Разработка эффективных циклов бурения в Mastercam для производства быстрых отверстий

Понимание циклов бурения в Mastercam

Циклы бурения Mastercam автоматизируют повторяющиеся операции по созданию отверстий, сокращая время программирования и обеспечивая последовательное движение инструмента. Цикл сверления определяет последовательность движений инструмента: быстрый подход к высоте клиренса, подача в отверстие, втягивание и необязательное затвор. Выбор правильного типа цикла и настройка его параметров непосредственно влияет на время цикла, срок службы инструмента и качество деталей. Эффективные циклы минимизируют резку воздуха, уменьшают упаковку чипов и поддерживают стабильные условия резания на производственных циклах.

Типы циклов дриллинга

Mastercam предлагает различные типы циклов, каждый из которых подходит для конкретных геометрий отверстий и требований к процессу. Выбор правильного типа является первым шагом к эффективности.

• Стандартная буровая установка (G81): Простой точечный режим работы. Инструмент питается на глубину, а затем быстро убирается. Идеально подходит для мелководных или слепых отверстий, где очистка чипа не является проблемой. Используйте для коротких отверстий в материалах, которые производят управляемые чипы.
• Пек Дрилл (G83): Инструмент сверлил на промежуточную глубину, полностью убирался в щепы, затем продвигался глубже. Этот цикл необходим для отверстий глубже, чем в три раза больше диаметра сверла, особенно в жевательных материалах, таких как алюминий или мягкие стали. Полный втягивающий инструмент позволяет охлаждающей жидкости смывать щепы и предотвращает разрыв сверла.
• Перерыв (G73): Подобно клеевой дрели, инструмент втягивает только небольшое расстояние (обычно 0,010′′-0,020′′) для разрыва чипов без полного выхода из отверстия. Это сокращает время цикла по сравнению с G83, все еще предотвращая длинные, струнные чипы. Подходит для материалов, которые производят короткие, хрупкие чипы (например, чугун, закаленная сталь).
• Нажмите (G84/G74): Для прорезывания отверстий с помощью крана. Инструмент питается глубиной, веретено поворачивается, и кран убирается на одном корме. Mastercam поддерживает жесткое постукивание (синхронизированное веретено и Z-ось) для более высокой скорости и точности. Может использоваться с плавающими держателями крана или синхронное постукивание.
• Bore (G85/G86): Для отделки предварительно просверленных отверстий с помощью скучной планки. G85 подает и выдает (гладкая скважина), в то время как G86 подает, останавливается внизу, затем быстро втягивается (для плоского дна). Циклы бура имеют решающее значение для достижения плотных допусков по диаметру и положению. Используйте с натяжкой для уменьшения меток инструмента.
• Ream (G85): Часто реализуется с использованием стандартного цикла бурения или специального цикла перенасыщения. Инструмент питается на глубину, а затем убирается с скоростью подачи, чтобы избежать царапин на готовой поверхности. Перенасыщение требует медленной скорости подачи и адекватной охлаждающей жидкости.
• Контрбор и Countersink: Эти циклы используют точечную дрель, контрборе инструмент или мельницу чамфера для создания плоскодонной выемки или углового чамфера. Они часто сочетаются с циклом бурения в той же операции с использованием инструментария Mastercam «точка-точка».
• Винтовая спираль:] Не традиционный цикл, а инструментальная дорожка, которая движется по спиральной дуге для получения отверстий большого диаметра без большой сверли. Это уменьшает инвентаризацию инструмента и позволяет одной эндмилле создавать отверстия многих размеров. Полезно для отверстий больше 1′′ в диаметре.

Ключевые параметры для оптимизации

Каждый цикл бурения имеет общие фундаментальные параметры. Правильное их регулирование отделяет эффективный цикл от расточительного.

• Высота зазора: Высота Z, на которую инструмент убирается перед перемещением в следующее отверстие. Установите это как можно ниже (выше самой высокой обструкции), чтобы минимизировать быстрое расстояние перемещения.
• Высота втягивания: Высота, на которую инструмент втягивается после каждого клюва или в конце цикла. Для G73/G83 это часто устанавливается на высоту зазора для полной эвакуации чипа или на расстояние «фишка-брейка» для G73.
• Скорость подачи и скорость вращения: На основе материала инструмента, покрытия и материала заготовки. Используйте рекомендованные производителем исходные точки и настройте на основе жесткости машины и типа охлаждающей жидкости. Избегайте чрезмерной скорости, которая вызывает преждевременный износ инструмента.
• Глубина (глубина отверстия): Для пробитых отверстий установите глубину чуть за дном детали (например, +0.030′′), чтобы обеспечить пробитие сверла чисто. Для слепых отверстий учитывайте угол точки сверления. Mastercam может автоматически компенсировать длину точки сверления при определении геометрии кончика.
• Дауэлл (P-слово): Пауза в нижней части отверстия для улучшения отделки поверхности или разрешения отрыгивания инструмента. Используйте короткое время (0,1-0,5 секунды) на финишных отверстиях или балках. Избегайте ненужного пребывания в шероховатых циклах.
• Глубина первой и последующих пеков: Некоторые циклы позволяют изменять глубину клюва. Более глубокий первый клюв (например, 2× диаметр) может проникать в шкалу поверхности, в то время как более мелкие последующие клювы поддерживают стабильную резку. Параметры клюва Mastercam позволяют определить максимальный клюв, минимальный клюв и коэффициент восстановления.
• Чистый самолет: Уровень Z, ниже которого инструмент движется с скоростью подачи. Установка этого слишком высокого времени расточительства; слишком низкий риск столкновения с зажимами или приспособлениями.

Шаги к разработке эффективных циклов бурения

Для построения эффективного цикла бурения требуется методический подход. Выполните эти шаги для максимизации производительности.

Шаг 1: Анализ геометрии и материалов в дырах

Перед написанием любого инструментария проверьте печать и запас. Определите диаметр отверстия, глубину, толерантность и то, является ли отверстие проходимым, слепым или противоборствующим. Оцените материал заготовки: алюминий производит длинные щепы; чугун производит короткие щепы; нержавеющая сталь быстро затвердевает; титан требует низких скоростей и высокого давления охлаждающей жидкости. Для глубоких отверстий (отношение длины к диаметру > 3:1), план клеенки. Для точных отверстий (толерантность < 0,0005′′), план для клеенки или скучно.

Шаг 2: Выберите подходящий тип цикла

На основании анализа на этапе 1, выберите тип цикла.

• Мелкое сквозь отверстия в алюминии → стандартная сверла (G81).
• Глубокая слепая дыра в стали → клюв сверла (G83) с полным втягиванием.
• Проточенное отверстие → жесткий кран (G84) с синхронным краном.
• Точность сидения для подшипников → скучный цикл (G86) с обитанием.
• Комбинированные операции: сначала используйте цикл бурения спота, затем сверло с клювом, затем кран — все в одной операционной группе Mastercam.

Выбор цикла бурения Mastercam осуществляется с помощью параметров инструментального пути Drill. Используйте выпадающий «Цикл» для выбора точного типа цикла и вкладки параметров «Drill» для точной настройки.

Шаг 3: Установите оптимальные параметры с использованием надежных данных

Скорость подачи и скорость от поставщиков инструментов, таких как Kennametal или Sandvik Coromant. Mastercam позволяет хранить их в библиотеках инструментов. Для циклов клюквы установите глубину клюва до 1,5-3× диаметр дрели. Для циклов разрыва чипа установите увеличение втягивания до 0,010′′-0,030′′. Настройте время ожидания только при необходимости. Используйте калькулятор глубины в Mastercam для автоматического учета длины точки бурения — это устраняет догадки и уменьшает резку воздуха.

При программировании массивов отверстий (кругов болтов, прямоугольных узоров или случайных точек) используйте инструментальные пути MastercamPattern или Transform. Вместо создания отдельных операций сверления для каждого отверстия, определите один цикл сверления и примените шаблон. Это уменьшает размер файла и делает редактирование более быстрым — измените один параметр и все отверстия обновите.Point Selection для выбора отверстий из модели или из точек, созданных в CAM. Mastercam может автоматически связывать отверстия одного диаметра с одной операцией, используя функции Group by Depth или Group by Diameter.

Шаг 5: Симулировать и проверить

Никогда не запускайте цикл сверления без моделирования. Используйте программу Mastercam Backplot для просмотра движения инструмента в 2D, затем Проверяйте (или Симулируйте в более поздних версиях) для полного удаления 3D-материала.

• Проблемы с очисткой - инструмент, зажимы или приспособления.
• Чрезмерные быстрые движения - корректируйте плоскость зазора, чтобы она была выше, чем препятствия, но ниже, чем верхняя часть детали.
• Отклонение инструмента - особенно в глубоких отверстиях с небольшими диаметрами. Если моделирование показывает следы болтовни, уменьшите глубину клюва или увеличьте корм.
• Накопление тепла - проверьте, правильно ли применяется охлаждающая жидкость. Mastercam может имитировать включение / выключение охлаждающей жидкости, если это определено в определении машины.

Используйте функцию Обнаружение столкновений для автоматизации проверки на наличие помех держателя инструмента. Этот шаг предотвращает дорогостоящие сбои и переделку.

Передовые методы оптимизации

Стратегии бурения Peck для глубоких отверстий

Для отверстий с отношением глубины к диаметру, превышающим 5:1, стандартные циклы клюва все еще могут бороться с эвакуацией чипа. Рассмотрим эти передовые тактики:

• Переменная глубина пеки: Используйте первый клюв диаметром 2×, затем уменьшайте каждый последующий клюв на 20% по мере углубления отверстия. Это поддерживает эффективность резки по мере увеличения нагрузки на чип.
• Втягивание только в положение разрыва чипа: В жевательных материалах, таких как алюминий, втягивание только на 0,020′′ выше предыдущего клюва (стиль G73), чтобы сократить время цикла.В твердых материалах втягивание полностью (G83) для обеспечения полного клиренса чипа.
• Добавить Dwell в Retract: Короткий жилой дом (0,1 сек) в верхней части каждого клюва позволяет чипам оседать и охлаждающей жидкости проникать.
• С помощью шпиндельного охлаждающего агента: Программируйте цикл бурения для включения охлаждающей жидкости до начала цикла. Управление охлаждающей жидкостью Mastercam (M08/M09) может быть установлено в параметрах траектории инструмента.

Сверление спиральных рамп

При производстве больших отверстий (более 1,5′′ диаметра) часто быстрее использовать спиральную рампу с эндмиллом, чем использовать большую сверлку с витком. Винтовая рампа создает отверстие, перемещая инструмент круговым движением при рампе вниз. Этот процесс:

• Уменьшает силы резания, разделяя разрез по многим проходам.
• Устраняет необходимость в нескольких размерах дрели.
• Производит отличную округлость отверстия и отделку поверхности.
• Позволяет использовать один и тот же инструмент как для шероховатости, так и для отделки.

В Mastercam используйте инструментальную траекторию Круглая мельница или Верхневолосая бора, чтобы создать это движение. Установите угол рампы до 1°-5° в зависимости от диаметра резца и материала. Эта передовая техника может сократить время цикла на 30% по сравнению с бурением и бурением отдельно.

Использование библиотек инструментов и шаблонов

Создавайте и сохраняйте библиотеки инструментов в Mastercam с предварительно установленными кормами, скоростями, глубиной клея и параметрами цикла для общих операций. Например, введите в библиотеку «1/4» HSS Drill in 1018 Steel с 2000 RPM, 12 IPM и глубиной клея 0,75. Когда вы загружаете этот инструмент в новую работу, все параметры готовы. Эта стандартизация устраняет ошибки повторного входа и ускоряет программирование. Кроме того, сохраняйте целые операции сверления в качестве шаблонов (] Операционная библиотека ) для повторяющихся шаблонов отверстий, таких как затворные круги или требования к отверстиям для клиента.

Оптимизация питания и скорости для разных материалов

Эффективность невозможна без правильных параметров резки. Используйте установленные стартовые точки и настройте на основе возможностей машины. Вот общие рекомендации:

• Алюминий (6061): Высокие скорости (5000-8000 SFM для карбида) и высокие скорости подачи (0.005-0.010 IPR для сверл).Наблюдайте за нарастающим краем — используйте полированные сверла флейты и достаточную охлаждающую жидкость.
• Мягкая сталь (1018): ] 200-300 SFM для HSS, 400-600 SFM для карбида. Корм 0,003-0,006 IPR. Эвакуация чипа имеет решающее значение - используйте циклы клюва для отверстий диаметром более 2 ×.
• Нержавеющая сталь (304): ] 100-150 SFM для HSS, 250-350 SFM для карбида. Корм 0,002-0,004 IPR. Уплотнение работы представляет собой риск - используйте агрессивный корм, чтобы избежать трения, и никогда не позволяйте буру задерживаться в разрезе.
• Титан (6Al-4V): Очень низкие скорости (30-50 SFM для HSS, 80-120 SFM для карбида). Используйте охлаждающую жидкость высокого давления и мелкие клюшки (диаметр 0,5 ×). Корм 0,001-0,003 IPR. Срок службы инструмента короткий - план для изменений инструмента.
• Кастовое железо: Умеренные скорости (200-400 SFM) и умеренные корма (0,004-0,008 IPR). Используйте циклы разрыва чипов (G73) для управления короткими, пыльными чипами. Рассмотрим инструменты с алмазным покрытием для продления жизни.

Всегда ссылайтесь на данные из авторитетных источников, таких как Современный магазин машин или приложения производителя инструментов для самых актуальных параметров.

Общие ошибки, которых следует избегать

Даже опытные программисты попадают в эти ловушки. Их распознавание поможет вам спроектировать лучшие циклы.

• При взгляде на длину точки бурения: Неспособность учесть край долота и угол точки приводит к отверстиям, которые либо слишком мелкие, либо прорываются через заднюю часть. Всегда используйте компенсацию наконечника Mastercam.
• Слишком глубокая первая пятка: Начало с клювом глубже 3× диаметра может вызвать блуждание сверла и поломку. Начните консервативно.
• Недостаточный зазор: Установка плоскости зазора слишком низко может привести к столкновению инструмента с зажимами при движении между отверстиями.
• Ненужный колодец: Добавление жилого помещения к каждому циклу бурения тратит время. Используйте жилой дом только для отделки скважин или для разрушения щепки.
• Игнорирование отклонения инструмента: Длинные, тонкие сверла отклоняются под тяжелыми разрезами, создавая овальные отверстия или поломку. Используйте более короткие сверла, когда это возможно, и уменьшайте глубину клюва для небольших диаметров.
• Переуменьшение в цикле Пека: Полные втягивания (G83) занимают время. Если материал производит управляемые чипы, используйте разрыв чипа G73 с втягиванием 0,020. Испытание на образце для подтверждения клиренса чипа.
• Использование неправильного цикла для ниток: Попытка нажатия стандартным циклом сверления разорвет нажатие. Всегда используйте выделенный цикл нажатия с правильной синхронизацией шпинделя.

Заключение

Эффективные циклы бурения в Mastercam напрямую влияют на рентабельность любой операции по изготовлению отверстий. Понимая сильные стороны каждого типа цикла, устанавливая параметры на основе материала и геометрии, используя шаблоны и библиотеки и строго имитируя перед резкой, вы можете сократить время цикла на 20-50%, продлевая срок службы инструмента и улучшая согласованность деталей. Гибкость Mastercam позволяет автоматизировать весь процесс от точечного бурения до нажатия или перенасыщения в рамках одной рабочей группы. Постоянно совершенствовать свои шаблоны и библиотеки инструментов, когда вы собираете эмпирические данные с цеха. С дисциплинированным подходом к проектированию цикла бурения быстрое и надежное производство отверстий становится стандартным результатом, а не случайным успехом.

Для дальнейшего чтения обратитесь к официальной документации Mastercam по циклам бурения или изучите учебные пособия по In-House Solutions для реальных примеров. Также рассмотрите руководства по инструментированию от Haas Automation , чтобы понять поведение машинного цикла.