Фрезеровка выпуклых и вогнутых полусфер на станках с ЧПУ Fanuc

Фрезеровка полусфер — одна из самых сложных задач для оператора ЧПУ, особенно на станках с системой управления Fanuc. При правильной подготовке возможно достичь идеальной формы как выпуклой, так и вогнутой полусферы без дорогих CAM-систем. Эта статья — ваш проводник по созданию 3D-контуров вручную: от расчётов до полного G-кода.

Геометрия задачи: что такое полусфера

Полусфера — это половина сферы, может быть:

• выпуклая — выступает из поверхности (например, декоративный элемент);
• вогнутая — углубление в материале (например, ложемент под деталь).

Её фрезеровка требует использования круговых интерполяций, шаговых приближений и (при необходимости) 4-й оси.

Подготовка станка и инструмента

• Станок: 3- или 4-осевой фрезерный с Fanuc;
• Инструмент: шаровая фреза (радиусная) – предпочтительна для гладкой обработки;
• Материал: алюминий, латунь, дерево, пластик (для начала тренировок).

Координаты: где расположена полусфера

Важно задать правильный ноль детали (G54 и др.). Центр полусферы, как правило, располагается в точке XY, а Z = 0 — плоскость верхней части сферы.

Расчёт координат вручную

Формула сферы: x² + y² + z² = R²

Для полусферы — используем только положительные значения z (выпуклая) или отрицательные (вогнутая).

Задача — шагами по Z или по углу отрисовать точки на поверхности полусферы, округлить их, и создать последовательность G-кодов.

Пример программы: выпуклая полусфера

Задача: Фрезеровка выпуклой полусферы радиусом 20 мм, с шагом по Z 1 мм

%
O1000 (Выпуклая полусфера)
G21 G17 G40 G49 G80 G90
G54
T1 M06 (Инструмент: R10 шаровая фреза)
G00 X0 Y0 Z5
S6000 M03
G43 H01 Z5
M08

(Начинаем обработку)
G01 Z0 F300

(Цикл по слоям)
N10 #1=0 (угол в градусах)
N20 IF [#1 GT 90] GOTO 100
#2=20*SIN[#1] (X-радиус)
#3=20*COS[#1] (Z-координата)
G03 X#2 Y0 Z#3 I-#2 J0 F200
#1=#1+5
GOTO 20

N100 G00 Z50
M09
M05
M30
%
  

Можно использовать также полярные координаты, но в данном случае удобнее циклическая расчётная обработка.

Пример: вогнутая полусфера (внутренняя часть)

Радиус 20 мм, центр X0 Y0, шаг 1 мм

%
O2000 (Вогнутая полусфера)
G21 G17 G40 G49 G80 G90
G54
T1 M06
G00 X0 Y0 Z5
S5000 M03
G43 H01 Z5
M08

(Углубляемся внутрь)
N10 #1=0
N20 IF [#1 GT 90] GOTO 100
#2=20*SIN[#1]
#3=-20*COS[#1]
G02 X#2 Y0 Z#3 I-#2 J0 F200
#1=#1+5
GOTO 20

N100 G00 Z100
M05
M09
M30
%
  

Эта программа даёт поэтапную обработку полусферы внутри заготовки. Фреза углубляется с шагом по окружности и формирует идеальное сферическое ложе.

Советы по доводке качества

• Используйте меньше шаг — 0.5 мм или 0.25 мм — для идеального зеркального результата;
• Используйте G64 P0.001 — режим точной интерполяции для чистовой обработки;
• Отключите коррекцию на износ на чистовом проходе — вводите коррекцию вручную.

Обработка 4-ой осью (если есть)

Если станок поддерживает 4-ю ось (A), вы можете повернуть заготовку и обрабатывать с разных сторон, обеспечивая полную сферу:

G00 A0
(Обработка с одной стороны)
...
G00 A180
(Обработка с другой стороны)
...
  

Частые ошибки

• Забыли задать корректные I и J — в круговой интерполяции это вызовет ошибку;
• Слишком большой шаг — остаются уступы на поверхности;
• Слишком маленький шаг при большой подаче — перегрев и поломка фрезы;
• Неправильный инструмент — плоский торец оставит ступеньки.

Сравнение стратегий: CAM против ручной программирования

Вызов, который освоит каждый

Фрезеровка полусфер на Fanuc — это вызов, который раскрывает весь потенциал оператора. При должной подготовке, правильных формулах и отработанной логике вы можете обходиться без CAM и обрабатывать даже сложные формы уверенно и точно.

Упрощайте задачи, разбивайте их на уровни и не бойтесь экспериментировать. Именно здесь вы становитесь настоящим мастером ЧПУ.