Dirigido a los problemas del procesamiento difícil de superficies de arco espacial, muchos elementos de procesamiento, alta precisión de procesamiento y requisitos de alta rugosidad superficial en el procesamiento de cubiertas, a través del análisis de sistemas de máquinas herramienta, capacidad de fabricación de piezas, herramientas de procesamiento y métodos de programación, se desarrolló una fórmula para procesar el Se formuló el centro de mecanizado. El plan de implementación del proceso introduce el método de aplicación de herramientas de punta esférica en el proceso de procesamiento de la superficie curva del espacio de la vivienda.
1 Prefacio
La tapa se utiliza generalmente como junta. Antes del montaje, es necesario someterse a pruebas de gas, agua y otras presiones para garantizar que el producto no tenga fugas y garantizar la estanqueidad de su montaje y uso. La mayoría de ellos son piezas fundidas integrales o piezas soldadas con formas complejas y múltiples estructuras. Variables, diferentes tamaños, interior en forma de cavidad, paredes delgadas y desiguales. En la producción y la fabricación no sólo existen sistemas de orificios, ranuras de obturación y planos que requieren altas exigencias de precisión, sino también muchos filetes, resaltes y superficies curvas irregulares con formas especiales, que son difíciles de procesar y fabricar [1].
2 Estructura de piezas y análisis de procesos.
2.1 Análisis de la estructura de piezas
La tapa es una pieza tipo caja. Es un poliedro semicerrado con cavidades y paredes interiores desiguales y estructuras en su mayoría irregulares. Se utiliza principalmente para asegurar la limpieza de la carrocería y reducir el ruido generado por la carrocería durante el trabajo. Al mismo tiempo, puede desempeñar un papel en el embellecimiento de la apariencia. En el procesamiento mecánico, hay muchos elementos de procesamiento, un gran volumen de procesamiento y una estructura irregular, lo que hace que el proceso sea complejo [2].
imagen
Figura 1 Requisitos del proceso de cobertura
2.2 Análisis de procesos
Cubierta: La pieza en bruto es una pieza sólida de hierro fundido con estrictos requisitos de calidad de la superficie, el material es difícil de procesar, la herramienta se desgasta rápidamente y es difícil procesar superficies curvas espaciales. Las piezas de la cubierta se muestran en la Figura 1. Hay arcos izquierdo y derecho en la parte posterior de la brida, separados por nervaduras de 14 mm en el medio. La izquierda y la derecha son estructuras simétricas, con un lado izquierdo en los lados superior e inferior. El valor de rugosidad de la superficie Ra=1.6μm.
2.3 Análisis de dificultad
La cubierta es una pieza tipo caja. El material QT{{0}} es fundición de hierro dúctil, que tiene alta resistencia y buena tenacidad. Tiene las características de resistencia al desgaste, absorción de vibraciones y resistencia a la oxidación, pero su rendimiento de corte es deficiente. De acuerdo con los requisitos del dibujo, la parte posterior de la brida de conexión debe procesarse por completo. Los arcos están distribuidos simétricamente a izquierda y derecha, separados por nervaduras en el medio. La superficie del arco se procesa perpendicular al eje de la herramienta. Al procesar la superficie curva, las dimensiones geométricas de la herramienta deben ajustarse a la trayectoria de la superficie de la herramienta para garantizar que la forma de la superficie curva final cumpla con los requisitos del proceso. . Como se muestra en la Figura 1, el espesor de la placa de la nervadura es (16±0.025) mm, (14±0,02) mm y el filete de raíz R (82,5±0,025) mm. La precisión del procesamiento es alta y los requisitos de calidad de la superficie son estrictos. Dado que la parte posterior de la brida está separada por nervaduras, se producirán interferencias al utilizar una fresa de tres lados o un torno, lo que imposibilitará el procesamiento [3].
3. Flujo de proceso y métodos de mecanizado CNC.
3.1 Métodos de procesamiento
Aunque la superficie del arco de esta pieza es una superficie de revolución, su forma y estructura son piezas tipo caja (ver Figura 2), por lo que no es adecuada para máquinas herramienta de torneado. La parte posterior de la brida está separada por tres nervaduras, con una transición de raíz redondeada. Los lados posterior y frontal requieren una alta precisión dimensional y rugosidad de la superficie, y pueden procesarse en fresadoras de tres y varios ejes. En el mecanizado multieje, dado que las posiciones mutuas de la herramienta y la pieza de trabajo cambian en cualquier momento durante el procesamiento, todo el procesamiento se puede completar con una sola sujeción para obtener condiciones de procesamiento óptimas. Sin embargo, su costo de adquisición y costo de software son mucho más altos que los de tres ejes, los costos de mantenimiento y conservación son demasiado altos y los requisitos para las habilidades operativas de los operadores también son altos, lo que resulta en altos costos laborales. En la máquina herramienta de tres ejes, el vector del eje de la herramienta permanece sin cambios y se procesa en el plano normal del eje Z. El uso de accesorios de varillaje puede completar el procesamiento de superficies espaciales y lograr una mejor rigidez del sistema. Dado que este producto se produce en grandes cantidades y en lotes pequeños, no es necesario personalizar las herramientas. Las necesidades de producción de este producto se pueden satisfacer mediante el uso de almohadillas universales de igual altura y placas de presión hacia abajo existentes para posicionamiento y sujeción. Después de la medición in situ del cabezal de fresado de la máquina herramienta y el análisis de los factores de procesamiento de la carcasa, se puede utilizar una fresa de extremo esférico para crear un filete de superficie curva en el plano ZY a lo largo de la dirección del eje Z para obtener una mejor superficie. precisión, calidad y eficiencia del procesamiento. Y la mejor relación calidad-precio.
imagen
Figura 2 Cubierta en blanco
3.2 Concepto de herramienta
La selección de herramientas y la determinación de la cantidad de corte son contenidos importantes en la tecnología de mecanizado CNC. No solo afectan la eficiencia del procesamiento de las máquinas herramienta CNC, sino que también afectan directamente la calidad del procesamiento y, al mismo tiempo, cambian todo el costo de procesamiento. En combinación con las características de la máquina herramienta, el rendimiento del material de la pieza de trabajo, la sujeción y los requisitos del proceso, se seleccionan para el procesamiento fresas de borde de tres lados, fresas de extremo y fresas de extremo de bola. Dado que las tres secciones de nervaduras en la parte posterior de la brida están espaciadas uniformemente a 90 grados, hay muchos residuos en la raíz de las nervaduras cuando se fresan con una fresa de borde de tres lados, y la fresa de extremo se puede Se utiliza para procesar todas las nervaduras a lo largo de la dirección del arco. La superficie del arco raíz es una superficie tridimensional formada de abajo hacia arriba. Para el fresado por interpolación se debe utilizar una herramienta con extremo esférico con un radio menor o igual al radio de curvatura mínimo de la superficie. Se mide que el margen de 6 mm en un lado del espacio en blanco es grande. Para garantizar la rigidez y eficiencia del procesamiento, las especificaciones que se muestran en la Figura 3 son fresa de extremo de φ20 mm × 80 mm × 150 mm × 4F (YT) y fresa de extremo de bola R10 mm × 80 mm × 150 mm (YT). cuchillo.
imagen
Figura 3 Fresa de extremo (abajo) y fresa de extremo de bola (arriba)
3.3 Plan de corte
En el proceso de corte, de acuerdo con las condiciones de procesamiento reales de la pieza de trabajo, para garantizar la precisión y la rugosidad de la superficie curva redondeada, se utiliza el fresado ascendente de abajo hacia arriba. Separe los puntos de inicio de la herramienta y los puntos de ajuste de la herramienta. Bajo la premisa de garantizar la seguridad, el punto de partida de la herramienta debe estar lo más cerca posible de la pieza de trabajo para reducir el recorrido inactivo de la herramienta, acortar la ruta de avance y ahorrar tiempo de ejecución durante el proceso de mecanizado. Dado que el margen en blanco es grande, se debe utilizar el método de procesamiento cíclico para fresar en secuencia como se muestra en la Figura 4, eliminando gradualmente el margen en la dirección YZ y dejando un margen de 0.2 mm para el acabado. Durante este período, debe tenerse en cuenta que los puntos de avance y retracción deben ser perpendiculares a En la dirección del eje Z, la velocidad de avance no puede ser "G0", y el comando "G0" Debe evitar que "Y, Z" se muevan al mismo tiempo.
Se seleccionan los parámetros de corte de la herramienta: fresa de extremo de φ20mm. El material de la herramienta admite una velocidad lineal vc de 90~120m/min, una cantidad de contracorte ap de 0,3~2 mm y un avance fz de 0,07~0,3 mm/z.
Fresa de extremo de bola R10mm×80mm×150mm (YT), el material de la herramienta admite una velocidad lineal vc de 120~150m/min, ap de acoplamiento posterior de 0,3~0,8 mm y fz de avance de 0,11~0,18 mm/z.
Debido a que la pieza en bruto es una pieza fundida sólida, afectada por el proceso de fundición, la superficie de la pieza en bruto puede ocasionalmente tener puntos duros, poros e inclusiones de arena. Para reducir los riesgos de calidad y garantizar la estabilidad del corte, después de la depuración y verificación de la pieza de prueba, los parámetros de corte finales de la fresa de φ20 mm se seleccionaron como vc=92m/min, n=1465r/ min, ap=1.5 mm, fz=0.07 mm/z, vf =410mm/min; Los parámetros de corte de la fresa de bola R10 mm se seleccionan como vc=130m/min, n=2070r/min, ap=0.5mm, vf=228mm/min. Después de procesar 12 piezas en un lote, utilizando los parámetros de corte anteriores, la calidad y la estabilidad del procesamiento son buenas y la herramienta es duradera.
imagen
Figura 4: Ruta de la herramienta
3.4 Programación
Según las dimensiones geométricas del dibujo de la pieza, se calculan los datos de la trayectoria de funcionamiento del centro de la herramienta. Dado que la superficie del arco está en el plano YZ, cuando se utiliza una fresa de extremo esférico, es necesario calcular las coordenadas del punto de contacto y completar el fresado en arco R82,5 mm mediante la aproximación del punto. El objetivo final del cálculo numérico es obtener todos los datos de coordenadas de posición relevantes necesarios para la programación. Calcule los valores de las coordenadas Y y Z mediante funciones trigonométricas según la Figura 5: Y=Rcos, Z=Rsin.
imagen
Figura 5 Principio de cálculo de coordenadas
Al programar el programa CNC de Heidenhain, establezca Q1=17 como ángulo inicial, Q2=0.1 como incremento del ángulo, Q3=+76.5 como ángulo final, Q{{5} }.5 (R=82.5+10) como radio del arco, Q1=Q1 +Q2 agrega una variable para el ángulo. Una vez compilado el programa, se debe verificar su funcionamiento antes de utilizarlo oficialmente para producción y procesamiento. En casos especiales, también se requiere una inspección de mecanizado de prueba de las piezas. Según los resultados de la inspección, el programa se modifica y ajusta y, a menudo, se repite muchas veces hasta que se obtiene un programa que cumple plenamente con los requisitos de procesamiento.
56 LLAMADA A HERRAMIENTA "D20-QTD" Z S500
57L Z+100 R0 FMAX
58L X-50 Y-150 R0 FMAX
59L Z+26R0 FMAX
60 L X+32 R0 F1000
61 L Y-88.771
62 FN 0:Q1 =+17; ángulo inicial
63 FN 0:Q2 =+0.1; incremento de ángulo
64 FN 0:Q3 =+76.5; ángulo final
65 FN 0:Q4 =+92.5; radio de arco
66 FN 0:Q5 =+0
67 FN 0:Q6 =+0
68 libras.2
69 Q1=Q1+Q2; el ángulo aumenta variable
70 Q5=Q4×COS Q1; cálculo de bucle del valor Y
71Q6=Q4×SIN Q1; cálculo de bucle del valor Z
72 L Y-Q5 Z+Q6 R0 F1000
73 FN 12: SI+Q1LT+Q3 IR A LBL 2; juicio de bucle
74L Y-21 Z+90.085
75L Z+100 FMAX; retracción del cuchillo
76 M0
4 Depuración, procesamiento e inspección
El origen de procesamiento del filete de superficie en el programa es el centro de la brida, es decir, X{{0}}, Y0 y Z0 en G54 están en la superficie superior de la brida. . Después de usar el buscador de bordes para centrar en las direcciones X e Y, ingrese las coordenadas mecánicas en el G54 correspondiente. Después de que el mandril en dirección Z o la cuchilla de referencia se ajuste al círculo exterior de la brida, calcule el valor Z e introdúzcalo en G54. Antes del procesamiento, deje que la máquina herramienta se seque para verificar la exactitud de la trayectoria del movimiento de la herramienta. Durante la depuración, la velocidad del husillo y la velocidad de avance durante el procesamiento se pueden ajustar adecuadamente de acuerdo con la situación real (consulte la Figura 6 para el proceso de procesamiento) para lograr el mejor rendimiento de corte. Una vez terminada la primera pieza, se envía a un instrumento de medición de tres coordenadas para medir dimensiones lineales, tolerancias geométricas y rugosidad de la superficie. Los resultados de las pruebas cumplen con los requisitos del proceso.
imagen
Figura 6 Procesamiento de filete de superficie
5. Conclusión
Mediante el uso especial de fresas de punta esférica, después de muchos intentos y pruebas, finalmente se determinó el plan de proceso para procesar la superficie de la cubierta, resolviendo con éxito el problema del difícil procesamiento de la superficie del arco del espacio de la cubierta, muchos elementos de procesamiento, alta precisión de procesamiento y rugosidad de la superficie. Requisitos estrictos y otras cuestiones difíciles. Garantiza la exactitud del procesamiento de la cubierta, mejora la controlabilidad y la estabilidad de la calidad del procesamiento y, en última instancia, forma capacidades de producción en masa. Al mismo tiempo, este método tiene una amplia viabilidad y puede proporcionar ayuda y referencia para aplicaciones similares de procesamiento de superficies.
