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 реализовать автоматизированную работу и имеет преимущества высокой производительности и короткого производственного цикла. Между тем, он может сократить количество использования технологического оборудования, удовлетворить потребности в быстром обновлении и замене продукции и тесно связан с САПР для достижения перехода от проектирования к конечной продукции. Для слушателей, изучающих процесс обработки высокоскоростных прецизионных деталей в обрабатывающих центрах, очень важно понимать связи между каждым процессом и значение каждого этапа. В этой статье будет подробно описан весь процесс обработки от анализа продукта до проверки и продемонстрирован его на конкретных примерах. Материалы корпуса – двухцветные плиты или оргстекло.

II. Анализ продукта
(А) Получение информации о составе
Анализ продукта является отправной точкой всего процесса обработки. На этом этапе нам необходимо получить достаточную информацию о составе. Для разных типов деталей источники информации о составе обширны. Например, если это деталь механической конструкции, нам необходимо понять ее форму и размер, включая данные геометрических размеров, такие как длина, ширина, высота, диаметр отверстия и диаметр вала. Эти данные будут определять базовую структуру последующей обработки. Если это деталь со сложными изогнутыми поверхностями, например, лопатка авиационного двигателя, требуются точные данные контура изогнутой 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 обуславливает диапазон точности обработки, такой как допуск на размер, допуск на форму (круглость, прямолинейность и т. д.) и допуск на положение (параллельность, перпендикулярность и т. д.).

(B) Определение требований к обработке
Помимо информации о составе, в центре внимания анализа продукта также находятся требования к обработке. Сюда входят и материальные характеристики деталей. Свойства различных материалов, такие как твердость, ударная вязкость и пластичность, будут влиять на выбор технологии обработки. Например, обработка деталей из легированной стали высокой твердости может потребовать использования специальных режущих инструментов и параметров резки. Требования к качеству поверхности также являются важным аспектом. Например, требования к шероховатости поверхности таковы, что для некоторых высокоточных оптических деталей может потребоваться, чтобы шероховатость поверхности достигала нанометрового уровня. Кроме того, существуют и 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. Если взять в качестве примера обработку печати, сначала следует определить шрифт в соответствии с требованиями обработки. Если это официальная печать, можно использовать стандартный шрифт Song или имитацию шрифта Song; если это художественная печать, то выбор шрифта более разнообразен, и это может быть печать, канцелярский шрифт и т. д., имеющие художественный смысл. Размер текста следует определять в соответствии с общим размером и назначением печати. Например, размер текста небольшой личной печати относительно небольшой, тогда как размер текста большой официальной печати компании относительно велик. Тип уплотнения также имеет решающее значение. Существуют различные формы, такие как круглые, квадратные и овальные. При проектировании каждой фигуры необходимо учитывать расположение внутреннего текста и узоров.

(Б) Создание графики с использованием профессионального программного обеспечения
После определения этих основных элементов для создания графики необходимо использовать профессиональное программное обеспечение для графического дизайна. Для простой двумерной графики можно использовать такое программное обеспечение, как AutoCAD. В этом программном обеспечении можно точно нарисовать контур детали, а также установить 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 может создавать модели деталей со сложными изогнутыми поверхностями и твердотельными структурами, а также выполнять параметрическое проектирование, облегчая модификацию и оптимизацию графики. В процессе графического дизайна также необходимо учитывать требования последующей технологии обработки. Например, чтобы облегчить создание траекторий инструментов, графика должна быть разумно многоуровневой и разделенной.

IV. Планирование процессов
(A) Планирование этапов обработки с глобальной точки зрения
Планирование процесса заключается в разумном определении каждого этапа обработки с глобальной точки зрения на основе углубленного анализа внешнего вида и требований к обработке заготовки. Для этого необходимо учитывать последовательность обработки, методы обработки, а также используемые режущие инструменты и приспособления. Для деталей с несколькими элементами необходимо определить, какой элемент обрабатывать первым, а какой позже. Например, для детали, имеющей как отверстия, так и плоскости, обычно сначала 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 можно использовать сверление, растачивание и т. д.

(Б) Выбор подходящих режущих инструментов и приспособлений
Выбор режущего инструмента и приспособлений является важной частью планирования процесса. Существуют различные типы режущих инструментов, в том числе токарные, фрезерные, сверла, расточные инструменты и т. д., и каждый тип режущего инструмента имеет разные модели и параметры. При выборе режущего инструмента необходимо учитывать такие факторы, как материал детали, точность обработки и качество обрабатываемой поверхности. Например, для обработки деталей из алюминиевых сплавов можно использовать режущие инструменты из быстрорежущей стали, а для обработки деталей из закаленной стали требуются режущие инструменты из твердого сплава или керамические режущие инструменты. Функция приспособлений – фиксация заготовки для обеспечения устойчивости и точности в процессе обработки. Распространенные типы приспособлений включают трехкулачковые патроны, четырехкулачковые патроны и плоскогубцы. Для деталей неправильной формы может потребоваться разработка специальных приспособлений. При планировании процесса необходимо выбирать соответствующие приспособления в соответствии с формой и требованиями к обработке детали, чтобы гарантировать, что заготовка не будет смещена или деформирована во время процесса обработки.

V. Генерация пути
(A) Реализация планирования процессов с помощью программного обеспечения
Генерация пути — это процесс конкретной реализации планирования процессов с помощью программного обеспечения. В этом процессе разработанная графика и запланированные параметры процесса должны быть введены в программное обеспечение с числовым программным управлением, такое как MasterCAM и Cimatron. Это программное обеспечение будет генерировать траектории движения инструмента в соответствии с входной информацией. При создании траектории движения инструмента необходимо учитывать такие факторы, как тип, размер и параметры резания режущих инструментов. Например, для фрезерной обработки необходимо установить диаметр, скорость вращения, скорость подачи и глубину резания фрезерного инструмента. Программное обеспечение рассчитает траекторию движения режущего инструмента по заготовке в соответствии с этими параметрами и сгенерирует соответствующие G-коды и M-коды. Эти коды будут направлять станок в процессе обработки.

(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 можно сократить, регулируя параметры резки, обеспечивая при этом точность обработки. Разумная траектория инструмента должна минимизировать холостой ход и поддерживать непрерывное режущее движение режущего инструмента во время процесса обработки. Кроме того, износ режущего инструмента можно уменьшить за счет оптимизации траектории движения инструмента и продлить срок службы режущего инструмента. Например, приняв разумную последовательность резания и направление резания, можно предотвратить частое врезание и вырезание режущего инструмента во время процесса обработки, что снижает воздействие на режущий инструмент.

VI. Моделирование пути
(A) Проверка возможных проблем
После того, как путь сгенерирован, у нас обычно нет интуитивного представления о его окончательном исполнении на станке. Моделирование пути предназначено для проверки возможных проблем и снижения процента брака при фактической обработке. В процессе моделирования траектории обычно проверяется влияние внешнего вида заготовки. Путем моделирования можно увидеть, гладкая ли поверхность обрабатываемой детали, нет ли следов инструмента, царапин и других дефектов. При этом необходимо проверить, нет ли перереза ​​или недореза. Чрезмерная резка приведет к тому, что размер детали будет меньше расчетного, что повлияет на производительность детали; подрезка приведет к увеличению размера детали и может потребовать вторичной обработки.

(Б) Оценка рациональности планирования процессов
Кроме того, необходимо оценить, является ли разумным процесс планирования пути. Например, необходимо проверить, нет ли на траектории инструмента необоснованных поворотов, резких остановок и т.п. Эти ситуации могут привести к повреждению режущего инструмента и снижению точности обработки. Посредством моделирования траектории можно дополнительно оптимизировать планирование процесса, а также скорректировать траекторию инструмента и параметры обработки, чтобы обеспечить успешную обработку детали во время фактического процесса обработки и гарантировать качество обработки.

VII. Выходной путь
(A) Связь между программным обеспечением и станком
Вывод пути является необходимым шагом для реализации программирования проектирования программного обеспечения на станке. Он устанавливает связь между программным обеспечением и станком. В процессе вывода пути сгенерированные G-коды и M-коды необходимо передать в систему управления станка с помощью определенных методов передачи. Общие методы передачи включают связь через последовательный порт RS232, связь Ethernet и передачу через интерфейс USB. В процессе передачи необходимо обеспечить точность и целостность кодов, чтобы избежать потери кода или ошибок.

(B) Понимание постобработки траектории инструмента
Для обучающихся, имеющих профессиональный опыт в области числового программного управления, вывод траектории можно понимать как постобработку траектории инструмента. Целью постобработки является преобразование кодов, сгенерированных общим программным обеспечением с числовым программным управлением, в коды, которые могут распознаваться системой управления конкретного станка. Различные типы систем управления станками имеют разные требования к формату и инструкциям кодов, поэтому требуется постобработка. В процессе постобработки необходимо выполнить настройки в соответствии с такими факторами, как модель станка и тип системы управления, чтобы выходные коды могли правильно управлять обрабатываемым станком.

VIII. Обработка
(A) Подготовка станка и установка параметров
После завершения вывода пути наступает этап обработки. Во-первых, станок необходимо подготовить, в том числе проверить, в порядке ли каждая часть станка, например, плавно ли работает шпиндель, направляющая и винтовой стержень. Затем необходимо установить параметры станка в соответствии с требованиями обработки, такие как скорость вращения шпинделя, скорость подачи и глубина резания. Эти параметры должны соответствовать параметрам, установленным в процессе создания пути, чтобы гарантировать, что процесс обработки протекает в соответствии с заранее определенной траекторией инструмента. При этом заготовку необходимо правильно установить на приспособление, чтобы обеспечить точность позиционирования заготовки.

(B) Мониторинг и корректировка процесса обработки
В процессе обработки необходимо контролировать рабочее состояние станка. Через экран дисплея станка в режиме реального времени можно наблюдать 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. При этом следует обратить внимание на звук и вибрацию процесса обработки. Необычные звуки и вибрация могут указывать на неисправность станка или режущего инструмента. В процессе обработки также необходимо отбирать и проверять качество обработки, например, используя измерительные инструменты для измерения размера обработки и наблюдения за качеством поверхности обработки, а также оперативно выявлять проблемы и принимать меры по улучшению.

IX. Инспекция
(A) Использование нескольких средств проверки
Проверка — это последний этап всего процесса обработки, а также решающий шаг для обеспечения качества продукции. В процессе проверки необходимо использовать несколько средств проверки. Для проверки точности размеров можно использовать измерительные инструменты, такие как штангенциркули, микрометры и трехкоординатные измерительные инструменты. Штангенциркули и микрометры подходят для измерения простых линейных размеров, а трехкоординатные измерительные приборы позволяют точно измерять трехмерные размеры и погрешности формы сложных деталей. Для проверки качества поверхности можно использовать измеритель шероховатости для измерения шероховатости поверхности, а для наблюдения за микроскопической морфологией поверхности, проверяя наличие трещин, пор и других дефектов, можно использовать оптический или электронный микроскоп.

(B) Оценка качества и обратная связь
По результатам проверки оценивается качество продукции. Если качество продукта соответствует проектным требованиям, его можно использовать в следующем процессе или упаковать и хранить. Если качество продукции не соответствует требованиям, необходимо проанализировать причины. Это может быть связано с технологическими проблемами, проблемами с инструментом, проблемами с станком и т. д. во время процесса обработки. Необходимо принять меры по улучшению, такие как корректировка параметров процесса, замена инструментов, ремонт станков и т. д., а затем деталь подвергается повторной обработке до тех пор, пока качество продукции не будет признано качественным. В то же время результаты проверки необходимо возвращать в предыдущий поток обработки, чтобы обеспечить основу для оптимизации процесса и улучшения качества.

X. Резюме
Поток обработки высокоскоростных прецизионных деталей в обрабатывающих центрах представляет собой сложную и строгую систему. Каждый этап от анализа продукта до проверки взаимосвязан и взаимовлиятелен. Только глубоко понимая значение и способы работы каждого этапа и обращая внимание на связь между этапами, можно эффективно и качественно обрабатывать высокоскоростные прецизионные детали. Стажеры должны накапливать опыт и совершенствовать навыки обработки, сочетая теоретическое обучение и практическую работу в процессе обучения, чтобы удовлетворить потребности современного производства в высокоскоростной прецизионной обработке деталей. Между тем, с непрерывным развитием науки и техники, технология обрабатывающих центров постоянно обновляется, а процесс обработки также необходимо постоянно оптимизировать и совершенствовать, чтобы повысить эффективность и качество обработки, снизить затраты и способствовать развитию обрабатывающей промышленности.