Sfide strategiche multiasse nella lavorazione CNC di superfici complesse
Nella progettazione di parti strutturali aerospaziali, impianti medici e apparecchiature di comunicazione di fascia alta, superfici libere Questi tipi di componenti sono sempre più diffusi nella lavorazione tradizionale a tre assi, che affronta punti critici quali l'interferenza dell 'utensile, la lunghezza a mensola e la difficoltà di controllo di residui di superficie, attraverso il controllo collaborativo di una posizione spaziale a cinque assi può ridurre significativamente le forze di taglio, migliorare l'integrità della superficie e accorciare il ciclo di produzione. Tuttavia, la strategia multi-asse non è una semplice sovrapposizione di coordinate, ma coinvolge l'elusione cinematica della singolarità, l'ottimizzazione della postura dell 'utensile, il bilanciamento del tasso di rimozione dei materiali del progetto di sistema per l'approvvigionamento tecnico e gli ingegneri di ricerca e sviluppo, la valutazione della capacità multiasse del fornitore non può solo guardare la quantità di attrezzature, ma anche approfondire la logica di pianificazione del percorso e i dati di verifica del processo.
Cinque assi di collegamento e logica di base per la pianificazione del percorso
La macchina a cinque assi (di solito guidata linearmente da tre assi più due assi di rotazione) consente all 'asse utensile di ruotare rispetto al pezzo in lavorazione, mantenendo sempre un angolo di taglio migliore per superfici complesse, la strategia di patchway tradizionale contiene principalmente le seguenti tre modalità, la logica di fondo determina la precisione e l'efficienza delle parti finali.
Fusione cicloide (Trocanoidal Milling) con trattamento di area ripida
Le strade tradizionali a spirale o radiale del coltello sono soggette a "effetto radice del coltello" quando l'alimentazione radiale grande e piccola è profonda, con conseguente strada del coltello cicloide del coltello srotolamento attraverso un design ad alta velocità di laminazione, rendendo uniforme la quantità di taglio per unità di superficie dell 'utensile e riducendo notevolmente lo spessore di taglio a punto. Quando si lavora con la parte inferiore della camera profonda o la parete laterale verticalmente ripida, il mandrino inclinabile a cinque assi consente all 'utensile di partecipare al taglio con una maggiore area di contatto, evitando lo stress laterale ed efficacemente evitando interferenze geometriche, una strategia che è particolarmente importante nella lavorazione di leghe di titanio e leghe ad alta temperatura.
Metodo del punto e della superficie (Surface Drive)
Punto-driven metodo basato sulla griglia modello discreto generazione di punti, adatto per topologia complessa ma non rigorosi requisiti di continuità della superficie delle parti strutturali, velocità di calcolo veloce, facile da verificarsi rischio di superficie guidato legge lungo la superficie modello di progettazione direzione normale della superficie genera coltello strada, può garantire che la quantità di materiale rimanente della superficie. Il controllo preciso (Scallop Height) è la strategia preferita per le parti di superficie ad alta precisione come le pale dei profili alari aeronautici, gli stampi ottici e altre parti di superficie nella produzione effettiva, spesso è necessario combinare i due metodi nel software CAM, l'area liscia dell 'uso di trazione di superficie e la parte inferiore della camera profonda con morsetti guidati da punti.
Bilanciamento ingegneristico del rapporto di rimozione del materiale e ottimizzazione della postura del coltello
Il vantaggio principale della lavorazione multiasse è la "libertà di gesto", ma non quanto più flessibile ed efficiente è la pratica di ingegneria, è necessario concentrarsi sui seguenti parametri:
- Cos'è Tilt Angle?Solitamente fissato a 30 °-60 ° tra l'inclinazione è troppo piccola, la sospensione utensile, le vibrazioni aumentate, la rugosità superficiale peggiorata; obliquità è troppo grande, impugnatura impatto rischio per lega di alluminio, 50 ° inclinazione spesso può ottenere un migliore finitura superficiale e equilibrio di forza di taglio; per materiali in acciaio, si consiglia di controllare a circa 30 ° per migliorare la rigidità.
- Lunghezza del coltello e portata.Cinque assi consentono l'uso di coltelli corti, impugnatura lunga, punto di taglio lontano dal centro di rotazione, ridurre la sporgenza radiale e controllare il rapporto di sporgenza a 1,5: 1, può aumentare significativamente la frequenza intrinseca del sistema, evitare fluttuanti (Chatter) causato da increspature superficiali.
- velocità sincronizzata.Quando il collegamento multiasse, la velocità di avanzamento dei cinque assi deve essere strettamente sincronizzata se l'albero di rotazione è lento rispetto all 'asse lineare, causerà una striscia "di coltello" sulla superficie; al contrario, è facile produrre un arresto di emergenza eccessiva flessione, con conseguente micro-crack superficiale nel software CAM, il modulo "Ottimizzazione cinematica" è fondamentale, può regolare la distribuzione della velocità dell' albero in tempo reale, evitare di superare il limite di inserimento della macchina.
Diversi tipi di utensili influenzano la qualità delle curve
La selezione dell 'utensile determina direttamente il residuo e l'efficienza di elaborazione del coltello a sfera (Ball Nose) è lo standard nella lavorazione di superficie, ma la sua area di contatto varia con il raggio, con conseguente molto basso tasso di rimozione della punta dell' area per risolvere questo problema, l'industria generalmente utilizza i seguenti due miglioramenti.
| Tipologie di coltelli | Adattabilità delle superfici | Tasso di rimozione dei materiali | Controllo della rugosità superficiale. | Scenario di applicazione tipico |
|---|---|---|---|---|
| Coltello da ballo standard | Ottima (copertura totale) | Bassa efficienza (punta scarsa) | alto (senza coltello) | superfici organiche complesse, modellazioni di finitura |
| V-Coltello/Testa | Buono (da trattare a livello locale) | di alto livello (contatto) | dentro (necessita di correzioni) | Costruzione di aerei a mezza altezza |
| Coltello a forma di v | Media (solo locale) | Alto (sotto un determinato punto di vista) | generalmente | Pulisci il fondo profondo |
Per la produzione di massa efficiente, l'uso di coltello a V di grande diametro per la sgrossatura e la finitura, e poi con un puntale di piccolo diametro per la pulizia dell 'angolo e la finitura, è la classica "strategia di doppio-coltello" che può utilizzare l'alta velocità di rimozione di utensili di grandi dimensioni, ma anche garantire l'accuratezza dimensionale dell' angolo acuto tramite piccoli utensili, in genere può ridurre il tempo di lavorazione totale del 30%-40%.
Impostazione dei parametri chiave di processo e soppressione delle vibrazioni
La vibrazione (volo) nella lavorazione multiasse è il principale killer della qualità della superficie, gli ingegneri devono basare i parametri sulla rigidità dinamica del sistema utensile-pezzo da lavorare, in generale, la velocità del mandrino è impostata a 12000 - 15000 giri/min, ogni dente è 0,1 - 0,2 mm di avanzamento, la maggior parte dell 'area di risonanza se la superficie appare ondulazione periodica, dovrebbe immediatamente ridurre la velocità del mandrino o regolare ogni dente, piuttosto che solo modificare l'avanzamento del coltello. Anche la scelta dell 'angolo anteriore dell' utensile (Rake Angle) è fondamentale: l'angolo frontale positivo contribuisce alla rimozione del truciolo, riduce la forza di taglio ed è adatto per materiali morbidi come alluminio e rame, mentre l'angolo anteriore negativo o nullo offre una maggiore rigidità per materiali difficili da lavorare come l'acciaio inossidabile.
Criteri di accettazione della qualità della superficie e metodi di prova
Gli acquirenti per l'accettazione di parti complesse di superficie, non possono fare affidamento solo sull 'ispezione visiva della superficie deve stabilire un sistema di accettazione quantizzato:
- Misurazione a tre coordinate (CMM)·Utilizzando un morsetto o una testina laser per la scansione della superficie, per valutare le tolleranze di livello per superfici inferiori a Ra 0,8 μ m, la densità di punto CMM deve essere ≥ 5 punti/mm ² per catturare con precisione piccole deviazioni, concentrandosi sul rilevamento di una differenza di dimensione in un 'ampia area di variazione di curvatura.
- La rugosità superficialeCampionando in verticale nella direzione di taglio, valutare il valore di Ra richiede una distinzione tra "la rugosità del processo" e "i difetti microscopici del materiale stesso", quest 'ultimo deve essere giudicato con assistenza microscopica Ra 0,4 μ m, che di solito richiede un margine di finitura di 0,05 - 0,1 mm e l'uso di una strategia di finitura ad alta velocità o di fresatura.
- Verifica di interferenza·Chiedere ai fornitori di fornire immagini analogiche post-elaborazione del codice NC che dimostrino l'assenza di collisioni fisiche di manici e maschere con un minimo di taglio di 0,01 mm è una prova fondamentale per valutare le capacità del software CAM e la rigore di processo.
Domande ricorrenti (FAQ)
Rispetto alla lavorazione a cinque assi, qual è il vantaggio in termini di costi?
Sebbene i dispositivi a cinque assi e gli utensili siano costosi, la riduzione significativa del tempo di lavoro per pezzo Per le parti caratterizzate da cavità profonda e angoli multipli, il Five Axis può ridurre il numero di morsetti (elaborazione multistrato in una singola cartella), ridurre l'errore cumulativo dovuto al posizionamento secondario e i costi di serraggio nella produzione in serie, l'elevata flessibilità dei cinque assi aiuta a bilanciare la produzione multi-varietà e migliorare l'utilizzo complessivo della capacità.
Come determinare se la strada multi-asse del fornitore è ragionevole ed evitare il "falso cinque assi"?
"Falso a cinque assi" si riferisce all 'uso di una macchina utensile a cinque assi per la lavorazione a tre assi, o semplicemente l'albero di rotazione come il quinto asse e la mancanza di logica di collegamento richiede al fornitore di fornire un registro di post-elaborazione del software CAM, per osservare se il codice G contiene più assi S (velocità di rotazione) e X/Y/Z e A/B/C assi interpolazioni sincronizzate, allo stesso tempo chiedendo se è stato un' analisi di ottimizzazione del gesto utensile, può spiegare la scelta di una particolare inclinazione dell 'area. Un vero processo multiasse richiede un 'ottimizzazione globale combinando il modello del pezzo in lavorazione, il magazzino utensili e i vincoli cinematici della macchina.
Nella lavorazione di superfici complesse in lega di titanio, a quali rischi di processo dovrebbe prestare particolare attenzione?
La scarsa conduttività termica del titanio, l'accumulo facile del calore di taglio, con conseguente usura rapida dell 'utensile e persino il "coltello appiccicoso" rendono la rottamazione delle parti deve utilizzare un liquido di taglio ad alto flusso per il raffreddamento e controllare rigorosamente il carico del mandrino dell' utensile in metallo duro rivestito e l'angolo anteriore deve essere grande per ridurre il processo di forza di taglio utilizzando la combinazione di utensili di grandi dimensioni, multilama e diametro ridotto, per mantenere basse velocità di avanzamento, evitando l'utensile e l'accettazione della superficie di attrito lavorata deve aumentare la registrazione di durata dell 'utensile per garantire la coerenza del volume.
Qual è la dimensione minima caratteristica? è possibile evitare il rilevamento dei difetti?
Nella lavorazione a cinque assi convenzionale della lega di alluminio, la dimensione caratteristica minima può solitamente raggiungere un raggio di 0,5 mm attraverso una strategia di sovrapposizione ragionevole del percorso del coltello (Overlap 5%-10%) con un 'alta velocità di rotazione del mandrino, può essere raggiunta nessuna rottura teorica, ma "nessuna rottura" è un processo dinamico, che deve essere combinato con la velocità di rimozione del materiale e i requisiti di finitura superficiale per i requisiti di finitura estremamente elevati (ad esempio, i componenti) e può essere necessario un aumento del processo ottico di lucidatura piuttosto che si basa semplicemente sul processo di taglio.
Come garantire la coerenza dei pezzi multiasse nella produzione di massa?
Coerenza dipende dalla precisione di ripetizione del montaggio, monitoraggio del valore di compensazione dell 'utensile e la stabilità del programma CAM deve stabilire un sistema di gestione della vita dell' utensile, ogni N parte di lavorazione viene sostituita o riaffilata automaticamente e misurare il valore di compensazione richiede l'uso di una maschera di superficie di precisione o di adsorbimento a vuoto, riducendo l'interferenza umana al 100% prima della spedizione alla dimensione critica dell 'ispezione completa e mantenendo i dati della CMM. con un sistema di controllo del processo perfetto fabbrica, la fluttuazione dimensionale del volume può essere stabile entro ± 0,02 mm.
Conclusioni e suggerimenti d'azione
Multiasse CNC lavorazione di superfici complesse è un 'ingegneria dei sistemi che coinvolge l'accoppiamento profondo di utensili, macchine utensili, strategie CAM e scienza dei materiali. Come l'acquisto della tecnologia o ingegnere di ricerca e sviluppo, non solo dovresti prestare attenzione alla quantità di apparecchiature, ma dovresti anche esaminare le capacità di pianificazione del percorso utensile del fornitore, esperienza di controllo delle vibrazioni e sistema di tracciabilità della qualità. Con 72 macchine CNC multiasse che supportano la precisione di ± 0,01 mm e la finitura superficiale Ra0,4 μ m, ShowyMetal offre un servizio completo, dalla raccomandazione DFM al controllo della conformità in serie Se avete problemi di lavorazione complessi di parti di superficie, inviate i vostri disegni 3D e requisiti tecnici, il nostro team di ingegneri personalizza la vostra strategia di strip road e le soluzioni rapide.
