Знаете ли вы процесс высокоскоростной прецизионной обработки деталей на обрабатывающем центре?

Анализ технологического процесса обработки высокоскоростных прецизионных деталей на обрабатывающих центрах

I. Введение
Обрабатывающие центры играют решающую роль в области высокоскоростной прецизионной обработки деталей. Они управляют станками с помощью цифровой информации, позволяя станкам автоматически выполнять заданные задачи обработки. Этот метод обработки может обеспечить чрезвычайно высокую точность обработки и стабильное качество, легко реализуется в автоматизированном режиме и обладает преимуществами высокой производительности и короткого производственного цикла. Между тем, он может сократить количество используемого технологического оборудования, удовлетворить потребности в быстром обновлении и замене продукции и тесно связан с САПР для достижения перехода от проектирования к конечному продукту. Для стажеров, изучающих поток обработки высокоскоростных прецизионных деталей на обрабатывающих центрах, очень важно понимать связи между каждым процессом и значение каждого этапа. В этой статье подробно рассматривается весь поток обработки от анализа продукта до проверки и демонстрируется на конкретных примерах. Материалы корпуса - двухцветные платы или оргстекло.

 

II. Анализ продукта
(А) Получение информации о составе
Анализ продукта является отправной точкой всего потока обработки. На этом этапе нам необходимо получить достаточно информации о составе. Для различных типов деталей источники информации о составе обширны. Например, если это деталь механической конструкции, нам необходимо понять ее форму и размер, включая данные о геометрических размерах, такие как длина, ширина, высота, диаметр отверстия и диаметр вала. Эти данные определят базовую основу последующей обработки. Если это деталь со сложными криволинейными поверхностями, например, лопатка авиационного двигателя, требуются точные данные о контуре криволинейной поверхности, которые можно получить с помощью передовых технологий, таких как 3D-сканирование. Кроме того, требования к допускам деталей также являются ключевой частью информации о составе, которая определяет диапазон точности обработки, такой как допуск на размер, допуск формы (круглость, прямолинейность и т. д.) и допуск на положение (параллельность, перпендикулярность и т. д.).

 

(B) Определение требований к обработке
Помимо информации о составе, анализ продукта также включает в себя требования к обработке. Сюда входят характеристики материалов деталей. Свойства различных материалов, такие как твёрдость, вязкость и пластичность, влияют на выбор технологии обработки. Например, обработка деталей из высокотвёрдой легированной стали может потребовать использования специальных режущих инструментов и специальных параметров резки. Требования к качеству поверхности также являются важным аспектом. Например, требования к шероховатости поверхности таковы, что для некоторых высокоточных оптических деталей шероховатость поверхности может достигать нанометрового уровня. Кроме того, существуют особые требования, такие как коррозионная стойкость и износостойкость деталей. Эти требования могут потребовать дополнительных процессов обработки после обработки.

 

III. Графический дизайн
(A) Основа проектирования, основанная на анализе продукта
Графический дизайн основан на детальном анализе продукта. Взяв в качестве примера обработку печати, во-первых, шрифт должен быть определен в соответствии с требованиями обработки. Если это официальная официальная печать, можно использовать стандартный шрифт Song или имитацию шрифта Song; если это художественная печать, выбор шрифта более разнообразен, и это может быть рукописный шрифт, канцелярский шрифт и т. д., которые имеют художественное значение. Размер текста должен быть определен в соответствии с общим размером и назначением печати. ​​Например, размер текста небольшой личной печати относительно небольшой, в то время как размер текста официальной печати крупной компании относительно большой. Тип печати также имеет решающее значение. Существуют различные формы, такие как круглая, квадратная и овальная. Дизайн каждой формы должен учитывать расположение внутреннего текста и узоров.

 

(B) Создание графики с использованием профессионального программного обеспечения
После определения этих основных элементов необходимо использовать профессиональное программное обеспечение для графического дизайна для создания графики. Для простой двухмерной графики можно использовать такое программное обеспечение, как AutoCAD. В этом программном обеспечении можно точно нарисовать контур детали и задать толщину, цвет и т. д. линий. Для сложной трехмерной графики необходимо использовать программное обеспечение для трехмерного моделирования, такое как SolidWorks и UG. Это программное обеспечение позволяет создавать модели деталей со сложными криволинейными поверхностями и твердотельными структурами, а также выполнять параметрическое проектирование, облегчая изменение и оптимизацию графики. В процессе графического дизайна также необходимо учитывать требования последующей технологии обработки. Например, для упрощения создания траекторий инструмента графика должна быть разумно разделена на слои и сегменты.

 

IV. Планирование процесса
(A) Планирование этапов обработки с глобальной точки зрения
Планирование процесса заключается в обоснованном определении каждого этапа обработки с глобальной точки зрения на основе глубокого анализа внешнего вида и требований к обработке заготовки. Это требует рассмотрения последовательности обработки, методов обработки, а также используемых режущих инструментов и приспособлений. Для деталей с несколькими элементами необходимо определить, какой элемент обрабатывать первым, а какой – позже. Например, для детали с отверстиями и плоскостями обычно первой обрабатывается плоскость, чтобы обеспечить стабильную опорную поверхность для последующей обработки отверстий. Выбор метода обработки зависит от материала и формы детали. Например, для обработки наружной круглой поверхности можно выбрать точение, шлифование и т. д.; для обработки внутренних отверстий – сверление, растачивание и т. д.

 

(B) Выбор подходящих режущих инструментов и приспособлений
Выбор режущих инструментов и приспособлений является важной частью планирования процесса. Существуют различные типы режущих инструментов, включая токарные инструменты, фрезерные инструменты, сверла, расточные инструменты и т. д., и каждый тип режущего инструмента имеет свои модели и параметры. При выборе режущих инструментов необходимо учитывать такие факторы, как материал детали, точность обработки и качество обработанной поверхности. Например, для обработки деталей из алюминиевого сплава можно использовать режущие инструменты из быстрорежущей стали, в то время как для обработки деталей из закаленной стали требуются твердосплавные или керамические режущие инструменты. Функция приспособлений заключается в фиксации заготовки для обеспечения стабильности и точности в процессе обработки. К распространенным типам приспособлений относятся трехкулачковые патроны, четырехкулачковые патроны и плоскогубцы. Для деталей сложной формы может потребоваться разработка специальных приспособлений. При планировании процесса необходимо выбрать подходящие приспособления в соответствии с формой детали и требованиями к обработке, чтобы гарантировать, что заготовка не будет смещена или деформирована в процессе обработки.

 

V. Генерация пути
(A) Реализация планирования процессов с помощью программного обеспечения
Генерация траектории — это процесс реализации планирования процесса с помощью программного обеспечения. В этом процессе разработанная графика и запланированные параметры процесса должны быть введены в программное обеспечение для программирования ЧПУ, такое как MasterCAM и Cimatron. Это программное обеспечение генерирует траектории движения инструмента в соответствии с введенной информацией. При генерации траекторий движения инструмента необходимо учитывать такие факторы, как тип, размер и параметры резания режущего инструмента. Например, для фрезерной обработки необходимо задать диаметр, скорость вращения, подачу и глубину резания фрезы. Программное обеспечение рассчитает траекторию движения режущего инструмента по заготовке в соответствии с этими параметрами и сгенерирует соответствующие G- и M-коды. Эти коды будут направлять обработку станка.

 

(B) Оптимизация параметров траектории инструмента
В то же время, параметры траектории инструмента оптимизируются посредством настройки параметров. Оптимизация траектории инструмента может повысить эффективность обработки, снизить затраты на обработку и улучшить качество обработки. Например, время обработки может быть сокращено за счет регулировки параметров резания с сохранением точности обработки. Рациональная траектория инструмента должна минимизировать холостой ход и поддерживать непрерывное движение режущего инструмента во время процесса обработки. Кроме того, оптимизация траектории инструмента может снизить износ режущего инструмента и увеличить срок его службы. Например, выбрав рациональную последовательность и направление резания, можно предотвратить частое врезание и вырезание режущего инструмента во время процесса обработки, что снижает воздействие на режущий инструмент.

 

VI. Моделирование траектории
(А) Проверка возможных проблем
После построения траектории обработки у нас обычно нет интуитивного представления о её конечном результате на станке. Моделирование траектории предназначено для выявления возможных проблем и снижения процента брака при фактической обработке. В процессе моделирования траектории, как правило, проверяется влияние внешнего вида заготовки. Моделирование позволяет определить, гладкая ли поверхность обработанной детали, имеются ли следы инструмента, царапины и другие дефекты. Также необходимо проверить наличие перереза ​​или недореза. Перерез приведёт к уменьшению размера детали по сравнению с проектным, что скажется на её производительности; недорез увеличит размер детали и может потребовать вторичной обработки.

 

(Б) Оценка рациональности планирования процесса
Кроме того, необходимо оценить обоснованность планирования траектории процесса. Например, необходимо проверить наличие необоснованных поворотов, резких остановок и т. д. на траектории инструмента. Эти ситуации могут привести к повреждению режущего инструмента и снижению точности обработки. Моделирование траектории позволяет дополнительно оптимизировать планирование процесса, а также скорректировать траекторию инструмента и параметры обработки, чтобы обеспечить успешную обработку детали в процессе обработки и гарантировать её качество.

 

VII. Выходной путь
(A) Связь между программным обеспечением и станком
Вывод траектории — необходимый этап для реализации программирования программного обеспечения на станке. Он устанавливает связь между программным обеспечением и станком. В процессе вывода траектории сгенерированные G- и M-коды должны передаваться в систему управления станка посредством специальных методов передачи. К распространённым методам передачи относятся последовательный порт RS232, Ethernet и интерфейс USB. В процессе передачи необходимо гарантировать точность и целостность кодов, чтобы избежать их потери или ошибок.

 

(B) Понимание постобработки траектории инструмента
Для специалистов, имеющих профессиональный опыт работы с ЧПУ, вывод траектории можно понимать как постобработку траектории инструмента. Цель постобработки — преобразование кодов, генерируемых общим программным обеспечением для программирования ЧПУ, в коды, распознаваемые системой управления конкретного станка. Различные типы систем управления станками предъявляют различные требования к формату и инструкциям кодов, поэтому постобработка необходима. В процессе постобработки необходимо настроить параметры в соответствии с такими факторами, как модель станка и тип системы управления, чтобы гарантировать, что выходные коды будут корректно управлять обрабатываемым станком.

 

VIII. Обработка
(A) Подготовка станка и настройка параметров
После завершения формирования траектории начинается этап обработки. Сначала необходимо подготовить станок, включая проверку исправности всех его компонентов, например, плавности хода шпинделя, направляющей и ходового винта. Затем необходимо настроить параметры станка в соответствии с требованиями обработки, такие как скорость вращения шпинделя, подача и глубина резания. Эти параметры должны соответствовать параметрам, заданным при формировании траектории, чтобы гарантировать выполнение обработки в соответствии с заданной траекторией инструмента. Кроме того, необходимо правильно установить заготовку в приспособлении для обеспечения точности её позиционирования.

 

(B) Мониторинг и корректировка процесса обработки
В процессе обработки необходимо контролировать состояние рабочего станка. На дисплее станка можно в режиме реального времени отслеживать изменения параметров обработки, таких как нагрузка на шпиндель и сила резания. Если обнаружен ненормальный параметр, например, чрезмерная нагрузка на шпиндель, это может быть вызвано такими факторами, как износ инструмента и необоснованные параметры резания, и его необходимо немедленно отрегулировать. Также следует обращать внимание на шум и вибрацию, возникающие в процессе обработки. Ненормальные шумы и вибрации могут указывать на неисправность станка или режущего инструмента. В процессе обработки необходимо также проводить отбор проб и проверку качества обработки, например, измерять размер обрабатываемой детали с помощью измерительных приборов, контролировать качество обработанной поверхности, оперативно выявлять проблемы и принимать меры по их улучшению.

 

IX. Осмотр
(А) Использование множественных средств контроля
Контроль – это последний этап всего технологического процесса, а также критически важный шаг для обеспечения качества продукции. В процессе контроля необходимо использовать различные средства контроля. Для контроля точности размеров могут использоваться такие измерительные инструменты, как штангенциркули, микрометры и трёхкоординатные измерительные приборы. Штангенциркули и микрометры подходят для измерения простых линейных размеров, в то время как трёхкоординатные измерительные приборы позволяют точно измерять трёхмерные размеры и погрешности формы сложных деталей. Для контроля качества поверхности можно использовать шероховатость поверхности для измерения её шероховатости, а оптический или электронный микроскоп – для наблюдения за микроскопической морфологией поверхности, проверяя наличие трещин, пор и других дефектов.

 

(B) Оценка качества и обратная связь
По результатам контроля оценивается качество продукции. Если качество продукции соответствует проектным требованиям, она может быть передана на следующий этап обработки или упакована и отправлена ​​на хранение. Если качество продукции не соответствует требованиям, необходимо проанализировать причины. Это могут быть проблемы, связанные с технологическим процессом, инструментом, станком и т. д., возникшие в процессе обработки. Необходимо принять меры по улучшению, такие как корректировка параметров процесса, замена инструмента, ремонт станка и т. д., после чего деталь подвергается повторной обработке до получения требуемого качества. При этом результаты контроля должны быть учтены в предыдущем этапе обработки, чтобы создать основу для оптимизации процесса и повышения качества.

 

X. Резюме
Поток обработки высокоскоростных прецизионных деталей в обрабатывающих центрах представляет собой сложную и строгую систему. Все этапы, от анализа продукта до проверки, взаимосвязаны и оказывают взаимное влияние. Только глубокое понимание значения и методов работы каждого этапа и уделение внимания взаимосвязи между этапами, позволяет эффективно и качественно обрабатывать высокоскоростные прецизионные детали. Стажеры должны накапливать опыт и совершенствовать навыки обработки, сочетая теоретическое обучение с практической работой в процессе обучения, чтобы соответствовать требованиям современного производства к высокоскоростной прецизионной обработке деталей. Между тем, с непрерывным развитием науки и техники, технология обрабатывающих центров постоянно обновляется, и поток обработки также должен постоянно оптимизироваться и совершенствоваться для повышения эффективности и качества обработки, снижения затрат и содействия развитию обрабатывающей промышленности.