Kender du processen med højhastighedsbearbejdning af præcisionsdele i et bearbejdningscenter?

Analyse af bearbejdningsflowet for højhastighedspræcisionsdele i bearbejdningscentre

I. Introduktion
Bearbejdningscentre spiller en afgørende rolle inden for højhastighedsbearbejdning af præcisionsdele. De styrer værktøjsmaskiner via digital information, hvilket gør det muligt for værktøjsmaskinerne automatisk at udføre de specificerede bearbejdningsopgaver. Denne bearbejdningsmetode kan sikre ekstremt høj bearbejdningsnøjagtighed og stabil kvalitet, er nem at realisere automatiseret drift og har fordelene ved høj produktivitet og en kort produktionscyklus. Samtidig kan den reducere brugen af ​​procesudstyr, opfylde behovene for hurtig produktfornyelse og -udskiftning og er tæt forbundet med CAD for at opnå transformationen fra design til færdige produkter. For praktikanter, der lærer bearbejdningsflowet for højhastighedsbearbejdningsdele i bearbejdningscentre, er det af stor betydning at forstå forbindelserne mellem hver proces og betydningen af ​​hvert trin. Denne artikel vil uddybe hele bearbejdningsflowet fra produktanalyse til inspektion og demonstrere det gennem specifikke cases. Casematerialerne er tofarvede plader eller plexiglas.

 

II. Produktanalyse
(A) Indhentning af sammensætningsoplysninger
Produktanalyse er udgangspunktet for hele procesforløbet. I denne fase skal vi indhente tilstrækkelige oplysninger om sammensætningen. For forskellige typer dele er kilderne til sammensætningsinformation omfattende. Hvis det f.eks. er en mekanisk strukturdel, skal vi forstå dens form og størrelse, herunder geometriske dimensionsdata såsom længde, bredde, højde, huldiameter og akseldiameter. Disse data vil bestemme den grundlæggende ramme for den efterfølgende bearbejdning. Hvis det er en del med komplekse buede overflader, såsom et flymotorblad, kræves præcise data om den buede overfladekontur, som kan opnås gennem avancerede teknologier såsom 3D-scanning. Derudover er tolerancekravene for delene også en central del af sammensætningsinformationen, som fastsætter området for bearbejdningsnøjagtighed, såsom dimensionstolerance, formtolerance (rundhed, rethed osv.) og positionstolerance (parallelitet, vinkelrethed osv.).

 

(B) Definition af behandlingskrav
Udover information om sammensætning er forarbejdningskrav også fokus for produktanalyse. Dette inkluderer delenes materialegenskaber. Egenskaberne ved forskellige materialer, såsom hårdhed, sejhed og duktilitet, vil påvirke valget af forarbejdningsteknologi. For eksempel kan forarbejdning af dele af legeret stål med høj hårdhed kræve brug af specielle skæreværktøjer og skæreparametre. Krav til overfladekvalitet er også et vigtigt aspekt. For eksempel er kravet til overfladeruhed sådan, at for nogle højpræcisionsoptiske dele kan overfladeruheden være påkrævet at nå nanometerniveauet. Derudover er der også nogle særlige krav, såsom delenes korrosionsbestandighed og slidstyrke. Disse krav kan kræve yderligere behandlingsprocesser efter forarbejdning.

 

III. Grafisk design
(A) Designgrundlag baseret på produktanalyse
Grafisk design er baseret på en detaljeret analyse af produktet. Hvis vi tager seglbehandling som eksempel, bør skrifttypen først bestemmes i henhold til behandlingskravene. Hvis det er et formelt officielt segl, kan standard Song-skrifttypen eller en imiteret Song-skrifttype anvendes; hvis det er et kunstsegl, er skrifttypevalget mere varieret, og det kan være seglskrift, kontorskrift osv., der har en kunstnerisk sans. Tekststørrelsen bør bestemmes i henhold til seglets samlede størrelse og formål. For eksempel er tekststørrelsen på et lille personligt segl relativt lille, mens tekststørrelsen på et stort virksomheds officielt segl er relativt stor. Segltypen er også afgørende. Der findes forskellige former såsom cirkulære, firkantede og ovale. Designet af hver form skal tage højde for layoutet af den interne tekst og mønstre.

 

(B) Oprettelse af grafik ved hjælp af professionel software
Efter at have fastlagt disse grundlæggende elementer, skal der anvendes professionel grafisk designsoftware til at oprette grafik. Til simpel todimensionel grafik kan software som AutoCAD anvendes. I denne software kan omridset af delen tegnes præcist, og tykkelsen, farven osv. af linjerne kan indstilles. Til kompleks tredimensionel grafik skal der anvendes tredimensionel modelleringssoftware som SolidWorks og UG. Denne software kan oprette delmodeller med komplekse buede overflader og solide strukturer og kan udføre parametrisk design, hvilket letter modifikation og optimering af grafik. Under den grafiske designproces skal kravene til efterfølgende behandlingsteknologi også tages i betragtning. For eksempel, for at lette genereringen af ​​værktøjsbaner, skal grafikken være rimeligt lagdelt og opdelt.

 

IV. Procesplanlægning
(A) Planlægning af procestrin fra et globalt perspektiv
Procesplanlægning går ud på at fastlægge hvert bearbejdningstrin på en rimelig måde ud fra et globalt perspektiv baseret på en dybdegående analyse af emnets udseende og bearbejdningskrav. Dette kræver, at man overvejer bearbejdningsrækkefølgen, bearbejdningsmetoderne samt de skæreværktøjer og fiksturer, der skal anvendes. For dele med flere funktioner er det nødvendigt at bestemme, hvilken funktion der skal bearbejdes først, og hvilken der skal bearbejdes senere. For eksempel, for en del med både huller og planer, bearbejdes planet normalt først for at give en stabil referenceoverflade til efterfølgende hulbearbejdning. Valget af bearbejdningsmetode afhænger af delens materiale og form. For eksempel kan man til bearbejdning af den ydre cirkulære overflade vælge drejning, slibning osv.; til bearbejdning af indvendige huller kan man anvende boring, udboring osv.

 

(B) Valg af passende skæreværktøjer og beslag
Valg af skæreværktøjer og fiksturer er en vigtig del af procesplanlægningen. Der findes forskellige typer skæreværktøjer, herunder drejeværktøjer, fræseværktøjer, borehoveder, udboringsværktøjer osv., og hver type skæreværktøj har forskellige modeller og parametre. Ved valg af skæreværktøjer skal faktorer som emnets materiale, bearbejdningsnøjagtighed og bearbejdningsoverfladekvalitet tages i betragtning. For eksempel kan skæreværktøjer i hurtigstål bruges til at bearbejde aluminiumslegeringsdele, mens hårdmetal- eller keramiske skæreværktøjer er nødvendige for at bearbejde hærdede ståldele. Funktionen af ​​fiksturer er at fiksere emnet for at sikre stabilitet og nøjagtighed under bearbejdningsprocessen. Almindelige fiksturtyper omfatter trekæbespændepatroner, firekæbespændepatroner og fladmundede tænger. For dele med uregelmæssige former kan det være nødvendigt at designe specielle fiksturer. Ved procesplanlægning skal passende fiksturer vælges i henhold til emnets form og bearbejdningskrav for at sikre, at emnet ikke forskydes eller deformeres under bearbejdningsprocessen.

 

V. Stigenerering
(A) Implementering af procesplanlægning via software
Stigenerering er processen med specifik implementering af procesplanlægning via software. I denne proces skal de designede grafikker og planlagte procesparametre indtastes i numerisk styreprogrammeringssoftware som MasterCAM og Cimatron. Denne software genererer værktøjsstier i henhold til inputinformationen. Ved generering af værktøjsstier skal faktorer som type, størrelse og skæreparametre for skæreværktøjerne tages i betragtning. For eksempel skal diameter, rotationshastighed, tilspændingshastighed og skæredybde for fræseværktøjet indstilles til fræseprocesser. Softwaren beregner skæreværktøjets bevægelsesbane på emnet i henhold til disse parametre og genererer tilsvarende G-koder og M-koder. Disse koder vil guide maskinværktøjet til processen.

 

(B) Optimering af værktøjsbaneparametre
Samtidig optimeres værktøjsbanens parametre gennem parameterindstilling. Optimering af værktøjsbanen kan forbedre bearbejdningseffektiviteten, reducere bearbejdningsomkostningerne og forbedre bearbejdningskvaliteten. For eksempel kan bearbejdningstiden reduceres ved at justere skæreparametrene, samtidig med at bearbejdningsnøjagtigheden sikres. En rimelig værktøjsbane bør minimere tomgangsslaget og holde skæreværktøjet i kontinuerlig skærebevægelse under bearbejdningsprocessen. Derudover kan sliddet på skæreværktøjet reduceres ved at optimere værktøjsbanen, og skæreværktøjets levetid kan forlænges. For eksempel kan man ved at anvende en rimelig skæresekvens og skæreretning forhindre, at skæreværktøjet ofte skærer ind og ud under bearbejdningsprocessen, hvilket reducerer påvirkningen af ​​skæreværktøjet.

 

VI. Stisimulering
(A) Kontrol af mulige problemer
Når banen er genereret, har vi normalt ikke en intuitiv fornemmelse af dens endelige ydeevne på maskinværktøjet. Banesimulering har til formål at kontrollere for mulige problemer for at reducere skrapningshastigheden ved den faktiske bearbejdning. Under banesimuleringsprocessen kontrolleres effekten af ​​emnets udseende generelt. Gennem simulering kan det ses, om overfladen på den bearbejdede del er glat, om der er værktøjsmærker, ridser og andre defekter. Samtidig er det nødvendigt at kontrollere, om der er over- eller underskæring. Overskæring vil gøre delstørrelsen mindre end den designede størrelse, hvilket påvirker delens ydeevne; underskæring vil gøre delstørrelsen større og kan kræve sekundær bearbejdning.

 

(B) Evaluering af procesplanlægningens rationalitet
Derudover er det nødvendigt at vurdere, om procesplanlægningen af ​​stien er rimelig. For eksempel er det nødvendigt at kontrollere, om der er urimelige drejninger, pludselige stop osv. i værktøjsbanen. Disse situationer kan forårsage skade på skæreværktøjet og et fald i bearbejdningsnøjagtigheden. Gennem banesimulering kan procesplanlægningen optimeres yderligere, og værktøjsbanen og bearbejdningsparametrene kan justeres for at sikre, at emnet kan bearbejdes korrekt under den faktiske bearbejdningsproces, og at bearbejdningskvaliteten kan sikres.

 

VII. Stiudgang
(A) Forbindelsen mellem software og værktøjsmaskiner
Sti-output er et nødvendigt trin for at softwaredesignprogrammering kan implementeres på maskinværktøjet. Det etablerer en forbindelse mellem softwaren og maskinværktøjet. Under sti-outputprocessen skal de genererede G-koder og M-koder overføres til maskinværktøjets styresystem via specifikke transmissionsmetoder. Almindelige transmissionsmetoder omfatter RS232 seriel portkommunikation, Ethernet-kommunikation og USB-interfacetransmission. Under transmissionsprocessen skal nøjagtigheden og integriteten af ​​koderne sikres for at undgå kodetab eller fejl.

 

(B) Forståelse af efterbehandling af værktøjsbanen
For praktikanter med en professionel baggrund inden for numerisk styring kan output fra stier forstås som efterbehandling af værktøjsstien. Formålet med efterbehandling er at konvertere de koder, der genereres af generel numerisk styringsprogrammeringssoftware, til koder, der kan genkendes af styresystemet i en specifik værktøjsmaskine. Forskellige typer værktøjsmaskinestyringssystemer har forskellige krav til formatet og instruktionerne for koderne, så efterbehandling er påkrævet. Under efterbehandlingsprocessen skal der foretages indstillinger i henhold til faktorer som værktøjsmaskinens model og styresystemtypen for at sikre, at outputkoderne korrekt kan styre værktøjsmaskinen til bearbejdning.

 

VIII. Behandling
(A) Forberedelse og parameterindstilling af maskinværktøj
Efter at have færdiggjort stien, går man ind i bearbejdningsfasen. Først skal maskinværktøjet forberedes, herunder kontrolleres, om hver del af maskinværktøjet er normal, f.eks. om spindlen, føringsskinnen og skruestangen kører jævnt. Derefter skal maskinværktøjets parametre indstilles i henhold til bearbejdningskravene, såsom spindelrotationshastighed, tilspændingshastighed og skæredybde. Disse parametre skal være i overensstemmelse med dem, der er indstillet under stiengenereringsprocessen for at sikre, at bearbejdningsprocessen forløber i henhold til den forudbestemte værktøjsbane. Samtidig skal emnet installeres korrekt på fiksturen for at sikre emnets positioneringsnøjagtighed.

 

(B) Overvågning og justering af forarbejdningsprocessen
Under bearbejdningsprocessen skal maskinens driftstilstand overvåges. Ændringer i bearbejdningsparametre, såsom spindelbelastning og skærekraft, kan observeres i realtid via maskinens displayskærm. Hvis der findes unormale parametre, såsom for høj spindelbelastning, kan det skyldes faktorer som værktøjsslid og urimelige skæreparametre, og det skal justeres med det samme. Samtidig skal man være opmærksom på lyde og vibrationer under bearbejdningsprocessen. Unormale lyde og vibrationer kan indikere et problem med maskinen eller skæreværktøjet. Under bearbejdningsprocessen skal bearbejdningskvaliteten også måles og inspiceres, f.eks. ved at bruge måleværktøjer til at måle bearbejdningsstørrelsen og observere bearbejdningens overfladekvalitet, samt straks opdage problemer og træffe foranstaltninger til forbedring.

 

IX. Inspektion
(A) Brug af flere inspektionsmetoder
Inspektion er det sidste trin i hele procesforløbet og er også et afgørende skridt for at sikre produktkvalitet. Under inspektionsprocessen skal der anvendes flere inspektionsmetoder. Til inspektion af dimensionsnøjagtighed kan måleværktøjer såsom skydelærer, mikrometre og trekoordinatmåleinstrumenter anvendes. Skydelærer og mikrometre er egnede til måling af simple lineære dimensioner, mens trekoordinatmåleinstrumenter nøjagtigt kan måle de tredimensionelle dimensioner og formfejl på komplekse dele. Til inspektion af overfladekvalitet kan en ruhedsmåler bruges til at måle overfladeruheden, og et optisk mikroskop eller et elektronisk mikroskop kan bruges til at observere overfladens mikroskopiske morfologi og kontrollere, om der er revner, porer og andre defekter.

 

(B) Kvalitetsvurdering og feedback
Produktkvaliteten vurderes i henhold til inspektionsresultaterne. Hvis produktkvaliteten opfylder designkravene, kan det gå videre til den næste proces eller pakkes og opbevares. Hvis produktkvaliteten ikke opfylder kravene, skal årsagerne analyseres. Det kan skyldes procesproblemer, værktøjsproblemer, maskinværktøjsproblemer osv. under forarbejdningsprocessen. Der skal træffes foranstaltninger for at forbedre processen, såsom justering af procesparametre, udskiftning af værktøj, reparation af maskinværktøj osv., og derefter genbehandles delen, indtil produktkvaliteten er kvalificeret. Samtidig skal inspektionsresultaterne føres tilbage til det tidligere procesflow for at danne grundlag for procesoptimering og kvalitetsforbedring.

 

X. Resumé
Bearbejdningsflowet for højhastighedspræcisionsdele i bearbejdningscentre er et komplekst og stringent system. Hvert trin fra produktanalyse til inspektion er forbundet og gensidigt påvirkeligt. Kun ved en dyb forståelse af betydningen og driftsmetoderne for hvert trin og ved at være opmærksom på forbindelsen mellem stadierne kan højhastighedspræcisionsdele bearbejdes effektivt og med høj kvalitet. Praktikanterne bør akkumulere erfaring og forbedre bearbejdningsfærdigheder ved at kombinere teoretisk læring og praktisk drift under læringsprocessen for at imødekomme behovene i moderne produktion til højhastighedspræcisionsdelebearbejdning. I takt med den kontinuerlige udvikling af videnskab og teknologi opdateres teknologien i bearbejdningscentre konstant, og bearbejdningsflowet skal også løbende optimeres og forbedres for at forbedre bearbejdningseffektiviteten og -kvaliteten, reducere omkostningerne og fremme udviklingen af ​​fremstillingsindustrien.