Mit dem Ziel, die Probleme der schwierigen Bearbeitung räumlicher Bogenflächen, vieler Bearbeitungselemente, hoher Bearbeitungsgenauigkeit und hoher Anforderungen an die Oberflächenrauheit bei der Abdeckungsbearbeitung zu lösen, wird durch die Analyse von Werkzeugmaschinensystemen, Teileherstellbarkeit, Bearbeitungswerkzeugen und Programmiermethoden eine Formel für die Bearbeitung erstellt Bearbeitungszentrum wurde formuliert. Der Prozessimplementierungsplan stellt die Anwendungsweise von Kugelkopfwerkzeugen bei der Bearbeitung der gekrümmten Oberfläche des Gehäuseraums vor.
1 Vorwort
Der Deckel dient im Allgemeinen als Dichtung. Vor dem Zusammenbau muss es Gas-, Wasser- und anderen Drucktests unterzogen werden, um sicherzustellen, dass das Produkt nicht ausläuft und die Luftdichtheit bei der Montage und Verwendung gewährleistet ist. Bei den meisten davon handelt es sich um integrale Gussteile oder Schweißteile mit komplexen Formen und vielfältigen Strukturen. Variabel, unterschiedliche Größen, hohlraumförmiger Innenraum, dünne und unebene Wände. In der Produktion und Fertigung gibt es nicht nur Lochsysteme, Dichtungsnuten und Ebenen mit hohen Präzisionsanforderungen, sondern auch viele speziell geformte Hohlkehlen, Noppen und unregelmäßig gekrümmte Flächen, die schwierig zu verarbeiten und herzustellen sind [1].
2 Teilstruktur- und Prozessanalyse
2.1 Teilestrukturanalyse
Der Deckel ist ein kastenförmiges Teil. Es handelt sich um ein halbgeschlossenes Polyeder mit ungleichmäßigen Hohlräumen und Innenwänden sowie meist unregelmäßigen Strukturen. Es wird hauptsächlich verwendet, um die Sauberkeit des Körpers sicherzustellen und die Geräusche zu reduzieren, die der Körper während der Arbeit erzeugt. Gleichzeitig kann es zur Verschönerung des Erscheinungsbildes beitragen. Bei der mechanischen Bearbeitung gibt es viele Bearbeitungselemente, ein großes Bearbeitungsvolumen und eine unregelmäßige Struktur, was den Prozess komplex macht [2].
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Abbildung 1 Prozessanforderungen abdecken
2.2 Prozessanalyse
Cover: Der Rohling ist ein massives Gusseisenteil mit strengen Anforderungen an die Oberflächenqualität, das Material ist schwer zu bearbeiten, das Werkzeug verschleißt schnell und es ist schwierig, räumlich gekrümmte Oberflächen zu bearbeiten. Die Abdeckungsteile sind in Abbildung 1 dargestellt. Auf der Rückseite des Flansches befinden sich linke und rechte Bögen, die in der Mitte durch 14-mm-Rippen getrennt sind. Links und rechts sind symmetrische Strukturen, wobei auf der Ober- und Unterseite jeweils eine Seite übrig bleibt. Der Oberflächenrauheitswert Ra=1.6μm.
2.3 Schwierigkeitsanalyse
Die Abdeckung ist ein kastenförmiges Teil. Das Material QT{{0}} ist Sphäroguss, der eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit aufweist. Es weist die Eigenschaften Verschleißfestigkeit, Vibrationsabsorption und Oxidationsbeständigkeit auf, seine Schneidleistung ist jedoch schlecht. Gemäß den Zeichnungsanforderungen muss die Rückseite des Anschlussflansches vollständig bearbeitet werden. Die Bögen sind links und rechts symmetrisch verteilt und in der Mitte durch Rippen getrennt. Die Bogenfläche wird senkrecht zur Werkzeugachse bearbeitet. Bei der Bearbeitung der gekrümmten Oberfläche müssen die geometrischen Abmessungen des Werkzeugs an den Oberflächenwerkzeugweg angepasst werden, um sicherzustellen, dass die Form der endgültigen gekrümmten Oberfläche den Prozessanforderungen entspricht. . Wie in Abbildung 1 dargestellt, beträgt die Dicke der Rippenplatte (16 ± 0.0 25) mm, (14 ± 0,02) mm und die Wurzelkehle R (82,5 ± 0,025) mm. Die Bearbeitungsgenauigkeit ist hoch und die Anforderungen an die Oberflächenqualität sind streng. Da die Rückseite des Flansches durch Rippen getrennt ist, kommt es bei der Verwendung eines Dreiseitenfräsers oder einer Drehmaschine zu Störungen, die eine Bearbeitung unmöglich machen [3].
3. Prozessablauf und CNC-Bearbeitungsmethoden
3.1 Verarbeitungsmethoden
Obwohl es sich bei der Bogenfläche dieses Teils um eine Rotationsfläche handelt, handelt es sich in Form und Struktur um kastenförmige Teile (siehe Abbildung 2), sodass es nicht zum Drehen von Werkzeugmaschinen geeignet ist. Die Rückseite des Flansches ist durch drei Rippen getrennt, mit abgerundetem Wurzelübergang. Die Rückseiten- und Vorderseiten erfordern eine hohe Maßhaltigkeit und Oberflächenrauheit und können auf dreiachsigen und mehrachsigen Fräsmaschinen bearbeitet werden. Da sich bei der mehrachsigen Bearbeitung die gegenseitigen Positionen von Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung jederzeit ändern, kann die gesamte Bearbeitung in einer Aufspannung durchgeführt werden, um optimale Bearbeitungsbedingungen zu erzielen. Allerdings sind die Anschaffungs- und Softwarekosten viel höher als bei Dreiachsern, die Wartungs- und Instandhaltungskosten sind zu hoch und auch die Anforderungen an die Bedienfähigkeiten der Bediener sind hoch, was zu hohen Arbeitskosten führt. Bei der dreiachsigen Werkzeugmaschine bleibt der Werkzeugachsenvektor unverändert und wird in der Normalenebene der Z-Achse bearbeitet. Durch den Einsatz von Gestängebeschlägen kann die räumliche Oberflächenbearbeitung vervollständigt und eine bessere Systemsteifigkeit erreicht werden. Da dieses Produkt in großen Mengen und in kleinen Chargen hergestellt wird, ist keine individuelle Anpassung der Werkzeuge erforderlich. Die Produktionsanforderungen dieses Produkts können durch die Verwendung vorhandener universeller gleichhoher Pads und nach unten gerichteter Druckplatten zum Positionieren und Spannen erfüllt werden. Nach der Messung des Fräskopfes der Maschine vor Ort und der Analyse der Gehäuseverarbeitungsfaktoren kann mit einem Kugelfräser eine gekrümmte Oberflächenverrundung in der ZY-Ebene entlang der Z-Achsenrichtung erzeugt werden, um eine bessere Oberfläche zu erhalten Verarbeitungsgenauigkeit, Qualität und Effizienz. Und das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.
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Abbildung 2 Abdeckung leer
3.2 Werkzeugkonzept
Die Auswahl von Werkzeugen und die Bestimmung der Zerspanungsmenge sind wichtige Inhalte in der CNC-Bearbeitungstechnik. Sie wirken sich nicht nur auf die Bearbeitungseffizienz von CNC-Werkzeugmaschinen aus, sondern wirken sich auch direkt auf die Bearbeitungsqualität aus und verändern gleichzeitig die gesamten Bearbeitungskosten. In Kombination mit den Eigenschaften der Werkzeugmaschine, der Leistung des Werkstückmaterials, den Spann- und Prozessanforderungen werden dreiseitige Kantenfräser, Schaftfräser und Kugelfräser für die Bearbeitung ausgewählt. Da die drei Rippenabschnitte auf der Rückseite des Flansches gleichmäßig im 90-Grad-Abstand angeordnet sind, bleibt beim Hinterfräsen mit einem dreiseitigen Kantenfräser viel Rückstand an der Rippenwurzel, und der Schaftfräser kann dies tun Wird verwendet, um alle Rippen entlang der Bogenrichtung zu bearbeiten. Die Wurzelbogenfläche ist eine dreidimensionale Fläche, die von unten nach oben geformt ist. Für das Interpolationsfräsen sollte ein Kugelkopfwerkzeug mit einem Radius verwendet werden, der kleiner oder gleich dem minimalen Krümmungsradius der Oberfläche ist. Es wird gemessen, dass der Rand von 6 mm auf einer Seite des Rohlings groß ist. Um die Steifigkeit und Effizienz der Bearbeitung sicherzustellen, sind die in Abbildung 3 gezeigten Spezifikationen φ20 mm × 80 mm × 150 mm × 4F (YT) Schaftfräser und R10 mm × 80 mm × 150 mm (YT) Kugelkopffräser. Messer.
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Abbildung 3 Schaftfräser (unten) und Kugelfräser (oben)
3.3 Schnittplan
Im Schneidprozess wird je nach den tatsächlichen Bearbeitungsbedingungen des Werkstücks das Gleichlauffräsen von unten nach oben verwendet, um die Genauigkeit und Oberflächenrauheit der abgerundeten gekrümmten Oberfläche sicherzustellen. Separate Werkzeugstartpunkte und Werkzeugsollpunkte. Unter der Voraussetzung der Gewährleistung der Sicherheit sollte der Startpunkt des Werkzeugs so nah wie möglich am Werkstück liegen, um den Leerlauf des Werkzeugs zu reduzieren, den Vorschubweg zu verkürzen und Ausführungszeit während des Bearbeitungsprozesses zu sparen. Da der Rohlingsrand groß ist, sollte die zyklische Bearbeitungsmethode verwendet werden, um der Reihe nach zu fräsen, wie in Abbildung 4 gezeigt, wobei der Rand schrittweise in YZ-Richtung entfernt wird und ein Rand von 0,2 mm für die Endbearbeitung verbleibt. Während dieser Zeit ist zu beachten, dass die Vorschub- und Rückzugspunkte senkrecht zur Richtung der Z-Achse liegen müssen. Die Vorschubgeschwindigkeit kann nicht „G0“ und der Befehl „G0“ sein Es sollte vermieden werden, dass sich „Y und Z“ gleichzeitig bewegen.
Die Werkzeugschneideparameter werden ausgewählt: φ20mm Schaftfräser. Das Werkzeugmaterial unterstützt eine Lineargeschwindigkeit vc von 90~120m/min, eine Rückschnittmenge ap von 0,3~2 mm und einen Vorschub fz von 0,07~0,3 mm/z.
R10mm×80mm×150mm (YT) Kugelfräser, das Werkzeugmaterial unterstützt eine lineare Geschwindigkeit vc von 120~150 m/min, Hintereingriff ap von 0,3–0,8 mm und Vorschub fz von 0,11–0,18 mm/z.
Da es sich bei dem Rohling um einen massiven Guss handelt, der durch den Gussprozess beeinträchtigt wird, kann die Oberfläche des Rohlings gelegentlich harte Stellen, Poren und Sandeinschlüsse aufweisen. Um Qualitätsrisiken zu reduzieren und die Schnittstabilität sicherzustellen, wurden nach der Fehlerbehebung und Überprüfung des Teststücks die endgültigen Schnittparameter des φ20-mm-Schaftfräsers als vc=92m/min, n=1465r/ ausgewählt. min, ap=1.5mm, fz=0.07mm/z, vf =410mm/min; Die Schnittparameter des R10-mm-Kugelschaftfräsers werden als vc=130m/min, n=2070r/min, ap=0.5 mm, vf=228mm/min ausgewählt. Nach der Bearbeitung von 12 Teilen in einer Charge mit den oben genannten Schnittparametern sind die Bearbeitungsqualität und Stabilität gut und das Werkzeug langlebig.
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Abbildung 4: Werkzeugweg
3.4 Programmierung
Basierend auf den geometrischen Abmessungen der Teilezeichnung werden die Laufbahndaten des Werkzeugzentrums berechnet. Da sich die Bogenoberfläche in der YZ-Ebene befindet, ist es bei Verwendung eines Kugelfräsers erforderlich, die Koordinaten des Kontaktpunkts zu berechnen und das R82,5-mm-Bogenfräsen durch Punktnäherung abzuschließen. Das ultimative Ziel der numerischen Berechnung besteht darin, alle relevanten Positionskoordinatendaten zu erhalten, die für die Programmierung erforderlich sind. Berechnen Sie die Y- und Z-Koordinatenwerte mithilfe trigonometrischer Funktionen gemäß Abbildung 5: Y=Rcos , Z=Rsin .
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Abbildung 5 Prinzip der Koordinatenberechnung
Legen Sie beim Programmieren des Heidenhain-CNC-Programms Q1=17 als Startwinkel, Q2=0.1 als Winkelinkrement, Q3=+76.5 als Endwinkel und Q{{5} fest. }.5 (R=82.5+10) als Bogenradius, Q1=Q1 +Q2 fügt eine Variable für den Winkel hinzu. Nach der Kompilierung des Programms muss die Programmfunktion überprüft werden, bevor es offiziell zur Produktion und Verarbeitung verwendet wird. In besonderen Fällen ist auch eine Probebearbeitung der Teile erforderlich. Entsprechend den Inspektionsergebnissen wird das Programm geändert und angepasst und häufig wiederholt, bis ein Programm erhalten wird, das die Verarbeitungsanforderungen vollständig erfüllt.
56 TOOLCALL „D20-QTD“ Z S500
57L Z+100 R0 FMAX
58L X-50 Y-150 R0 FMAX
59L Z+26R0 FMAX
60 L X+32 R0 F1000
61 L Y-88.771
62 FN 0:Q1 =+17; Startwinkel
63 FN 0:Q2 =+0.1; Winkelinkrement
64 FN 0:Q3 =+76.5; Endwinkel
65 FN 0:Q4 =+92.5; Bogenradius
66 FN 0:Q5 =+0
67 FN 0:Q6 =+0
68 LBL.2
69 Q1=Q1+Q2; Winkel nimmt variabel zu
70 Q5=Q4×COS Q1; Schleifenberechnung des Y-Werts
71Q6=Q4×SIN Q1; Schleifenberechnung des Z-Werts
72 L Y-Q5 Z+Q6 R0 F1000
73 FN 12: IF+Q1LT+Q3 GOTO LBL 2; Schleifenurteil
74L Y-21 Z+90.085
75L Z+100 FMAX; Messerrückzug
76 M0
4 Debugging, Verarbeitung und Inspektion
Der Bearbeitungsursprung der Oberflächenverrundung im Programm ist die Mitte des Flansches, d. h. X{{0}}, Y0 und Z0 in G54 liegen auf der Oberseite des Flansches . Nachdem Sie den Kantenfinder zur Zentrierung in X- und Y-Richtung verwendet haben, geben Sie die mechanischen Koordinaten in das entsprechende G54 ein. Nachdem der Z-Richtungsdorn oder das Referenzmesser auf den Außenkreis des Flansches passt, berechnen Sie den Z-Wert und geben ihn in G54 ein. Lassen Sie die Werkzeugmaschine vor der Bearbeitung trocken laufen, um die Korrektheit der Werkzeugbewegungsbahn zu überprüfen. Während des Debuggens können die Spindelgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit während der Bearbeitung entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst werden (siehe Abbildung 6 für den Bearbeitungsprozess), um die beste Schnittleistung zu erzielen. Nachdem das erste Stück fertiggestellt ist, wird es an ein Drei-Koordinaten-Messgerät geschickt, um lineare Abmessungen, geometrische Toleranzen und Oberflächenrauheit zu messen. Die Testergebnisse entsprechen den Prozessanforderungen.
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Abbildung 6 Oberflächenverrundungsverarbeitung
5. Schlussfolgerung
Durch den speziellen Einsatz von Kugelfräsern konnte nach vielen Versuchen und Tests schließlich der Prozessplan für die Bearbeitung der Abdeckfläche festgelegt werden, wodurch das Problem der schwierigen Bearbeitung der Bogenfläche des Abdeckraums, vieler Bearbeitungselemente, hoch erfolgreich gelöst wurde Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit. Strenge Anforderungen und andere schwierige Probleme. Es stellt die Korrektheit der Umschlagverarbeitung sicher, verbessert die Kontrollierbarkeit und Stabilität der Verarbeitungsqualität und schafft letztendlich Möglichkeiten für die Massenproduktion. Gleichzeitig weist diese Methode eine breite Praktikabilität auf und kann Hilfe und Referenz für ähnliche Anwendungen der Oberflächenbearbeitung bieten.
