Познавате ли процеса на високоскоростна прецизна обработка на детайли в обработващ център?

Анализ на потока на обработка на високоскоростни прецизни детайли в обработващи центрове

I. Въведение
Обработващите центрове играят ключова роля в областта на високоскоростната прецизна обработка на детайли. Те управляват машинните инструменти чрез цифрова информация, което им позволява автоматично да изпълняват зададените задачи за обработка. Този метод на обработка може да осигури изключително висока точност на обработка и стабилно качество, лесен е за реализиране на автоматизирана работа и има предимствата на висока производителност и кратък производствен цикъл. Същевременно, той може да намали количеството използвано технологично оборудване, да отговори на нуждите от бързо обновяване и подмяна на продукти и е тясно свързан с CAD, за да се постигне трансформация от проект до крайни продукти. За обучаващите се, изучаващи потока на обработка на високоскоростни прецизни детайли в обработващи центрове, е от голямо значение да разберат връзките между всеки процес и значението на всяка стъпка. Тази статия ще разгледа подробно целия поток на обработка от анализа на продукта до инспекцията и ще го демонстрира чрез конкретни случаи. Материалите за корпуса са двуцветни плоскости или плексиглас.

 

II. Анализ на продукта
(A) Получаване на информация за състава
Анализът на продукта е отправната точка на целия процес на обработка. На този етап е необходимо да получим достатъчно информация за състава. За различните видове части източниците на информация за състава са обширни. Например, ако става въпрос за детайл от механична конструкция, трябва да разберем нейната форма и размер, включително данни за геометрични размери като дължина, ширина, височина, диаметър на отвора и диаметър на вала. Тези данни ще определят основната рамка за последваща обработка. Ако става въпрос за детайл със сложни извити повърхности, като например лопатка на авиационен двигател, са необходими точни данни за контура на извити повърхности, които могат да бъдат получени чрез съвременни технологии като 3D сканиране. Освен това, изискванията за толеранс на частите също са ключова част от информацията за състава, която определя диапазона на точност на обработка, като например толеранс на размерите, толеранс на формата (кръглост, праволинейност и др.) и толеранс на положение (паралелност, перпендикулярност и др.).

 

(Б) Определяне на изискванията за обработка
Освен информацията за състава, изискванията за обработка също са във фокуса на анализа на продукта. Това включва материалните характеристики на частите. Свойствата на различните материали, като твърдост, жилавост и пластичност, ще повлияят на избора на технология за обработка. Например, обработката на части от легирана стомана с висока твърдост може да изисква използването на специални режещи инструменти и параметри на рязане. Изискванията за качество на повърхността също са важен аспект. Например, изискването за грапавост на повърхността е такова, че за някои високопрецизни оптични части може да се изисква грапавостта на повърхността да достигне нанометрово ниво. Освен това има и някои специални изисквания, като например устойчивост на корозия и износоустойчивост на частите. Тези изисквания могат да изискват допълнителни процеси на обработка след обработка.

 

III. Графичен дизайн
(A) Основа на проектиране, базирана на анализ на продукта
Графичният дизайн се основава на подробен анализ на продукта. Вземайки за пример обработката на печати, първо, шрифтът трябва да се определи според изискванията за обработка. Ако е официален печат, може да се използва стандартният шрифт Song или имитация на шрифт Song; ако е художествен печат, изборът на шрифт е по-разнообразен и може да бъде шрифт на печат, канцеларски шрифт и др., които имат художествено значение. Размерът на текста трябва да се определи според общия размер и предназначение на печата. Например, размерът на текста на малък личен печат е сравнително малък, докато размерът на текста на официален печат на голяма компания е сравнително голям. Видът на печата също е от решаващо значение. Има различни форми, като кръгла, квадратна и овална. Дизайнът на всяка форма трябва да вземе предвид разположението на вътрешния текст и шарките.

 

(Б) Създаване на графики с помощта на професионален софтуер
След определяне на тези основни елементи, е необходимо да се използва професионален софтуер за графичен дизайн, за да се създадат графики. За прости двуизмерни графики може да се използва софтуер като AutoCAD. В този софтуер контурът на детайла може да бъде точно начертан и да се зададат дебелината, цветът и т.н. на линиите. За сложни триизмерни графики е необходимо да се използва софтуер за триизмерно моделиране като SolidWorks и UG. Този софтуер може да създава модели на части със сложни извити повърхности и твърди структури, и може да извършва параметричен дизайн, улеснявайки модифицирането и оптимизирането на графики. По време на процеса на графичен дизайн е необходимо да се вземат предвид и изискванията на последващата технология за обработка. Например, за да се улесни генерирането на траектории на инструментите, графиките трябва да бъдат разумно наслоени и разделени.

 

IV. Планиране на процесите
(A) Планиране на стъпките за обработка от глобална перспектива
Планирането на процеса е да се определи разумно всяка стъпка от обработката от глобална гледна точка, базирана на задълбочен анализ на външния вид и изискванията за обработка на детайла. Това изисква да се вземат предвид последователността на обработка, методите на обработка, както и използваните режещи инструменти и приспособления. За части с множество характеристики е необходимо да се определи коя характеристика да се обработи първо и коя по-късно. Например, за част с отвори и равнини, обикновено равнината се обработва първо, за да се осигури стабилна референтна повърхност за последваща обработка на отвори. Изборът на метод на обработка зависи от материала и формата на частта. Например, за обработка на външни кръгли повърхности може да се избере струговане, шлайфане и др.; за обработка на вътрешни отвори може да се приложи пробиване, разпробиване и др.

 

(Б) Избор на подходящи режещи инструменти и приспособления
Изборът на режещи инструменти и приспособления е важна част от планирането на процеса. Съществуват различни видове режещи инструменти, включително стругови инструменти, фрезови инструменти, свредла, пробивни инструменти и др., като всеки тип режещ инструмент има различни модели и параметри. При избора на режещи инструменти трябва да се вземат предвид фактори като материала на детайла, точността на обработка и качеството на обработваната повърхност. Например, режещи инструменти от високоскоростна стомана могат да се използват за обработка на части от алуминиеви сплави, докато за обработка на части от закалена стомана са необходими режещи инструменти от карбидна стомана или керамични режещи инструменти. Функцията на приспособленията е да фиксират детайла, за да осигурят стабилност и точност по време на процеса на обработка. Често срещаните видове приспособления включват тричелюстни патронници, четиричелюстни патронници и клещи с плоска челюст. За части с неправилни форми може да се наложи проектиране на специални приспособления. При планирането на процеса трябва да се изберат подходящи приспособления според формата и изискванията за обработка на детайла, за да се гарантира, че детайлът няма да бъде изместен или деформиран по време на процеса на обработка.

 

V. Генериране на път
(A) Внедряване на планиране на процесите чрез софтуер
Генерирането на траектории е процес на целенасочено планиране на процеса чрез софтуер. В този процес проектираните графики и планираните параметри на процеса трябва да бъдат въведени в софтуер за числено програмиране, като MasterCAM и Cimatron. Този софтуер ще генерира траектории на инструментите според входната информация. При генериране на траектории на инструментите трябва да се вземат предвид фактори като вида, размера и параметрите на рязане на режещите инструменти. Например, за фрезова обработка трябва да се зададат диаметърът, скоростта на въртене, скоростта на подаване и дълбочината на рязане на фрезовия инструмент. Софтуерът ще изчисли траекторията на движение на режещия инструмент върху детайла според тези параметри и ще генерира съответните G-кодове и M-кодове. Тези кодове ще насочват машинния инструмент към процеса.

 

(Б) Оптимизиране на параметрите на траекторията на инструмента
В същото време параметрите на траекторията на инструмента се оптимизират чрез задаване на параметри. Оптимизирането на траекторията на инструмента може да подобри ефективността на обработката, да намали разходите за обработка и да подобри качеството на обработката. Например, времето за обработка може да бъде намалено чрез регулиране на параметрите на рязане, като същевременно се гарантира точността на обработката. Разумната траектория на инструмента трябва да минимизира хода на празен ход и да поддържа режещия инструмент в непрекъснато движение на рязане по време на процеса на обработка. Освен това, износването на режещия инструмент може да бъде намалено чрез оптимизиране на траекторията на инструмента и животът му може да бъде удължен. Например, чрез приемане на разумна последователност на рязане и посока на рязане, може да се предотврати честото рязане навътре и навън по време на процеса на обработка, намалявайки въздействието върху режещия инструмент.

 

VI. Симулация на път
(A) Проверка за евентуални проблеми
След генериране на траекторията, обикновено нямаме интуитивно усещане за крайното ѝ представяне върху машинния инструмент. Симулацията на траектория е за проверка на евентуални проблеми, за да се намали процентът на брак при действителната обработка. По време на процеса на симулация на траектория обикновено се проверява ефектът върху външния вид на детайла. Чрез симулация може да се види дали повърхността на обработвания детайл е гладка, дали има следи от инструмент, драскотини и други дефекти. В същото време е необходимо да се провери дали има прерязване или подрязване. Прекаленото рязане ще доведе до по-малък размер на детайла от проектирания, което ще повлияе на производителността на детайла; подрязването ще направи размера на детайла по-голям и може да изисква вторична обработка.

 

(Б) Оценка на рационалността на планирането на процесите
Освен това е необходимо да се оцени дали планирането на процеса на траекторията е разумно. Например, необходимо е да се провери дали има неразумни завои, внезапни спирания и др. по траекторията на инструмента. Тези ситуации могат да причинят повреда на режещия инструмент и намаляване на точността на обработка. Чрез симулация на траекторията, планирането на процеса може да бъде допълнително оптимизирано и траекторията на инструмента и параметрите на обработка могат да бъдат коригирани, за да се гарантира, че детайлът може да бъде успешно обработен по време на действителния процес на обработка и че може да се осигури качеството на обработка.

 

VII. Изходен път
(A) Връзката между софтуера и машинния инструмент
Извеждането на траекторията е необходима стъпка за внедряване на програмиране за проектиране на софтуер върху машинния инструмент. То установява връзка между софтуера и машинния инструмент. По време на процеса на извеждане на траекторията, генерираните G и M кодове трябва да бъдат предадени на системата за управление на машинния инструмент чрез специфични методи за предаване. Често срещаните методи за предаване включват комуникация през сериен порт RS232, Ethernet комуникация и предаване през USB интерфейс. По време на процеса на предаване трябва да се гарантира точността и целостта на кодовете, за да се избегне загуба на код или грешки.

 

(Б) Разбиране на последващата обработка на траекторията на инструмента
За обучаващите се с професионален опит в областта на численото управление, изходната траектория може да се разбира като последваща обработка на траекторията на инструмента. Целта на последващата обработка е да се преобразуват кодовете, генерирани от общ софтуер за числено управление, в кодове, които могат да бъдат разпознати от системата за управление на конкретна машинна машина. Различните видове системи за управление на машинни инструменти имат различни изисквания за формата и инструкциите на кодовете, така че е необходима последваща обработка. По време на процеса на последваща обработка е необходимо да се направят настройки според фактори като модела на машинната машина и вида на системата за управление, за да се гарантира, че изходните кодове могат правилно да управляват машината за обработка.

 

VIII. Обработка
(A) Подготовка на машинния инструмент и задаване на параметри
След завършване на изхода на траекторията се влиза в етапа на обработка. Първо, машинният инструмент трябва да се подготви, включително да се провери дали всяка част от машината е нормална, например дали шпинделът, водещата релса и винтовият прът се движат гладко. След това, параметрите на машинния инструмент трябва да се зададат според изискванията за обработка, като скорост на въртене на шпиндела, скорост на подаване и дълбочина на рязане. Тези параметри трябва да съответстват на зададените по време на процеса на генериране на траекторията, за да се гарантира, че процесът на обработка протича съгласно предварително зададения път на инструмента. В същото време, детайлът трябва да бъде правилно монтиран върху приспособлението, за да се осигури точността на позиционирането му.

 

(Б) Мониторинг и коригиране на процеса на обработка
По време на процеса на обработка е необходимо да се следи работното състояние на машинния инструмент. Чрез екрана на машината промените в параметрите на обработка, като натоварване на шпиндела и сила на рязане, могат да се наблюдават в реално време. Ако се открие анормален параметър, като например прекомерно натоварване на шпиндела, това може да е причинено от фактори като износване на инструмента и неразумни параметри на рязане и е необходимо незабавно коригиране. Същевременно трябва да се обърне внимание на шума и вибрациите по време на процеса на обработка. Анормалните звуци и вибрации могат да показват, че има проблем с машинния инструмент или режещия инструмент. По време на процеса на обработка е необходимо да се вземат проби и да се проверява качеството на обработката, като например да се използват измервателни инструменти за измерване на размера на обработката и наблюдение на качеството на обработената повърхност, както и своевременно откриване на проблеми и предприемане на мерки за подобряване.

 

IX. Инспекция
(A) Използване на множество средства за проверка
Инспекцията е последният етап от целия технологичен процес и е ключова стъпка за осигуряване на качеството на продукта. По време на процеса на инспекция е необходимо да се използват множество средства за инспекция. За проверка на точността на размерите могат да се използват измервателни инструменти като шублери, микрометри и трикоординатни измервателни инструменти. Шублерите и микрометрите са подходящи за измерване на прости линейни размери, докато трикоординатните измервателни инструменти могат точно да измерват триизмерните размери и грешките във формата на сложни части. За проверка на качеството на повърхността може да се използва грапави измервател за измерване на грапавостта на повърхността, а оптичен или електронен микроскоп може да се използва за наблюдение на микроскопската морфология на повърхността, като се проверява дали има пукнатини, пори и други дефекти.

 

(Б) Оценка на качеството и обратна връзка
Според резултатите от инспекцията се оценява качеството на продукта. Ако качеството на продукта отговаря на проектните изисквания, той може да влезе в следващия процес или да бъде опакован и съхраняван. Ако качеството на продукта не отговаря на изискванията, е необходимо да се анализират причините. Това може да се дължи на проблеми с процеса, проблеми с инструментите, проблеми с машинните инструменти и др. по време на процеса на обработка. Необходимо е да се предприемат мерки за подобряване, като например регулиране на параметрите на процеса, подмяна на инструменти, ремонт на машинни инструменти и др., след което детайлът се обработва повторно, докато качеството на продукта бъде квалифицирано. В същото време резултатите от инспекцията трябва да се върнат обратно към предишния поток на обработка, за да се осигури основа за оптимизация на процеса и подобряване на качеството.

 

X. Обобщение
Процесът на обработка на високоскоростни прецизни части в обработващи центрове е сложна и строга система. Всеки етап, от анализа на продукта до инспекцията, е взаимосвързан и взаимно влияещ се. Само чрез задълбочено разбиране на значението и методите на работа на всеки етап и обръщане на внимание на връзката между етапите, високоскоростните прецизни части могат да бъдат обработвани ефективно и с високо качество. Обучаващите се трябва да натрупат опит и да подобрят уменията си за обработка, като комбинират теоретично обучение и практическа работа по време на учебния процес, за да отговорят на нуждите на съвременното производство за високоскоростна прецизна обработка на части. В същото време, с непрекъснатото развитие на науката и технологиите, технологията на обработващите центрове непрекъснато се актуализира и процесът на обработка също трябва непрекъснато да се оптимизира и подобрява, за да се подобри ефективността и качеството на обработката, да се намалят разходите и да се насърчи развитието на производствената индустрия.