Kjenner du til prosessen med høyhastighets presisjonsbearbeiding av deler i et maskineringssenter?

Analyse av prosesseringsflyten til høyhastighets presisjonsdeler i maskineringssentre

I. Innledning
Maskineringssentre spiller en avgjørende rolle innen høyhastighets presisjonsdelbearbeiding. De styrer maskinverktøy gjennom digital informasjon, slik at maskinverktøyene automatisk kan utføre de spesifiserte behandlingsoppgavene. Denne behandlingsmetoden kan sikre ekstremt høy behandlingsnøyaktighet og stabil kvalitet, er enkel å realisere automatisert drift, og har fordelene med høy produktivitet og en kort produksjonssyklus. Samtidig kan den redusere bruken av prosessutstyr, møte behovene for rask produktfornyelse og -utskifting, og er tett knyttet til CAD for å oppnå transformasjonen fra design til sluttprodukt. For praktikanter som lærer behandlingsflyten av høyhastighets presisjonsdeler i maskineringssentre, er det av stor betydning å forstå sammenhengene mellom hver prosess og betydningen av hvert trinn. Denne artikkelen vil utdype hele behandlingsflyten fra produktanalyse til inspeksjon og demonstrere den gjennom spesifikke case-materialer. Case-materialene er tofargede plater eller pleksiglass.

 

II. Produktanalyse
(A) Innhenting av sammensetningsinformasjon
Produktanalyse er utgangspunktet for hele prosesseringsflyten. Gjennom denne fasen må vi innhente tilstrekkelig informasjon om sammensetning. For ulike typer deler er kildene til sammensetningsinformasjon omfattende. Hvis det for eksempel er en mekanisk strukturdel, må vi forstå dens form og størrelse, inkludert geometriske dimensjonsdata som lengde, bredde, høyde, hulldiameter og akseldiameter. Disse dataene vil bestemme det grunnleggende rammeverket for den videre prosesseringen. Hvis det er en del med komplekse buede overflater, for eksempel et flymotorblad, kreves det presise konturdata for den buede overflaten, som kan innhentes gjennom avansert teknologi som 3D-skanning. I tillegg er toleransekravene til delene også en viktig del av sammensetningsinformasjonen, som angir området for prosesseringsnøyaktighet, for eksempel dimensjonstoleranse, formtoleranse (rundhet, retthet osv.) og posisjonstoleranse (parallellitet, vinkelretthet osv.).

 

(B) Definere behandlingskrav
I tillegg til informasjon om sammensetning er også prosesseringskrav fokusert i produktanalysen. Dette inkluderer materialegenskapene til delene. Egenskapene til forskjellige materialer, som hardhet, seighet og duktilitet, vil påvirke valget av prosesseringsteknologi. For eksempel kan prosessering av deler av høyhard legert stål kreve bruk av spesielle skjæreverktøy og skjæreparametere. Krav til overflatekvalitet er også et viktig aspekt. For eksempel er kravet til overflateruhet slik at for noen høypresisjonsoptiske deler kan overflateruheten være påkrevd til å nå nanometernivået. I tillegg er det også noen spesielle krav, som korrosjonsmotstand og slitestyrke til delene. Disse kravene kan kreve ytterligere behandlingsprosesser etter prosessering.

 

III. Grafisk design
(A) Designgrunnlag basert på produktanalyse
Grafisk design er basert på en detaljert analyse av produktet. Hvis vi tar seglbehandling som et eksempel, bør først skrifttypen bestemmes i henhold til behandlingskravene. Hvis det er et formelt offisielt segl, kan standard Song-skrifttype eller imitert Song-skrifttype brukes; hvis det er et kunstnerisk segl, er skriftvalget mer variert, og det kan være seglskrift, kontorskrift osv., som har en kunstnerisk sans. Tekststørrelsen bør bestemmes i henhold til den totale størrelsen og formålet med seglet. For eksempel er tekststørrelsen på et lite personlig segl relativt liten, mens tekststørrelsen på et stort bedrifts offisielt segl er relativt stor. Typen segl er også avgjørende. Det finnes forskjellige former som sirkulære, firkantede og ovale. Utformingen av hver form må ta hensyn til layouten til den interne teksten og mønstrene.

 

(B) Lage grafikk ved hjelp av profesjonell programvare
Etter å ha bestemt disse grunnleggende elementene, må profesjonell grafisk designprogramvare brukes til å lage grafikk. For enkel todimensjonal grafikk kan programvare som AutoCAD brukes. I denne programvaren kan omrisset av delen tegnes nøyaktig, og tykkelsen, fargen osv. på linjene kan angis. For kompleks tredimensjonal grafikk må tredimensjonal modelleringsprogramvare som SolidWorks og UG brukes. Denne programvaren kan lage delmodeller med komplekse buede overflater og solide strukturer, og kan utføre parametrisk design, noe som letter modifisering og optimalisering av grafikk. Under den grafiske designprosessen må også kravene til påfølgende prosesseringsteknologi tas i betraktning. For eksempel, for å legge til rette for generering av verktøybaner, må grafikken være rimelig lagdelt og partisjonert.

 

IV. Prosessplanlegging
(A) Planlegging av prosesstrinn fra et globalt perspektiv
Prosessplanlegging handler om å etablere hvert prosesseringstrinn på en rimelig måte fra et globalt perspektiv basert på en grundig analyse av utseendet og prosesseringskravene til arbeidsstykket. Dette krever at man vurderer prosesseringssekvensen, prosesseringsmetodene og skjæreverktøyene og festene som skal brukes. For deler med flere funksjoner er det nødvendig å bestemme hvilken funksjon som skal behandles først og hvilken som skal behandles senere. For eksempel, for en del med både hull og plan, behandles vanligvis planet først for å gi en stabil referanseflate for påfølgende hullbehandling. Valg av prosesseringsmetode avhenger av delens materiale og form. For eksempel, for ytre sirkulær overflatebehandling kan dreiing, sliping osv. velges; for innvendig hullbehandling kan boring, boring osv. benyttes.

 

(B) Valg av passende skjæreverktøy og festeanordninger
Valg av skjæreverktøy og festeanordninger er en viktig del av prosessplanleggingen. Det finnes ulike typer skjæreverktøy, inkludert dreieverktøy, freseverktøy, borekroner, boreverktøy osv., og hver type skjæreverktøy har forskjellige modeller og parametere. Ved valg av skjæreverktøy må faktorer som delens materiale, prosesseringsnøyaktighet og overflatekvalitet ved prosessering tas i betraktning. For eksempel kan skjæreverktøy i høyhastighetsstål brukes til å bearbeide deler av aluminiumslegering, mens hardmetallskjæreverktøy eller keramiske skjæreverktøy er nødvendige for å bearbeide herdede ståldeler. Funksjonen til festeanordninger er å fikse arbeidsstykket for å sikre stabilitet og nøyaktighet under prosesseringsprosessen. Vanlige festeanordninger inkluderer trekjeftschuck, firekjeftschuck og flatmunntang. For deler med uregelmessige former kan det være nødvendig å designe spesielle festeanordninger. I prosessplanleggingen må passende festeanordninger velges i henhold til delens form og prosesseringskrav for å sikre at arbeidsstykket ikke forskyves eller deformeres under prosesseringsprosessen.

 

V. Stigenerering
(A) Implementering av prosessplanlegging gjennom programvare
Banegenerering er prosessen med spesifikk implementering av prosessplanlegging gjennom programvare. I denne prosessen må den designede grafikken og planlagte prosessparametrene legges inn i numerisk kontrollprogrammeringsprogramvare som MasterCAM og Cimatron. Denne programvaren vil generere verktøybaner i henhold til inndatainformasjonen. Når man genererer verktøybaner, må faktorer som type, størrelse og skjæreparametre for skjæreverktøyene tas i betraktning. For eksempel, for freseprosessering, må diameter, rotasjonshastighet, matehastighet og skjæredybde for freseverktøyet stilles inn. Programvaren vil beregne bevegelsesbanen til skjæreverktøyet på arbeidsstykket i henhold til disse parametrene og generere tilsvarende G-koder og M-koder. Disse kodene vil veilede maskinverktøyet til prosessen.

 

(B) Optimalisering av verktøybaneparametere
Samtidig optimaliseres verktøybanens parametere gjennom parameterinnstilling. Optimalisering av verktøybanen kan forbedre prosesseringseffektiviteten, redusere prosesseringskostnadene og forbedre prosesseringskvaliteten. For eksempel kan prosesseringstiden reduseres ved å justere skjæreparametrene samtidig som prosesseringsnøyaktigheten sikres. En rimelig verktøybane bør minimere tomgangsslaget og holde skjæreverktøyet i kontinuerlig skjærebevegelse under prosesseringsprosessen. I tillegg kan slitasjen på skjæreverktøyet reduseres ved å optimalisere verktøybanen, og levetiden til skjæreverktøyet kan forlenges. For eksempel, ved å bruke en rimelig skjæresekvens og skjæreretning, kan man forhindre at skjæreverktøyet ofte skjærer inn og ut under prosesseringsprosessen, noe som reduserer påvirkningen på skjæreverktøyet.

 

VI. Stisimulering
(A) Sjekke for mulige problemer
Etter at banen er generert, har vi vanligvis ikke en intuitiv følelse av den endelige ytelsen på maskinverktøyet. Banesimulering er å sjekke for mulige problemer for å redusere skrapraten under den faktiske prosesseringen. Under banesimuleringsprosessen kontrolleres vanligvis effekten av arbeidsstykkets utseende. Gjennom simulering kan man se om overflaten på den bearbeidede delen er glatt, om det er verktøymerker, riper og andre defekter. Samtidig er det nødvendig å sjekke om det er overkutting eller underkutting. Overkutting vil føre til at delstørrelsen blir mindre enn den designede størrelsen, noe som påvirker delens ytelse; underkutting vil gjøre delstørrelsen større og kan kreve sekundær prosessering.

 

(B) Evaluering av rasjonaliteten i prosessplanlegging
I tillegg er det nødvendig å vurdere om prosessplanleggingen av banen er rimelig. For eksempel er det nødvendig å sjekke om det er urimelige svinger, plutselige stopp osv. i verktøybanen. Disse situasjonene kan forårsake skade på skjæreverktøyet og redusere prosesseringsnøyaktigheten. Gjennom banesimulering kan prosessplanleggingen optimaliseres ytterligere, og verktøybanen og prosesseringsparametrene kan justeres for å sikre at delen kan bearbeides vellykket under selve prosesseringsprosessen og at prosesseringskvaliteten kan sikres.

 

VII. Stiutgang
(A) Koblingen mellom programvare og maskinverktøy
Baneutdata er et nødvendig trinn for at programvaredesignprogrammering skal kunne implementeres på maskinverktøyet. Det etablerer en forbindelse mellom programvaren og maskinverktøyet. Under baneutdataprosessen må de genererte G-kodene og M-kodene overføres til maskinverktøyets kontrollsystem via spesifikke overføringsmetoder. Vanlige overføringsmetoder inkluderer RS232 seriell portkommunikasjon, Ethernet-kommunikasjon og USB-grensesnittoverføring. Under overføringsprosessen må nøyaktigheten og integriteten til kodene sikres for å unngå kodetap eller feil.

 

(B) Forståelse av etterbehandling av verktøybanen
For praktikanter med bakgrunn i numerisk kontroll kan utdata forstås som etterbehandling av verktøybanen. Formålet med etterbehandling er å konvertere kodene som genereres av generell numerisk kontrollprogrammeringsprogramvare til koder som kan gjenkjennes av kontrollsystemet til en spesifikk maskinverktøy. Ulike typer maskinverktøykontrollsystemer har forskjellige krav til formatet og instruksjonene til kodene, så etterbehandling er nødvendig. Under etterbehandlingsprosessen må innstillinger gjøres i henhold til faktorer som maskinverktøymodellen og typen kontrollsystem for å sikre at utdatakodene kan styre maskinverktøyet riktig til behandling.

 

VIII. Behandling
(A) Forberedelse og parameterinnstilling av maskinverktøy
Etter at baneutdataene er fullført, går man inn i behandlingsfasen. Først må maskinverktøyet klargjøres, inkludert å kontrollere om hver del av maskinverktøyet er normal, for eksempel om spindelen, føringsskinnen og skruestangen går jevnt. Deretter må parametrene til maskinverktøyet stilles inn i henhold til behandlingskravene, for eksempel spindelens rotasjonshastighet, matehastighet og skjæredybde. Disse parametrene bør være i samsvar med de som ble satt under banegenereringsprosessen for å sikre at behandlingsprosessen fortsetter i henhold til den forhåndsbestemte verktøybanen. Samtidig må arbeidsstykket installeres riktig på festeanordningen for å sikre arbeidsstykkets posisjoneringsnøyaktighet.

 

(B) Overvåking og justering av prosesseringsprosessen
Under prosesseringsprosessen må maskinverktøyets driftstilstand overvåkes. Gjennom maskinverktøyets skjerm kan endringer i prosesseringsparametere som spindelbelastning og skjærekraft observeres i sanntid. Hvis en unormal parameter oppdages, for eksempel for høy spindelbelastning, kan det skyldes faktorer som verktøyslitasje og urimelige skjæreparametere, og den må justeres umiddelbart. Samtidig bør man være oppmerksom på lyd og vibrasjon i prosesseringsprosessen. Unormale lyder og vibrasjoner kan indikere at det er et problem med maskinverktøyet eller skjæreverktøyet. Under prosesseringsprosessen må også prosesseringskvaliteten tas prøver av og inspiseres, for eksempel ved å bruke måleverktøy for å måle prosesseringsstørrelsen og observere overflatekvaliteten på prosesseringen, og raskt oppdage problemer og iverksette tiltak for å forbedre dem.

 

IX. Inspeksjon
(A) Bruk av flere inspeksjonsmetoder
Inspeksjon er det siste stadiet i hele prosesseringsflyten og er også et avgjørende skritt for å sikre produktkvalitet. Under inspeksjonsprosessen må flere inspeksjonsmetoder brukes. For inspeksjon av dimensjonsnøyaktighet kan måleverktøy som skyvelære, mikrometer og trekoordinatmåleinstrumenter brukes. Skyvelære og mikrometer er egnet for å måle enkle lineære dimensjoner, mens trekoordinatmåleinstrumenter kan måle de tredimensjonale dimensjonene og formfeilene til komplekse deler nøyaktig. For inspeksjon av overflatekvalitet kan en ruhetsmåler brukes til å måle overflateruheten, og et optisk mikroskop eller et elektronisk mikroskop kan brukes til å observere overflatens mikroskopiske morfologi, og kontrollere om det er sprekker, porer og andre defekter.

 

(B) Kvalitetsvurdering og tilbakemelding
I henhold til inspeksjonsresultatene vurderes produktkvaliteten. Hvis produktkvaliteten oppfyller designkravene, kan det gå videre til neste prosess eller pakkes og lagres. Hvis produktkvaliteten ikke oppfyller kravene, må årsakene analyseres. Det kan skyldes prosessproblemer, verktøyproblemer, maskinverktøyproblemer osv. under prosesseringsprosessen. Tiltak må iverksettes for å forbedre, for eksempel justering av prosessparametere, utskifting av verktøy, reparasjon av maskinverktøy osv., og deretter bearbeides delen på nytt til produktkvaliteten er kvalifisert. Samtidig må inspeksjonsresultatene mates tilbake til den forrige prosesseringsflyten for å gi et grunnlag for prosessoptimalisering og kvalitetsforbedring.

 

X. Sammendrag
Prosesseringsflyten for høyhastighets presisjonsdeler i maskineringssentre er et komplekst og strengt system. Hvert trinn, fra produktanalyse til inspeksjon, er sammenkoblet og gjensidig påvirkende. Bare ved å forstå betydningen og operasjonsmetodene til hvert trinn grundig, og ved å være oppmerksom på sammenhengen mellom trinnene, kan høyhastighets presisjonsdeler behandles effektivt og med høy kvalitet. Praktikanter bør samle erfaring og forbedre prosesseringsferdighetene sine ved å kombinere teoretisk læring og praktisk drift under læringsprosessen for å møte behovene til moderne produksjon for høyhastighets presisjonsdelbehandling. Samtidig, med den kontinuerlige utviklingen av vitenskap og teknologi, oppdateres teknologien til maskineringssentre kontinuerlig, og prosesseringsflyten må også kontinuerlig optimaliseres og forbedres for å forbedre prosesseringseffektiviteten og kvaliteten, redusere kostnader og fremme utviklingen av produksjonsindustrien.