Coñeces o proceso de mecanizado de pezas de precisión de alta velocidade nun centro de mecanizado?

Análise do fluxo de procesamento de pezas de precisión de alta velocidade en centros de mecanizado

I. Introdución
Os centros de mecanizado desempeñan un papel crucial no campo do procesamento de pezas de precisión de alta velocidade. Controlan as máquinas ferramenta a través de información dixital, o que permite que as máquinas ferramenta executen automaticamente as tarefas de procesamento especificadas. Este método de procesamento pode garantir unha precisión de procesamento extremadamente alta e unha calidade estable, é doado de realizar un funcionamento automatizado e ten as vantaxes dunha alta produtividade e un ciclo de produción curto. Ao mesmo tempo, pode reducir a cantidade de uso de equipos de proceso, satisfacer as necesidades de renovación e substitución rápidas de produtos e está estreitamente relacionado co CAD para lograr a transformación do deseño aos produtos finais. Para os alumnos que aprenden o fluxo de procesamento de pezas de precisión de alta velocidade en centros de mecanizado, é de grande importancia comprender as conexións entre cada proceso e a importancia de cada paso. Este artigo detallará todo o fluxo de procesamento, desde a análise do produto ata a inspección, e demostraráo a través de casos específicos. Os materiais da caixa son placas de dobre cor ou plexiglás.

 

II. Análise de produtos
(A) Obtención de información sobre a composición
A análise do produto é o punto de partida de todo o fluxo de procesamento. Nesta etapa, necesitamos obter información suficiente sobre a composición. Para diferentes tipos de pezas, as fontes de información sobre a composición son extensas. Por exemplo, se se trata dunha peza de estrutura mecánica, necesitamos comprender a súa forma e tamaño, incluíndo datos de dimensións xeométricas como lonxitude, ancho, alto, diámetro do orificio e diámetro do eixe. Estes datos determinarán o marco básico do procesamento posterior. Se se trata dunha peza con superficies curvas complexas, como unha pala de motor aeronáutico, requírense datos precisos do contorno da superficie curva, que se poden obter mediante tecnoloxías avanzadas como a dixitalización 3D. Ademais, os requisitos de tolerancia das pezas tamén son unha parte clave da información sobre a composición, que estipula o rango de precisión do procesamento, como a tolerancia dimensional, a tolerancia de forma (redondeza, rectitude, etc.) e a tolerancia de posición (paralelismo, perpendicularidade, etc.).

 

(B) Definición dos requisitos de procesamento
Ademais da información sobre a composición, os requisitos de procesamento tamén son o foco da análise do produto. Isto inclúe as características dos materiais das pezas. As propiedades dos diferentes materiais, como a dureza, a tenacidade e a ductilidade, afectarán a elección da tecnoloxía de procesamento. Por exemplo, o procesamento de pezas de aceiro de aliaxe de alta dureza pode requirir o uso de ferramentas de corte e parámetros de corte especiais. Os requisitos de calidade da superficie tamén son un aspecto importante. Por exemplo, o requisito de rugosidade superficial é tal que para algunhas pezas ópticas de alta precisión, pode ser necesario que a rugosidade superficial alcance o nivel nanométrico. Ademais, tamén hai algúns requisitos especiais, como a resistencia á corrosión e ao desgaste das pezas. Estes requisitos poden requirir procesos de tratamento adicionais despois do procesamento.

 

III. Deseño gráfico
(A) Base de deseño baseada na análise do produto
O deseño gráfico baséase nunha análise detallada do produto. Tomando como exemplo o procesamento de selos, primeiro, a fonte debe determinarse segundo os requisitos do procesamento. Se se trata dun selo oficial formal, pódese usar o tipo de letra Song estándar ou o tipo de letra Song de imitación; se se trata dun selo artístico, a selección de fontes é máis diversificada e pode ser escritura de selo, escritura clerical, etc., que teñen un sentido artístico. O tamaño do texto debe determinarse segundo o tamaño xeral e o propósito do selo. Por exemplo, o tamaño do texto dun selo persoal pequeno é relativamente pequeno, mentres que o tamaño do texto dun selo oficial dunha gran empresa é relativamente grande. O tipo de selo tamén é crucial. Hai diferentes formas, como circular, cadrada e oval. O deseño de cada forma debe ter en conta a disposición do texto e os patróns internos.

 

(B) Creación de gráficos con software profesional
Despois de determinar estes elementos básicos, é necesario empregar software de deseño gráfico profesional para crear gráficos. Para gráficos bidimensionais sinxelos, pódese empregar software como AutoCAD. Nestes softwares, pódese debuxar con precisión o contorno da peza e pódese definir o grosor, a cor, etc. das liñas. Para gráficos tridimensionais complexos, é necesario empregar software de modelado tridimensional como SolidWorks e UG. Estes softwares poden crear modelos de pezas con superficies curvas complexas e estruturas sólidas, e poden realizar deseños paramétricos, facilitando a modificación e optimización de gráficos. Durante o proceso de deseño gráfico, tamén se deben ter en conta os requisitos da tecnoloxía de procesamento posterior. Por exemplo, para facilitar a xeración de traxectorias de ferramentas, os gráficos deben estar razoablemente divididos en capas e particións.

 

IV. Planificación de procesos
(A) Planificación dos pasos de procesamento desde unha perspectiva global
A planificación do proceso consiste en establecer razoablemente cada paso de procesamento desde unha perspectiva global baseada nunha análise exhaustiva da aparencia e os requisitos de procesamento do produto da peza. Isto require considerar a secuencia de procesamento, os métodos de procesamento e as ferramentas e accesorios de corte que se van usar. Para pezas con múltiples características, é necesario determinar que característica procesar primeiro e cal procesar despois. Por exemplo, para unha peza con buratos e planos, normalmente o plano procésase primeiro para proporcionar unha superficie de referencia estable para o posterior procesamento de buratos. A elección do método de procesamento depende do material e da forma da peza. Por exemplo, para o procesamento da superficie circular exterior, pódese escoller o torneado, o rectificado, etc.; para o procesamento de buratos interiores, pódese adoptar a perforación, o mandrinado, etc.

 

(B) Selección de ferramentas e accesorios de corte axeitados
A selección de ferramentas de corte e accesorios é unha parte importante da planificación do proceso. Existen varios tipos de ferramentas de corte, incluíndo ferramentas de torneado, ferramentas de fresado, brocas, ferramentas de mandrinado, etc., e cada tipo de ferramenta de corte ten diferentes modelos e parámetros. Ao seleccionar ferramentas de corte, débense ter en conta factores como o material da peza, a precisión do procesamento e a calidade da superficie de procesamento. Por exemplo, as ferramentas de corte de aceiro de alta velocidade pódense usar para procesar pezas de aliaxe de aluminio, mentres que as ferramentas de corte de carburo ou as ferramentas de corte de cerámica son necesarias para procesar pezas de aceiro endurecido. A función dos accesorios é fixar a peza para garantir a estabilidade e a precisión durante o proceso de procesamento. Os tipos de accesorios comúns inclúen mandriles de tres mordazas, mandriles de catro mordazas e alicates de boca plana. Para pezas con formas irregulares, pode ser necesario deseñar accesorios especiais. Na planificación do proceso, deben seleccionarse accesorios axeitados segundo a forma e os requisitos de procesamento da peza para garantir que a peza non se desprace nin se deforme durante o proceso de procesamento.

 

V. Xeración de rutas
(A) Implementación da planificación de procesos mediante software
A xeración de traxectorias é o proceso de implementación específica da planificación de procesos mediante software. Neste proceso, os gráficos deseñados e os parámetros do proceso planificados deben introducirse en software de programación de control numérico como MasterCAM e Cimatron. Este software xerará traxectorias de ferramentas segundo a información de entrada. Ao xerar traxectorias de ferramentas, débense ter en conta factores como o tipo, o tamaño e os parámetros de corte das ferramentas de corte. Por exemplo, para o procesamento de fresado, débese establecer o diámetro, a velocidade de rotación, a velocidade de avance e a profundidade de corte da ferramenta de fresado. O software calculará a traxectoria de movemento da ferramenta de corte na peza de traballo segundo estes parámetros e xerará os códigos G e M correspondentes. Estes códigos guiarán a máquina ferramenta para o proceso.

 

(B) Optimización dos parámetros da traxectoria da ferramenta
Ao mesmo tempo, os parámetros da traxectoria da ferramenta optimízanse mediante a configuración de parámetros. A optimización da traxectoria da ferramenta pode mellorar a eficiencia do procesamento, reducir os custos de procesamento e mellorar a calidade do procesamento. Por exemplo, o tempo de procesamento pódese reducir axustando os parámetros de corte, garantindo ao mesmo tempo a precisión do procesamento. Unha traxectoria da ferramenta razoable debería minimizar a carreira en ralentí e manter a ferramenta de corte en movemento de corte continuo durante o proceso de procesamento. Ademais, o desgaste da ferramenta de corte pódese reducir optimizando a traxectoria da ferramenta e pódese prolongar a vida útil da ferramenta de corte. Por exemplo, adoptando unha secuencia de corte e unha dirección de corte razoables, pódese evitar que a ferramenta de corte corte cara a dentro e cara a fóra frecuentemente durante o proceso de procesamento, o que reduce o impacto na ferramenta de corte.

 

VI. Simulación de traxectorias
(A) Comprobación de posibles problemas
Despois de xerar a traxectoria, normalmente non temos unha sensación intuitiva sobre o seu rendemento final na máquina-ferramenta. A simulación de traxectorias serve para comprobar se hai posibles problemas para reducir a taxa de refugallo do procesamento real. Durante o proceso de simulación de traxectorias, xeralmente compróbase o efecto da aparencia da peza. Mediante a simulación, pódese ver se a superficie da peza procesada é lisa, se hai marcas de ferramentas, rabuñaduras e outros defectos. Ao mesmo tempo, é necesario comprobar se hai un sobrecorte ou un subcorte. O sobrecorte fará que o tamaño da peza sexa menor que o tamaño deseñado, o que afectará o rendemento da peza; o subcorte fará que o tamaño da peza sexa maior e pode requirir un procesamento secundario.

 

(B) Avaliación da racionalidade da planificación de procesos
Ademais, é necesario avaliar se a planificación do proceso da traxectoria é razoable. Por exemplo, é necesario comprobar se hai xiros irracionais, paradas repentinas, etc. na traxectoria da ferramenta. Estas situacións poden causar danos á ferramenta de corte e unha diminución da precisión do procesamento. Mediante a simulación de traxectorias, a planificación do proceso pódese optimizar aínda máis e a traxectoria da ferramenta e os parámetros de procesamento pódense axustar para garantir que a peza se poida procesar correctamente durante o proceso de procesamento real e que se poida garantir a calidade do procesamento.

 

VII. Saída da ruta
(A) A conexión entre o software e a máquina ferramenta
A saída de ruta é un paso necesario para a programación de deseño de software que se implementará na máquina ferramenta. Establece unha conexión entre o software e a máquina ferramenta. Durante o proceso de saída de ruta, os códigos G e M xerados deben transmitirse ao sistema de control da máquina ferramenta a través de métodos de transmisión específicos. Os métodos de transmisión comúns inclúen a comunicación por porto serie RS232, a comunicación Ethernet e a transmisión por interface USB. Durante o proceso de transmisión, débese garantir a precisión e a integridade dos códigos para evitar a perda ou erros de código.

 

(B) Comprensión do posprocesamento da traxectoria da ferramenta
Para os estudantes en prácticas con experiencia profesional en control numérico, a saída da traxectoria pódese entender como o posprocesamento da traxectoria da ferramenta. O propósito do posprocesamento é converter os códigos xerados polo software de programación de control numérico xeral en códigos que poidan ser recoñecidos polo sistema de control dunha máquina ferramenta específica. Os diferentes tipos de sistemas de control de máquinas ferramenta teñen diferentes requisitos para o formato e as instrucións dos códigos, polo que se require posprocesamento. Durante o proceso de posprocesamento, é necesario realizar axustes segundo factores como o modelo da máquina ferramenta e o tipo de sistema de control para garantir que os códigos de saída poidan controlar correctamente a máquina ferramenta a procesar.

 

VIII. Procesamento
(A) Preparación da máquina-ferramenta e axuste de parámetros
Despois de completar a saída da traxectoria, entra na fase de procesamento. Primeiro, a máquina ferramenta debe prepararse, incluíndo a comprobación de se cada parte da máquina ferramenta é normal, como se o fuso, o carril guía e a vara do parafuso funcionan sen problemas. Despois, os parámetros da máquina ferramenta deben configurarse segundo os requisitos de procesamento, como a velocidade de rotación do fuso, a velocidade de avance e a profundidade de corte. Estes parámetros deben ser coherentes cos establecidos durante o proceso de xeración de traxectorias para garantir que o proceso de procesamento se realice segundo a traxectoria da ferramenta predeterminada. Ao mesmo tempo, a peza debe instalarse correctamente no dispositivo de fixación para garantir a precisión do posicionamento da peza.

 

(B) Monitorización e axuste do proceso de procesamento
Durante o proceso de procesamento, é necesario monitorizar o estado de funcionamento da máquina ferramenta. A través da pantalla da máquina ferramenta, pódense observar en tempo real os cambios nos parámetros de procesamento, como a carga do fuso e a forza de corte. Se se atopa un parámetro anormal, como unha carga excesiva do fuso, pode estar causado por factores como o desgaste da ferramenta e parámetros de corte irracionais, e é necesario axustalo inmediatamente. Ao mesmo tempo, débese prestar atención ao son e á vibración do proceso de procesamento. Os sons e as vibracións anormais poden indicar que hai un problema coa máquina ferramenta ou coa ferramenta de corte. Durante o proceso de procesamento, tamén é necesario tomar mostras e inspeccionar a calidade do procesamento, como usar ferramentas de medición para medir o tamaño do procesamento e observar a calidade da superficie do procesamento, e descubrir problemas e tomar medidas para melloralos rapidamente.

 

IX. Inspección
(A) Emprego de múltiples medios de inspección
A inspección é a última etapa de todo o fluxo de procesamento e tamén é un paso crucial para garantir a calidade do produto. Durante o proceso de inspección, cómpre empregar varios medios de inspección. Para a inspección da precisión dimensional, pódense usar ferramentas de medición como calibre vernier, micrómetros e instrumentos de medición de tres coordenadas. Os calibre vernier e os micrómetros son axeitados para medir dimensións lineais sinxelas, mentres que os instrumentos de medición de tres coordenadas poden medir con precisión as dimensións tridimensionais e os erros de forma de pezas complexas. Para a inspección da calidade da superficie, pódese usar un rugosímetro para medir a rugosidade da superficie e pódese usar un microscopio óptico ou un microscopio electrónico para observar a morfoloxía microscópica da superficie, comprobando se hai gretas, poros e outros defectos.

 

(B) Avaliación da calidade e retroalimentación
Segundo os resultados da inspección, avalíase a calidade do produto. Se a calidade do produto cumpre os requisitos de deseño, pode pasar ao seguinte proceso ou ser embalado e almacenado. Se a calidade do produto non cumpre os requisitos, é necesario analizar os motivos. Pode deberse a problemas de proceso, problemas de ferramentas, problemas de máquinas-ferramenta, etc. durante o proceso de procesamento. É necesario tomar medidas para mellorar, como axustar os parámetros do proceso, substituír ferramentas, reparar máquinas-ferramenta, etc., e logo a peza reprocesase ata que se cualifique a calidade do produto. Ao mesmo tempo, os resultados da inspección deben retroalimentarse ao fluxo de procesamento anterior para proporcionar unha base para a optimización do proceso e a mellora da calidade.

 

X. Resumo
O fluxo de procesamento de pezas de precisión de alta velocidade nos centros de mecanizado é un sistema complexo e rigoroso. Cada etapa, dende a análise do produto ata a inspección, está interconectada e inflúe mutuamente. Só comprendendo profundamente a importancia e os métodos de operación de cada etapa e prestando atención á conexión entre as etapas, pódense procesar pezas de precisión de alta velocidade de forma eficiente e con alta calidade. Os alumnos deben acumular experiencia e mellorar as habilidades de procesamento combinando a aprendizaxe teórica e a operación práctica durante o proceso de aprendizaxe para satisfacer as necesidades da fabricación moderna para o procesamento de pezas de precisión de alta velocidade. Mentres tanto, co desenvolvemento continuo da ciencia e a tecnoloxía, a tecnoloxía dos centros de mecanizado actualízase constantemente e o fluxo de procesamento tamén debe optimizarse e mellorarse continuamente para mellorar a eficiencia e a calidade do procesamento, reducir os custos e promover o desenvolvemento da industria manufactureira.