Маршрут движения фрезы (также встречается термин «траектория движения») фактически отражает алгоритм обработки заготовки и является важнейшим элементом фрезерования, определяющим как фактический вид готового изделия, так и его качество. Обработка заготовки по оптимальному алгоритму позволяет экономить материал, продлевает срок службы инструмента и сокращает временные затраты на выпуск изделий.
Несколько упрощая, можно сказать, что для выпуска готового изделия на фрезерном станке с ЧПУ достаточно иметь графический файл заготовки и разработанную на его базе траекторию движения фрезы — для непосредственного воплощения детали «в материале».
Разработка траектории движения фрезы
В данном примере будем исходить из того, что требуемая графическая модель изделия уже имеется, известен материал заготовки, определены (хотя бы приблизительно) режимы резания и соответствующий им тип инструмента. Для разработки маршрута движения фрезы необходимо выделить черновой и чистовые этапы фрезерования и ограничить соответствующие зоны обработки. Зоны выбираются с учётом последовательности фрезерования отдельных элементов изделия. К примеру, нельзя осуществлять чистовую фрезеровку впадин рельефа, если вершины всё ещё имеют грубый ступенчатый вид после черновой обработки — более тонкая чистовая фреза, углубляясь во впадины, может зацепить своей нерабочей частью вершины рельефа и испортить будущее изделие. Логично также объединять элементы изделия, обрабатываемые одним типом фрезы, внутри отдельных «собственных» зон. В большинстве случаев для каждого этапа обработки (чернового и чистового) устанавливаются отдельные зоны. Кроме этого, чистовой этап фрезерования может включать движение фрезы в пределах нескольких зон (как в вышеописанном примере).
После того как зоны обработки определены, можно приступать к построению маршрута движения фрезы. Следует отметить, что современные программные комплексы (такие как, например, ArtCAM) позволяют автоматически рассчитывать оптимальную траекторию движения фрезы (для этого программа содержит обширную базу данных типовых методов обработки) и сокращать время фрезерования, существенно повышая производительность выпуска изделий.
Выбор исходной точки обработки
Для обеспечения точности готовых изделий, заготовку требуется жёстко крепить и чётко базировать относительно рабочих органов фрезерного станка. Современные фрезерные станки с ЧПУ имеют приспособления, существенно облегчающие крепление заготовки — начиная от «классических» Т-образных пазов под механические струбцины и заканчивая разнообразными по конструкции вакуумными столами. Некоторые модели станков «умеют» самостоятельно определять толщину обрабатываемой заготовки и устанавливать нулевую точку по глубине (координате Z) относительно базовой плоскости. Тем не менее, выбор исходной точки при создании управляющей программы остаётся важным моментом, влияющим на точность и производительность обработки.
За начало стандартной системы координат фрезерного станка обычно принимают базовую (нулевую) точку шпиндельной головки. Однако современные программы управления станком допускают произвольно изменять начало отсчёта и устанавливать базовую точку (так называемый «плавающий ноль») в любом месте обрабатываемой заготовки. Естественно, при этом надо учитывать некоторые особенности, в частности расположение фрезеруемых элементов будущего изделия. Рациональный выбор исходной точки следует осуществлять исходя из следующих соображений:
• Удаление от нулевой точки станка приводит к необходимости совершения холостых ходов (подвод и отвод инструмента к исходной точке обрабатываемой заготовки) и увеличивает затраты времени и энергии на фрезеровку; • Необходимо обеспечить лёгкий съём и крепление заготовки — возможно в жертву её оптимального с точки зрения геометрии расположения на рабочем столе станка; • Следует крепить заготовку так, чтобы исключить препятствия движению фрезы (и портала шпинделя в целом) при обработке; • Исходная точка должна выбираться с учётом припуска на обработку — для чёткого выведения торцов изделия; • При обработке деревянных изделий необходимо также учитывать относительное вращение фрезы (по- или против волокон) — и осуществлять начальную обработку с соответствующей стороны заготовки.