, G42 zum Einrichten der automatischen Werkzeugkompensationsfunktion ist Folgendes zu beachten: Wenn aufeinanderfolgende (zwei oder mehr) Programmsegmente verwendet werden, die keine Koordinaten der Interpolationsebene enthalten, dürfen die Koordinaten der Interpolationsebene der vorherigen Programmsegmente nicht hinzugefügt werden, um die Richtung der nächsten Werkzeugbewegung anzugeben (zwei beliebige I, J, K), da es sonst zu Überschnitten kommt.

Beispielsweise enthalten die folgenden Programmsegmente N7 und N8 nicht die Koordinaten der Interpolationsebene, wodurch das Phänomen des Überschneidens ausgeführt wird, wie in Abbildung 7 dargestellt.

N6 G91 G42 D07 X10000 Y20000
N7 S21 T05 M08
N8 G04 X1000
N9 X10000

Die Lösung besteht darin, die Form wie folgt zu ändern:

n6 g91 g42 d07 x10000 y20000 i10000 j0
N7 S21 T05 M08
N8 G04 X1000
N9 X10000

Überschneiden vermeiden kann, dann ist die Schnittbahn in Abbildung 8 dargestellt.

Unsachgemäße Einrichtung oder Entfernung des Pfads des Werkzeugflecks durch Überschneiden

Beim Ein- und Ausfahren des Werkzeugs in das Werkstück muss auf die Ein- und Ausfahrrichtung des Werkzeugs geachtet werden, um zu verhindern, dass es zu Über- oder Unterschnitten zwischen Werkzeug und Werkstück kommt. Wie in Abbildung 9 gezeigt, verwenden Sie die Werkzeugradius-Linkskompensation G41 oder die Eigenradiuskompensation G42. Wenn sich das Werkzeug nahe an der Kontur des Werkstücks befindet, berücksichtigt die numerische Steuerung die Koordinatenänderung vom Mittelpunkt des Werkzeugs zum Koordinatenwert des Tangentialpunkts des Werkzeugs an die Kontur des äußeren Kreises. Wenn es zu einer Störung aus der Richtung des Werkzeugs kommt, wie in Abbildung 9 (a) gezeigt, ändern Sie die Koordinatenänderung zu Abbildung 9 (b), um Überschnitte zu vermeiden.

Wenn sich das Werkzeug von der Kontur des Werkstücks entfernt befindet, betrachtet die CNC-Vorrichtung die Koordinaten des Tangentialpunkts zwischen dem Werkzeug und der Kontur als die Koordinaten des Werkzeugmittelpunkts. Wenn die in Abbildung 9 (c) gezeigte Richtung vom Werkzeug zurück gestört wird, muss in die in Abbildung 9 (d) gezeigte Richtung zurück gewechselt werden, um ein Überschneiden zu vermeiden.

Wenn die Start- und Endpunkte der Bearbeitungsdaten nicht geschlossen sind, werden die Vorschub- und Rückzugspositionen des Werkzeugs nicht koordiniert, was zu Unterschnitten führt.

Der Schlüssel zur Lösung des Unterschnittproblems besteht darin, die Kurvendaten über der tatsächlichen Eintrittspunktkurve zu schließen und dann zurückzutreten, um Werkzeugspuren zu beseitigen.

Schlussfolgerung Analyse

Die obige Analyse von CNC-Fräsen und Unterbietung, die mehrere mögliche Vorkommnisse und entsprechende Maßnahmen umfasst, konzentriert sich auf die Untersuchung der Gründe für Überbietung und entsprechender Maßnahmen.

Bei der CNC-Werkzeugmaschinenbearbeitung sind eine angemessene Prozessanalyse, die richtige Erstellung von Bearbeitungsprogrammen und eine Bearbeitung entsprechend den Anforderungen der Teile von besonderer und praktischer Bedeutung.

Natürlich kann es auch andere Gründe für Überschneiden geben, wie z. B. die Steifigkeit der Vorrichtung, die Maschine selbst, das Rundlaufspiel und andere Einflüsse. In der Praxis müssen wir dies analysieren und bei bestimmten Werkzeugmaschinen entsprechend vorgehen.