Coneixes el procés de mecanitzat de peces de precisió d'alta velocitat en un centre de mecanitzat?

Anàlisi del flux de processament de peces de precisió d'alta velocitat en centres de mecanitzat

I. Introducció
Els centres de mecanitzat tenen un paper crucial en el camp del processament de peces de precisió d'alta velocitat. Controlen les màquines-eina a través d'informació digital, permetent a les màquines-eina executar automàticament les tasques de processament especificades. Aquest mètode de processament pot garantir una precisió de processament extremadament alta i una qualitat estable, és fàcil de realitzar un funcionament automatitzat i té els avantatges d'una alta productivitat i un cicle de producció curt. Alhora, pot reduir la quantitat d'ús d'equips de procés, satisfer les necessitats de renovació i substitució ràpida del producte i està estretament relacionat amb el CAD per aconseguir la transformació del disseny als productes finals. Per als estudiants que aprenen el flux de processament de peces de precisió d'alta velocitat en centres de mecanitzat, és de gran importància comprendre les connexions entre cada procés i la importància de cada pas. Aquest article detallarà tot el flux de processament, des de l'anàlisi del producte fins a la inspecció, i el demostrarà a través de casos específics. Els materials de la caixa són plaques de doble color o plexiglàs.

 

II. Anàlisi del producte
(A) Obtenció d'informació sobre la composició
L'anàlisi del producte és el punt de partida de tot el flux de processament. Durant aquesta etapa, necessitem obtenir informació suficient sobre la composició. Per a diferents tipus de peces, les fonts d'informació sobre la composició són extenses. Per exemple, si es tracta d'una peça d'estructura mecànica, necessitem entendre la seva forma i mida, incloent-hi dades de dimensions geomètriques com ara la longitud, l'amplada, l'alçada, el diàmetre del forat i el diàmetre de l'eix. Aquestes dades determinaran el marc bàsic del processament posterior. Si es tracta d'una peça amb superfícies corbes complexes, com ara una pala de motor aeronàutic, es requereixen dades precises del contorn de la superfície corba, que es poden obtenir mitjançant tecnologies avançades com l'escaneig 3D. A més, els requisits de tolerància de les peces també són una part clau de la informació sobre la composició, que estipula el rang de precisió del processament, com ara la tolerància dimensional, la tolerància de forma (rodonesa, rectitud, etc.) i la tolerància de posició (paral·lelisme, perpendicularitat, etc.).

 

(B) Definició dels requisits de processament
A més de la informació sobre la composició, els requisits de processament també són el focus de l'anàlisi del producte. Això inclou les característiques del material de les peces. Les propietats dels diferents materials, com ara la duresa, la tenacitat i la ductilitat, afectaran l'elecció de la tecnologia de processament. Per exemple, el processament de peces d'acer d'aliatge d'alta duresa pot requerir l'ús d'eines de tall i paràmetres de tall especials. Els requisits de qualitat superficial també són un aspecte important. Per exemple, el requisit de rugositat superficial és tal que per a algunes peces òptiques d'alta precisió, la rugositat superficial pot ser necessària per assolir el nivell nanomètric. A més, també hi ha alguns requisits especials, com ara la resistència a la corrosió i la resistència al desgast de les peces. Aquests requisits poden requerir processos de tractament addicionals després del processament.

 

III. Disseny gràfic
(A) Base del disseny basada en l'anàlisi del producte
El disseny gràfic es basa en una anàlisi detallada del producte. Prenent com a exemple el processament de segells, primer, la font s'ha de determinar segons els requisits del processament. Si es tracta d'un segell oficial formal, es pot utilitzar la tipografia Song estàndard o la tipografia Song d'imitació; si es tracta d'un segell artístic, la selecció de fonts és més diversificada, i pot ser escriptura de segell, escriptura clerical, etc., que tenen un sentit artístic. La mida del text s'ha de determinar segons la mida general i la finalitat del segell. Per exemple, la mida del text d'un segell personal petit és relativament petita, mentre que la mida del text d'un segell oficial d'una empresa gran és relativament gran. El tipus de segell també és crucial. Hi ha diferents formes com ara circular, quadrada i ovalada. El disseny de cada forma ha de tenir en compte la disposició del text i els patrons interns.

 

(B) Creació de gràfics amb programari professional
Després de determinar aquests elements bàsics, cal utilitzar programari de disseny gràfic professional per crear gràfics. Per a gràfics bidimensionals senzills, es pot utilitzar programari com ara AutoCAD. En aquest programari, es pot dibuixar amb precisió el contorn de la peça i es pot definir el gruix, el color, etc. de les línies. Per a gràfics tridimensionals complexos, cal utilitzar programari de modelatge tridimensional com ara SolidWorks i UG. Aquest programari pot crear models de peces amb superfícies corbes complexes i estructures sòlides, i pot realitzar dissenys paramètrics, facilitant la modificació i l'optimització dels gràfics. Durant el procés de disseny gràfic, també cal tenir en compte els requisits de la tecnologia de processament posterior. Per exemple, per facilitar la generació de trajectòries d'eines, els gràfics han d'estar raonablement dividits en capes i particions.

 

IV. Planificació de processos
(A) Planificació dels passos del processament des d'una perspectiva global
La planificació del procés consisteix a establir raonablement cada pas de processament des d'una perspectiva global basada en una anàlisi exhaustiva de l'aspecte i els requisits de processament del producte de la peça. Això requereix tenir en compte la seqüència de processament, els mètodes de processament i les eines i accessoris de tall que s'utilitzaran. Per a peces amb múltiples característiques, cal determinar quina característica processar primer i quina processar després. Per exemple, per a una peça amb forats i plans, normalment el pla es processa primer per proporcionar una superfície de referència estable per al processament posterior de forats. L'elecció del mètode de processament depèn del material i la forma de la peça. Per exemple, per al processament de la superfície circular exterior, es pot triar el tornejat, el rectificat, etc.; per al processament de forats interiors, es pot adoptar la perforació, el mandrinat, etc.

 

(B) Selecció d'eines de tall i accessoris adequats
La selecció d'eines de tall i accessoris és una part important de la planificació del procés. Hi ha diversos tipus d'eines de tall, com ara eines de tornejat, eines de fresat, broques, eines de perforació, etc., i cada tipus d'eina de tall té models i paràmetres diferents. A l'hora de seleccionar eines de tall, cal tenir en compte factors com el material de la peça, la precisió del processament i la qualitat de la superfície de processament. Per exemple, les eines de tall d'acer d'alta velocitat es poden utilitzar per processar peces d'aliatge d'alumini, mentre que les eines de tall de carbur o les eines de tall de ceràmica es requereixen per processar peces d'acer endurit. La funció dels accessoris és fixar la peça per garantir l'estabilitat i la precisió durant el procés de processament. Els tipus d'accessoris comuns inclouen mandrils de tres mandíbules, mandrils de quatre mandíbules i alicates de boca plana. Per a peces amb formes irregulars, pot ser necessari dissenyar accessoris especials. En la planificació del procés, cal seleccionar accessoris adequats segons la forma i els requisits de processament de la peça per garantir que la peça no es desplaci ni es deformi durant el procés de processament.

 

V. Generació de camins
(A) Implementació de la planificació de processos mitjançant programari
La generació de trajectòries és el procés d'implementació específica de la planificació de processos mitjançant programari. En aquest procés, els gràfics dissenyats i els paràmetres del procés planificats s'han d'introduir en programari de programació de control numèric com ara MasterCAM i Cimatron. Aquests programes generaran trajectòries d'eina segons la informació d'entrada. En generar trajectòries d'eina, cal tenir en compte factors com el tipus, la mida i els paràmetres de tall de les eines de tall. Per exemple, per al processament de fresat, cal establir el diàmetre, la velocitat de rotació, la velocitat d'avanç i la profunditat de tall de l'eina de fresat. El programari calcularà la trajectòria de moviment de l'eina de tall sobre la peça segons aquests paràmetres i generarà els codis G i M corresponents. Aquests codis guiaran la màquina-eina per processar.

 

(B) Optimització dels paràmetres de la trajectòria de l'eina
Al mateix temps, els paràmetres de la trajectòria de l'eina s'optimitzen mitjançant la configuració dels paràmetres. L'optimització de la trajectòria de l'eina pot millorar l'eficiència del processament, reduir els costos de processament i millorar la qualitat del processament. Per exemple, es pot reduir el temps de processament ajustant els paràmetres de tall i garantint la precisió del processament. Una trajectòria d'eina raonable hauria de minimitzar la cursa inactiva i mantenir l'eina de tall en moviment de tall continu durant el procés de processament. A més, es pot reduir el desgast de l'eina de tall optimitzant la trajectòria de l'eina i es pot allargar la vida útil de l'eina de tall. Per exemple, adoptant una seqüència de tall i una direcció de tall raonables, es pot evitar que l'eina de tall talli amb freqüència durant el procés de processament, reduint l'impacte sobre l'eina de tall.

 

VI. Simulació de trajectòries
(A) Comprovació de possibles problemes
Després de generar la trajectòria, normalment no tenim una sensació intuïtiva sobre el seu rendiment final a la màquina-eina. La simulació de trajectòries consisteix a comprovar possibles problemes per tal de reduir la taxa de rebuig del processament real. Durant el procés de simulació de trajectòries, generalment es comprova l'efecte de l'aspecte de la peça. Mitjançant la simulació, es pot veure si la superfície de la peça processada és llisa, si hi ha marques d'eina, ratllades i altres defectes. Al mateix temps, cal comprovar si hi ha un sobretall o un subtall. El sobretall farà que la mida de la peça sigui més petita que la mida dissenyada, cosa que afectarà el rendiment de la peça; el subtall farà que la mida de la peça sigui més gran i pot requerir un processament secundari.

 

(B) Avaluació de la racionalitat de la planificació de processos
A més, cal avaluar si la planificació del procés de la trajectòria és raonable. Per exemple, cal comprovar si hi ha girs irracionals, aturades sobtades, etc. a la trajectòria de l'eina. Aquestes situacions poden causar danys a l'eina de tall i una disminució de la precisió del processament. Mitjançant la simulació de trajectòries, es pot optimitzar encara més la planificació del procés i es poden ajustar la trajectòria de l'eina i els paràmetres de processament per garantir que la peça es pugui processar correctament durant el procés de processament real i que es pugui garantir la qualitat del processament.

 

VII. Sortida de la ruta
(A) El vincle entre el programari i la màquina-eina
La sortida de ruta és un pas necessari per a la programació de disseny de programari que s'implementarà a la màquina-eina. Estableix una connexió entre el programari i la màquina-eina. Durant el procés de sortida de ruta, els codis G i M generats s'han de transmetre al sistema de control de la màquina-eina mitjançant mètodes de transmissió específics. Els mètodes de transmissió comuns inclouen la comunicació per port sèrie RS232, la comunicació Ethernet i la transmissió per interfície USB. Durant el procés de transmissió, cal garantir la precisió i la integritat dels codis per evitar pèrdues o errors de codi.

 

(B) Comprensió del postprocessament de la trajectòria de l'eina
Per als estudiants en pràctiques amb experiència professional en control numèric, la sortida de trajectòria es pot entendre com el postprocessament de la trajectòria de l'eina. L'objectiu del postprocessament és convertir els codis generats pel programari de programació de control numèric general en codis que puguin ser reconeguts pel sistema de control d'una màquina-eina específica. Els diferents tipus de sistemes de control de màquines-eina tenen requisits diferents pel que fa al format i les instruccions dels codis, per la qual cosa cal un postprocessament. Durant el procés de postprocessament, cal configurar segons factors com ara el model de la màquina-eina i el tipus de sistema de control per garantir que els codis de sortida puguin controlar correctament la màquina-eina a processar.

 

VIII. Processament
(A) Preparació de la màquina-eina i configuració dels paràmetres
Després de completar la sortida de la trajectòria, s'entra a la fase de processament. Primer, cal preparar la màquina-eina, incloent-hi la comprovació de si cada part de la màquina-eina és normal, com ara si el cargol, el carril guia i la vareta del cargol funcionen correctament. A continuació, cal configurar els paràmetres de la màquina-eina segons els requisits de processament, com ara la velocitat de rotació del cargol, la velocitat d'avanç i la profunditat de tall. Aquests paràmetres han de ser coherents amb els establerts durant el procés de generació de trajectòries per garantir que el procés de processament es desenvolupi segons la trajectòria de l'eina predeterminada. Al mateix temps, cal instal·lar correctament la peça a la fixació per garantir la precisió del posicionament de la peça.

 

(B) Supervisió i ajust del procés de processament
Durant el procés de processament, cal controlar l'estat de funcionament de la màquina-eina. A través de la pantalla de la màquina-eina, es poden observar en temps real els canvis en els paràmetres de processament, com ara la càrrega del fus i la força de tall. Si es troba un paràmetre anormal, com ara una càrrega excessiva del fus, pot ser causat per factors com el desgast de l'eina i paràmetres de tall irracionals, i cal ajustar-lo immediatament. Al mateix temps, cal prestar atenció al so i la vibració del procés de processament. Els sons i les vibracions anormals poden indicar que hi ha un problema amb la màquina-eina o l'eina de tall. Durant el procés de processament, també cal mostrejar i inspeccionar la qualitat del processament, com ara utilitzar eines de mesura per mesurar la mida del processament i observar la qualitat de la superfície del processament, i descobrir ràpidament els problemes i prendre mesures per millorar-los.

 

IX. Inspecció
(A) Ús de múltiples mitjans d'inspecció
La inspecció és l'última etapa de tot el flux de processament i també és un pas crucial per garantir la qualitat del producte. Durant el procés d'inspecció, cal utilitzar múltiples mitjans d'inspecció. Per a la inspecció de la precisió dimensional, es poden utilitzar eines de mesura com ara calibre vernier, micròmetres i instruments de mesura de tres coordenades. Els calibres vernier i els micròmetres són adequats per mesurar dimensions lineals simples, mentre que els instruments de mesura de tres coordenades poden mesurar amb precisió les dimensions tridimensionals i els errors de forma de peces complexes. Per a la inspecció de la qualitat de la superfície, es pot utilitzar un rugosímetre per mesurar la rugositat de la superfície i un microscopi òptic o un microscopi electrònic per observar la morfologia microscòpica de la superfície, comprovant si hi ha esquerdes, porus i altres defectes.

 

(B) Avaluació de la qualitat i retroalimentació
Segons els resultats de la inspecció, s'avalua la qualitat del producte. Si la qualitat del producte compleix els requisits de disseny, pot passar al següent procés o ser envasat i emmagatzemat. Si la qualitat del producte no compleix els requisits, cal analitzar-ne els motius. Pot ser degut a problemes de procés, problemes d'eines, problemes de màquines-eina, etc. durant el procés de processament. Cal prendre mesures per millorar, com ara ajustar els paràmetres del procés, substituir eines, reparar màquines-eina, etc., i després la peça es reprocessa fins que es qualifiqui la qualitat del producte. Al mateix temps, els resultats de la inspecció s'han de retornar al flux de processament anterior per proporcionar una base per a l'optimització del procés i la millora de la qualitat.

 

X. Resum
El flux de processament de peces de precisió d'alta velocitat en centres de mecanitzat és un sistema complex i rigorós. Cada etapa, des de l'anàlisi del producte fins a la inspecció, està interconnectada i s'influeix mútuament. Només comprenent profundament la importància i els mètodes d'operació de cada etapa i prestant atenció a la connexió entre les etapes, es poden processar peces de precisió d'alta velocitat de manera eficient i amb alta qualitat. Els estudiants en pràctiques han d'acumular experiència i millorar les habilitats de processament combinant l'aprenentatge teòric i l'operació pràctica durant el procés d'aprenentatge per satisfer les necessitats de la fabricació moderna per al processament de peces de precisió d'alta velocitat. Mentrestant, amb el desenvolupament continu de la ciència i la tecnologia, la tecnologia dels centres de mecanitzat s'actualitza constantment, i el flux de processament també s'ha d'optimitzar i millorar contínuament per millorar l'eficiència i la qualitat del processament, reduir els costos i promoure el desenvolupament de la indústria manufacturera.