Come lavorare parti a pareti sottili？

Le parti a parete sottile sono ampiamente utilizzate nel settore aerospaziale, nella scienza e tecnologia della difesa nazionale, nelle apparecchiature per l'energia nucleare, nella produzione automobilistica e in altri campi grazie alla loro struttura leggera e compatta, come il telaio distanziale complessivo, le nervature complessive delle ali, la piastra murale complessiva e le pale delle turbine dei motori aeronautici e altre parti a pareti sottili non generiche, la cui lavorazione si basa principalmente sul processo di fresatura.

Con il continuo sviluppo della tecnologia di produzione per promuovere l'efficienza della lavorazione delle parti a pareti sottili e la precisione della lavorazione continuano a migliorare. A causa dell'elevato tasso di rimozione della lavorazione delle parti a parete sottile, la rigidità dello stampaggio del pezzo è ridotta, nel processo di fresatura mediante la forza di fresatura il pezzo è soggetto a grandi deformazioni di lavorazione, nel coltello dopo la deformazione si verificherà un recupero elastico e quindi il fenomeno del coltello, per cui la larghezza di fresatura effettiva non è uguale al valore nominale, con conseguente riduzione della precisione di lavorazione e persino la qualità della lavorazione è difficile da garantire.

La deformazione delle parti a pareti sottili nel processo di lavorazione è un fattore importante che influisce direttamente sulla precisione della lavorazione, sulla qualità della lavorazione e sulla produttività del pezzo.

Pertanto, lo studio sulla previsione e sul controllo della deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili ha un grande significato pratico.

Classificazione dei pezzi e caratteristiche di lavorazione

Le parti a pareti sottili si riferiscono solitamente allo spessore della parete e al rapporto dimensionale assiale o radiale maggiore di 1/10 delle parti, a causa delle numerose parti a pareti sottili appartenenti a parti non standardizzate, nella definizione di parti a pareti sottili, il il rapporto tra lo spessore e la lunghezza della parete varierà, ma le parti a pareti sottili hanno una massa relativa bassa, un'elevata resistenza specifica, complessità strutturale e rigidità e altre caratteristiche deboli.

1. Classificazione delle parti a pareti sottili

Le parti a pareti sottili possono essere suddivise in forma, materiale e struttura. La forma può essere divisa in circolare, a conchiglia e a piatto piano; il materiale può essere suddiviso in lega di alluminio, lega di titanio e materiali compositi, ecc.; in base alla struttura può essere suddiviso nella classe del telaio, l'intera piastra della parete, le travi e le superfici curve, a causa della sua struttura, le parti a parete sottile hanno caratteristiche diverse.

(1) parti della classe del telaio. Come parte tipica della struttura della fusoliera di un veicolo aerospaziale, è il principale componente di sollecitazione della struttura trasversale della fusoliera, ma costituisce e garantisce anche l'assetto radiale della fusoliera dei principali componenti strutturali. Come mostrato nella Figura 1, la sua struttura è costituita dalle superfici del telaio esterno ed interno del pezzo in lavorazione e dall'anima della struttura di rinforzo. In breve, la struttura del telaio è composta da un nastro e lo spessore della sua parete varia da 1.5 a 2.0 mm. Le parti di collegamento delle parti del telaio sono generalmente combinate con scanalature o combinate con il piano, ma lo spessore dell'anima nelle stesse parti del telaio non è lo stesso.

Fig.1 Piastre di cornice a pareti sottili

(2) Piastra a muro di classe integrale. Accanto alla nervatura, alla striscia del bordo della linguetta della pelle e ad altri componenti strutturali, nelle parti a parete sottile portanti del settore aerospaziale ci sono più applicazioni, come le ali, la struttura longitudinale della fusoliera della coda, ecc., come mostrato nella Figura 2. Piastra a parete integrale e i tradizionali giunti rivettati o bullonati hanno confrontato i vantaggi di ridurre il numero di parti, ridurre il processo di assemblaggio, migliorare la levigatezza della superficie e la resistenza alla fatica delle parti; lo svantaggio è che la dimensione complessiva della sezione trasversale con un rapporto dimensionale maggiore, la rigidità relativa del più povero, incline alla deformazione della lavorazione.

(3) parti della trave. Con il continuo miglioramento delle prestazioni aerospaziali, le parti della trave non solo richiedono elevata resistenza e rigidità, ma riducono anche la qualità, per soddisfare i requisiti prestazionali, il telaio è più complesso, in base alla forma della sezione trasversale, può essere suddiviso in a forma di I , a forma di U e sezioni trasversali di forma ancora più complessa, ecc., come mostrato nella Figura 3 per le parti tipiche di una trave.

Fig.2 Pannelli integrali

Fig.3 parti della trave

(4) Parti superficiali complesse. Questo tipo di parte ha la forma, la struttura e la complessità dei requisiti di precisione di lavorazione di elevate caratteristiche, con il continuo sviluppo di veicoli aerospaziali, le parti con superficie curva sono sempre più numerose e le più rappresentative come giranti e pale sono un parte importante del motore aeronautico, come mostrato nella Figura 4.

(5) Le parti dell'albero a pareti sottili sono realizzate con materiali troppo sottili e sono molto sensibili alle variazioni di temperatura e agli impatti esterni.

2. Caratteristiche di lavorazione

A causa della specificità della struttura e della forma delle parti a pareti sottili, determina l'unicità delle sue caratteristiche di lavorazione, principalmente i seguenti tre punti:

(1) STRUTTURALE: nel processo di fresatura, con il continuo assottigliamento dello spessore delle pareti delle parti, la rigidità relativa diventa sempre più bassa, soggetta a vibrazioni e deformazioni di taglio e non può garantire la stabilità della lavorazione e la qualità della lavorazione.

(2) FUNZIONALE: la lavorazione di parti a pareti sottili non solo garantisce un'elevata precisione di lavorazione, ma richiede anche un elevato grado di precisione di assemblaggio nei giunti e in altre parti per garantire che le parti abbiano prestazioni di assemblaggio ragionevoli per soddisfare i requisiti di utilizzo.

(3) MATERIALE: le parti a parete sottile sono per lo più leghe di alluminio ad alta resistenza, leghe di titanio o leghe ad alta temperatura, che si tratti di materiali facili da tagliare come leghe di alluminio o leghe di titanio e altri materiali difficili da tagliare, i problemi di deformazione sono più prominente.

Pertanto, il controllo della deformazione della lavorazione è diventato una questione chiave, il processo di lavorazione convenzionale non può garantire l'accuratezza della lavorazione, generalmente utilizzando la rettifica manuale o meccanica per raggiungere i requisiti di precisione.

3. Effetti negativi della deformazione della lavorazione

Le parti a parete sottile di solito hanno una struttura complessa, un volume elevato e altre caratteristiche e requisiti di precisione di lavorazione, ma nel processo di produzione, a causa della bassa rigidità, la velocità di rimozione del metallo è elevata, nella forza di taglio sotto l'azione del il pezzo produce una grande deformazione, il recupero della deformazione elastica dopo la lavorazione, con il risultato che parte del materiale non può essere rimossa e deve essere lucidato manualmente in modo da ridurre notevolmente l'efficienza della lavorazione;

Nel processo di lavorazione, la dimensione della sezione trasversale del pezzo e la differenza di dimensione del contorno sono grandi, la rigidità diminuisce sempre più, non solo si verifica nella deformazione complessiva della flessione e della torsione, ma è anche incline a causare vibrazioni di taglio, con conseguente un calo della precisione della lavorazione e della qualità della superficie, con gravi ripercussioni sulle prestazioni di utilizzo e persino la rottamazione delle parti.

Pertanto, per elaborare le parti in modo da soddisfare i requisiti delle parti a pareti sottili, è necessario prevedere e controllare accuratamente la quantità di deformazione.

Fattori di deformazione

Parti a parete sottile di grandi dimensioni, struttura complessa, bassa rigidità, velocità di rimozione del materiale, ecc., le caratteristiche di cui sopra non favoriscono la fresatura, dopo una serie di processi complessi, è difficile garantire che non si verifichi la deformazione.

Esistono molti fattori che influenzano la deformazione della lavorazione delle parti a parete sottile, pertanto i fattori di deformazione della lavorazione sono riepilogati, come mostrato nella Figura 5, che ha un impatto maggiore sulla deformazione della lavorazione delle parti a parete sottile della forza di taglio e del calore di taglio , proprietà del materiale del pezzo, condizioni di bloccaggio, sollecitazione residua e percorso utensile 5 fattori.

(1) Forza di taglio e calore di taglio: nel processo di fresatura, a causa delle parti a parete sottile con scarsa rigidità, forza di fresatura generata dalla deformazione della deformazione dell'estrusione del pezzo, deformazione di rimbalzo e deformazione dell'utensile della composizione dei 2 aspetti, come mostrato nella Figura 6, risultante nella deformazione l'andamento è difficile da prevedere, e a causa della deformazione dei trucioli, dei trucioli e della faccia anteriore e posteriore della faccia tagliente e della superficie della superficie lavorata di attrito tra la superficie del pezzo lavorato con il sottosuperficie della distribuzione irregolare della temperatura Lo strato interno di metallo ostacola la tendenza all'espansione del volume dello strato superficiale, questo ostacolo fa sì che lo strato superficiale delle parti produca stress termico, sotto l'azione della forza di taglio e del calore di taglio, la distribuzione dello stress di il pezzo ha un impatto, aggravando la deformazione delle parti, rendendo difficile garantire la precisione della lavorazione.

(2) Caratteristiche del materiale del pezzo: i materiali del pezzo a parete sottile sono generalmente leghe di alluminio, leghe di titanio o leghe ad alta temperatura, a causa del piccolo modulo di elasticità del materiale, la resistenza specifica del materiale è molto facile da rimbalzare nel processo di lavorazione, con conseguente deformazione delle parti. Gli stessi materiali, con l'aumento delle dimensioni dei pezzi, diventeranno poveri di rigidità, così come la loro asimmetria strutturale porterà ad una maggiore deformazione durante la lavorazione dei pezzi.

(3) Condizioni di bloccaggio: l'attrezzatura è il ponte di collegamento delle parti e della macchina utensile, il ruolo dell'attrezzatura è quello di localizzare e bloccare il pezzo in lavorazione, per le parti a parete sottile, a causa della sua parete sottile, sotto l'azione della forza di serraggio, il pezzo subisce la corrispondente deformazione elastica, che influenza la forma della superficie del pezzo e la precisione dimensionale. Nel processo di taglio, la forza di serraggio e la forza di taglio possono interagire, in modo che lo stress residuo iniziale e la ridistribuzione dello stress residuo di lavorazione, con conseguente deformazione delle parti a pareti sottili.

(4) Stress residuo: lo stress residuo comprende le categorie stress residuo iniziale e stress residuo di elaborazione 2. Lo stress residuo iniziale si riferisce al pezzo grezzo nel processo di produzione a causa di forze esterne o campo di temperatura irregolare, con conseguente deformazione elastico-plastica irregolare del materiale. L'elaborazione dello stress residuo nel processo di lavorazione esiste nella superficie di lavorazione dello stress residuo. A causa della forza di taglio e del calore di taglio, rompendo lo stato di equilibrio iniziale delle tensioni residue, il pezzo attraverso la deformazione delle parti interne dello stress raggiunge nuovamente l'equilibrio.

(5) Percorso utensile: Diversi percorsi utensile porteranno alle tensioni residue originali nel pezzo in un diverso ordine di rilascio, con conseguente diversa deformazione della lavorazione. Con il processo di lavorazione, il materiale viene gradualmente rimosso, il pezzo diventa sempre più sottile e anche la rigidità diventa sempre più piccola, sotto l'azione della forza di taglio e del calore di taglio, con conseguente stress residuo della lavorazione. A causa dei diversi percorsi, le tensioni residue originali e le tensioni residue di lavorazione di diverso ordine ed effetto di accoppiamento, sotto l'azione congiunta di questi fattori complessi, porteranno a diverse deformazioni del pezzo.

In sintesi, si può vedere che nel processo di fresatura di parti a pareti sottili, a causa della bassa rigidità delle parti a pareti sottili, la forza di fresatura è soggetta a deformazione elastica e all'insorgere del fenomeno del coltello, con conseguente attrito tra la faccia dell'utensile e la superficie lavorata, il che non solo influisce sulla precisione e sulla qualità della superficie lavorata, ma riduce anche la durata dell'utensile. Con la continua rimozione del materiale, la rigidità del pezzo diminuisce, il rilascio delle tensioni residue e il ristabilimento dell'equilibrio, le diverse condizioni di lavorazione e altri fattori avranno un grande impatto sulla deformazione finale del pezzo. Pertanto, è importante analizzare i fattori che influenzano la deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili per la previsione e il controllo della deformazione della lavorazione.

Controllo della deformazione

Per ridurre e controllare la deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili, includendo principalmente l'ottimizzazione del processo di lavorazione, la tecnologia di supporto ausiliario, la tecnologia di taglio ad alta velocità e la tecnologia di compensazione CNC.

1. Ottimizzazione del processo

La ricerca sull'ottimizzazione della deformazione delle parti a pareti sottili per il processo di lavorazione viene effettuata principalmente dagli aspetti della disposizione di bloccaggio, del percorso utensile e dell'ottimizzazione dei parametri di taglio.

1.1 Ottimizzare la disposizione di serraggio

A causa della bassa rigidità delle parti a parete sottile stesse, il processo di lavorazione tramite la forza di serraggio dell'attrezzatura influenzerà la forma del pezzo e cambierà di conseguenza. Se il punto di supporto di serraggio non è selezionato correttamente, con conseguente ulteriore stress, le parti a pareti sottili saranno evidenti deformazioni;

Nel processo di fresatura, la forza di fresatura e la forza di serraggio avranno un certo effetto di accoppiamento, in modo che lo stress residuo originale e la lavorazione dopo il nuovo stress residuo per raggiungere l'equilibrio verranno ridistribuiti, con conseguente deformazione delle parti a pareti sottili. L'influenza del sistema di bloccaggio sulla precisione della lavorazione di pezzi a pareti sottili ha ricevuto molta attenzione.

Come ottimizzare la disposizione di serraggio?

1.1.1 Utilizzando il metodo FEM (metodo degli elementi finiti) per stabilire il modello complessivo del sistema di fissaggio migliorato, come mostrato nella Figura 11, il dispositivo migliorato può ridurre significativamente la deformazione delle parti a pareti sottili del tipo a telaio.

1.1.2 La modifica dinamica della forza di serraggio durante il processo di lavorazione può ridurre adeguatamente la deformazione della lavorazione.

1.1.3 Parti multi-telaio a pareti sottili, basate sul metodo Lagrange per stabilire l'attrezzatura, mostrate nella Figura 12. La riduzione della deformazione della lavorazione della forma del volume ha un effetto significativo.

1.1.4 Il metodo per aggiungere un elemento di supporto sul retro dell'area di contatto del pezzo per controllare la deformazione del pezzo è mostrato in Fig. 13, dove l'elemento di supporto si muove alla stessa velocità della fresa durante il processo di fresatura.

1.1.5 Adottare diversi programmi di bloccaggio, regolare il numero di elementi di bloccaggio e la sequenza di bloccaggio per ottenere il programma di bloccaggio ottimale e migliorare la precisione di lavorazione delle parti a pareti sottili.

1.1.6 Adottare il layout degli strumenti flessibili multipunto.

Nel processo di lavorazione di pezzi a pareti sottili, una disposizione di bloccaggio ragionevole migliora in una certa misura la deformazione della lavorazione. Il bloccaggio rigido si basa principalmente sull'attrito per posizionare il pezzo, poiché il pezzo e il materiale del sistema di bloccaggio sono fissi, il coefficiente di attrito tra loro è relativamente certo, quindi è necessario un attrito sufficiente per aumentare la forza di bloccaggio, che sarà causare la deformazione del pezzo;

Uso 1.1.7 tecnologia dei fluidi magnetoreologici aggiungere materiali flessibili speciali. Quando è presente un campo magnetico, il materiale si trasformerà istantaneamente da liquido a solido per sostenerlo. Questo metodo può essere utilizzato per parti a pareti sottili con forme estremamente complesse e dimensioni ridotte, ma il costo è elevato ed è necessario acquistare attrezzature e materiali speciali per la lavorazione.

1.1.8 Il riempimento di parti a parete sottile con gesso è un processo di produzione comune. Il suo principio è quello di utilizzare il gesso per riempire gli spazi interni delle parti a pareti sottili per aumentarne la resistenza e la stabilità. Il vantaggio più grande è che è economico. Lo svantaggio è che il volume del gesso si espande leggermente dopo l'indurimento (il tasso di espansione è di circa l'1%). Questo metodo non è adatto se sono richiesti requisiti di elevata precisione.

1.1.9 Per le parti piane a pareti sottili, i seguenti metodi sono attualmente comunemente utilizzati nella produzione:

• Colla AB è semplice, affidabile ed economico, ma è problematico rimuovere la colla e la forza di assorbimento è instabile.
• Ventose elimina il problema di rimuovere la colla, ha un forte potere di assorbimento ed è affidabile.
• Ventose congelate possono risolvere il problema della rimozione della colla e hanno un forte potere di assorbimento, ma sono leggermente più costosi.
• Ventosa dell'elettromagnete

1.1.10 Per i pezzi di alberi, i metodi comuni attualmente utilizzati nella produzione sono:

• Utensili esterni di bloccaggio speciali: artiglio oscillante, ecc.
• Morsetto a molla: sfrutta le caratteristiche di deformazione elastica per bloccare automaticamente il pezzo dall'interno.
• Mandrino ad espansione interna
• mascella fluttuante

1.1.11 Bloccaggio morbido delle ganasce

• Un modo speciale per serrare piccoli pezzi a pareti sottili.

1.1.11 Dispositivo flessibile

1.1.13 altro apparecchio speciale

A differenza dell'uso del bloccaggio flessibile, una maggiore disposizione dei punti di supporto migliora il tasso di utilizzo della forza di bloccaggio e può ridurre la forza di bloccaggio massima, riducendo così la deformazione delle parti a pareti sottili.

1.2 Ottimizza il percorso utensile

Il percorso utensile si riferisce all'utensile dall'inizio del movimento della punta dell'utensile, fino alla fine del programma di lavorazione attraverso il percorso, tramite il percorso di taglio e il viaggio aereo non di taglio 2 parti. La deformazione del percorso utensile del pezzo è influenzata indirettamente, piuttosto che direttamente correlata, includendo principalmente due aspetti:

Innanzitutto, lo stress residuo sulla deformazione: a causa dei diversi percorsi di lavorazione, lo stress residuo nel pezzo rilascia l'ordine delle differenze, con conseguente deformazione del pezzo non è la stessa.

Il secondo è l'effetto della rigidità del pezzo sulla deformazione: con la continua rimozione del materiale, la rigidità del pezzo viene gradualmente ridotta e diversi percorsi di lavorazione avranno un impatto sulla rigidità complessiva del pezzo, con conseguenti risultati di deformazione diversi. L'ottimizzazione del percorso utensile può risolvere la deformazione da stress residuo e la deformazione elastica del pezzo.

Come ottimizzare il percorso utensile？

1.2.1 Sulla base del sistema di misurazione automatico con una sonda trigger, la deformazione della lavorazione della lama viene misurata online in tempo reale e viene stabilito un modello di compensazione del percorso di deviazione dell'utensile per formare un metodo di lavorazione adattivo con fresatura laterale a pareti sottili, che è verificato sperimentalmente essere in grado di ridurre la deformazione della lama e migliorarne la precisione di lavorazione.

1.2.2 Viene adottato il criterio dell'area minima per adattare la superficie lavorata ai punti di campionamento e viene realizzato il posizionamento ottimizzato della traiettoria dell'utensile. In base alla natura differenziale della funzione distanza, che descrive quantitativamente i cambiamenti dell'errore di lavorazione sotto la regolazione della traiettoria dell'utensile, il problema di ottimizzazione del percorso utensile di compensazione dell'errore di deformazione della lavorazione viene ridotto a un problema di programmazione lineare a numeri interi misti, e quindi il problema della programmazione lineare mista intera viene risolto utilizzando il metodo di branching e bounding.

Infine, la validità di questo modello e algoritmo di compensazione degli errori viene verificata confrontando la previsione prima e dopo la compensazione con il test della lama di fresatura a cinque assi.

1.2.3 Sulla base del metodo degli elementi finiti, viene stabilito un modello di simulazione del processo di fresatura di parti a pareti sottili, che viene utilizzato principalmente per studiare l'influenza della struttura delle nervature sulla deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili. Come mostrato in Fig. 14, lo schema del processo di lavorazione dal grezzo al pezzo, poiché la deformazione massima aumenta gradualmente man mano che lo spessore del pezzo diminuisce nel processo di lavorazione, nella lavorazione semifinita, la struttura della nervatura viene lasciata, la nervatura la spaziatura è di 20, 30, 40 e 50 mm e la larghezza delle nervature è di 3, 4, 5 e 6 mm, che viene analizzata mediante simulazione:

Come mostrato in Fig. 15 (a), la deformazione aumenta in modo significativo con l'aumento della spaziatura delle nervature; come mostrato in Fig. 15(b), l'aumento della larghezza della nervatura ha scarso effetto sulla deformazione.

Attualmente sul percorso utensile e sulla sequenza di lavorazione è necessario effettuare ricerche professionali, la maggior parte della ricerca attuale riguarda parti a telaio singolo o parti a parete sottile multi-telaio, attraverso il diverso ordine dell'utensile, rispetto alla deformazione di il pezzo dopo la lavorazione, per ricavare la quantità minima di deformazione del percorso utensile, che può essere utilizzata per fornire un certo grado di significato per guidare la lavorazione effettiva.

1.3 Ottimizzazione dei parametri di lavorazione

Velocità di fresatura, avanzamento, larghezza e profondità di fresatura sono i parametri di taglio più basilari nella fresatura; questi parametri sono spesso basati sull'esperienza di lavorazione o sul taglio manuale, ma potrebbero non essere adatti per superfici complesse di parti a pareti sottili.

Poiché la deformazione della lavorazione delle parti a pareti sottili aumenta con l'aumento della velocità di rimozione del materiale, il perseguimento di una velocità di rimozione del materiale più elevata, ma non si desidera che il processo di lavorazione delle parti a pareti sottili, si verifica durante la maggiore deformazione elastica. L'ottimizzazione dei parametri di lavorazione può essere opportuna per ridurre il carico della forza di taglio e ridurre le parti a pareti sottili della deformazione elastica della lavorazione.

Come ottimizzare i parametri?

1.3.1 Basato sul metodo di prova ortogonale per ottenere i parametri importanti che influenzano la deformazione della lavorazione delle parti a pareti sottili e la combinazione dei parametri di lavorazione per ridurre al minimo la deformazione della lavorazione.

1.3.2 Studiare l'influenza delle diverse fasi di fresatura di finitura e profondità di fresatura sulla deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili.

1.3.3 Algoritmo di ottimizzazione simultanea basato sul metodo degli elementi finiti e algoritmo genetico.

Come mostrato nella Fig. 18, i parametri di fresatura ottimizzati possono ridurre notevolmente la deformazione delle parti a pareti sottili confrontando i risultati della simulazione.

1.3.4 Metodo di analisi del vantaggio ortogonale degli elementi finiti, analizzare la velocità di fresatura, la profondità di fresatura, la larghezza di fresatura e l'avanzamento per dente sulla deformazione di fresatura del grado di influenza, quindi ridurre la deformazione delle parti a parete sottile nel processo di lavorazione come funzione obiettivo, per ottenere la combinazione ottimale dei parametri di fresatura.

Attraverso le parti del telaio a pareti sottili per la verifica e l'uso dell'analisi dei vantaggi ortogonali delle combinazioni ottimizzate dei parametri di fresatura, la deformazione massima viene notevolmente ridotta.

1.3.5 Simulazione statica, deformazione massima di diversi parametri di fresatura come campione, attraverso l'algoritmo genetico per l'ottimizzazione dei parametri di fresatura, simulazione e confronto sperimentale, i parametri di fresatura ottimizzati non solo riducono la deformazione massima, in una certa misura, ma anche migliorare l'efficienza produttiva e avere un significato guida per l'elaborazione vera e propria.

1.3.6 In base alla mappatura delle condizioni di lavoro e al metodo di previsione della simulazione della deformazione dello stress residuo con adattamento dello stress del guscio sottile, l'uso di una macchina vettoriale di supporto per stabilire il modello di previsione della risposta allo stress residuo e quindi utilizzare l'algoritmo genetico per ottimizzare i parametri di fresatura, con la deformazione delle tensioni residue come vincoli, la massima efficienza di lavorazione come obiettivo l'ottimizzazione della velocità di avanzamento, della velocità di taglio e della profondità di taglio, l'ottimizzazione della larghezza di fresatura e le altre variabili one-design. Quando il valore della larghezza di fresatura e un'altra variabile di progettazione vengono presi come valore fisso, l'effetto sulla deformazione da tensione residua viene studiato quando l'efficienza di taglio viene aumentata dalle altre due variabili di progettazione, come mostrato in Fig. 19.

I risultati hanno dimostrato che la combinazione ottimale dei parametri di taglio sotto i vincoli dati è stata ottenuta dall'algoritmo genetico come una velocità di avanzamento di 0.0599 mm/z; velocità di taglio di 72.5627 m/min; e profondità di fresatura di 0.1090 mm.

Nel processo di lavorazione, i parametri di fresatura ottimizzati possono non solo ridurre e controllare la deformazione della lavorazione di parti a pareti sottili per soddisfare i requisiti di precisione della lavorazione, ma anche migliorare l'efficienza della lavorazione, quindi l'ottimizzazione ragionevole dei parametri di fresatura è di grande importanza per la produzione. .

2. Tecnologia di supporto assistito

Nella fresatura di parti a pareti sottili, l'uso della tecnologia di supporto ausiliario serve principalmente a migliorare la rigidità delle parti a pareti sottili nel processo di lavorazione, riducendo così la deformazione elastica nel processo di lavorazione.

La tecnologia di supporto ausiliario per controllare la deformazione delle parti a pareti sottili della ricerca è principalmente il supporto ausiliario del materiale a cambiamento di fase e l'elaborazione della fresatura di immagini speculari di 2 categorie.

2.1 Supporto ausiliario basato sul cambiamento di fase dei materiali

Per risolvere la deformazione, è stato iniettato materiale a basso punto di fusione nella cavità strutturale per facilitare la fresatura.

L'uso del supporto ausiliario a cambiamento di fase può migliorare la rigidità delle parti a pareti sottili, migliorando così la precisione della lavorazione delle parti a pareti sottili, ma aumenterà le fasi del processo di lavorazione e ridurrà in una certa misura l'efficienza della lavorazione.

2.2 Sistema di fresatura a specchio

Il cosiddetto sistema di fresatura a specchio è composto da due movimenti sincroni del centro di lavoro orizzontale e dell'attrezzatura flessibile, due teste del mandrino della macchina utensile una testa di supporto, l'altra la testa di lavorazione, i due movimenti sincroni, come distribuzione speculare nella lavorazione del pezzo su entrambi i lati del principio di Fig. 21 mostra.

Attualmente la francese Dufieux Industrue e la spagnola M. Torrs sono i principali produttori mondiali di attrezzature per la fresatura di specchi.

L'uso della fresatura a specchio può migliorare la rigidità delle parti a pareti sottili e ridurre la deformazione del processo di fresatura; può anche evitare i ripetuti errori di posizionamento causati dal bloccaggio multiplo per garantire la precisione della lavorazione e migliorare l'efficienza della lavorazione.

Tuttavia, le attuali parti fresate per specchi sono principalmente piastre piatte a pareti sottili, poiché la forma complessa delle parti a pareti sottili necessita ancora di ulteriori ricerche.

3. Taglio ad alta velocità

Il concetto di taglio ad alta velocità fu proposto per la prima volta nel 1931 dal fisico tedesco Carl.J.salomon; dopo gli sforzi di molti studiosi per rendere la teoria del taglio ad alta velocità più matura e completa. Il contenuto principale della teoria è: nell'intervallo tradizionale di velocità di taglio, temperatura di taglio e forza di taglio con l'aumento della velocità di taglio e diventano più grandi, quando la velocità di taglio è superiore a un valore, temperatura di taglio e forza di taglio con l'aumento di velocità di taglio ma si ridurrà, può risolvere la deformazione elastica e la deformazione da stress residuo.

Taglio ad alta velocità sul processo di deformazione, come mostrato nella Figura 22, modello semplificato di taglio ad alta velocità, la prima zona di deformazione viene ridotta, l'angolo di taglio diventa più grande; la seconda zona di deformazione della lunghezza di contatto è ridotta, la faccia anteriore della lama anteriore a causa del carico riduce il ruolo del taglio ad alta velocità, quindi la forza di taglio è notevolmente ridotta; Inoltre, poiché la velocità di scarico del truciolo è molto elevata, la maggior parte del calore nel processo di taglio viene assorbito dal truciolo, riducendo la temperatura di taglio.

Dall'analisi di cui sopra del taglio ad alta velocità: a causa della riduzione della forza di taglio, nella lavorazione di parti a pareti sottili, la deformazione dell'utensile-pezzo sarà corrispondentemente piccola, migliorando le dimensioni, la forma delle parti e la precisione; poiché la maggior parte del calore viene asportata dai trucioli, HSM rispetto al taglio convenzionale, l'aumento di temperatura del pezzo viene rallentato e la deformazione termica del pezzo viene ridotta.

Nel taglio ad alta velocità, la sporgenza dell'utensile è generalmente più corta, ha una buona rigidità, una piccola profondità di taglio assiale, un'ampia larghezza di taglio radiale ed un'elevata efficienza di taglio, adatta per la lavorazione di parti a pareti sottili.

Pertanto, il taglio ad alta velocità di parti a pareti sottili con elevata precisione è la tendenza di sviluppo della futura tecnologia di produzione.

4. Tecnologia di compensazione CNC

Sotto l'azione della forza di taglio sulle parti lavorate, si verificherà una deformazione elastica delle parti e, con la continua rimozione del materiale, dopo il passaggio dell'utensile, parte del pezzo rimbalzerà e si verificherà il fenomeno del rilascio dell'utensile , risultando in parti a parete sottile che sono più spesse nella parte superiore e più sottili nella parte inferiore.

A seconda del grado di deformazione, l'utensile avrà una deflessione aggiuntiva per risolvere la deformazione elastica delle parti a pareti sottili.

4.1 Compensazione dell'errore di deformazione in tempo reale basata su caratteristiche dinamiche

Per la forza di taglio causata dalla deformazione elastica del problema di compensazione dell'errore del pezzo, è possibile utilizzare un metodo di compensazione dell'errore di deformazione in tempo reale basato sulle caratteristiche dinamiche per stabilire un modello di caratteristica dinamica e quindi calcolare la quantità di deformazione in base alla caratteristica dinamica modello, che può realizzare la compensazione dell'errore di lavorazione della deformazione elastica in base al blocco funzione.

4.2 Metodo di compensazione attiva offline

La deformazione dovuta alla bassa rigidità delle parti a pareti sottili è causata dal fenomeno del rilascio dell'utensile sotto l'azione della forza. I dati vengono elaborati attraverso un metodo di programmazione ibrido di VC++ e MATLAB, che genera grafici intuitivi e modifica la traiettoria dell'utensile.

Per risolvere il problema delle parti a parete sottile nello spesso sotto il sottile, nella programmazione CNC, nell'utensile basato sull'utensile mobile originale, in base al grado di deformazione, in modo che l'utensile esegua una deflessione aggiuntiva, per compensare Poiché la quantità di rimbalzo generato dall'utensile di rilascio, può essere compensata tramite la tecnologia di controllo numerico, un utensile da taglio rimuoverà il materiale residuo e potrà garantire la precisione di lavorazione delle parti a pareti sottili.

Allo stato attuale, risolvendo il problema della deformazione delle parti a pareti sottili, attraverso l'ottimizzazione del processo, la disposizione di bloccaggio, la tecnologia di supporto ausiliario, la tecnologia di taglio ad alta velocità e la tecnologia di compensazione CNC da analizzare, in modo da garantire che la precisione di lavorazione delle parti a pareti sottili in una parte particolare può ottenere i risultati desiderati.

Difficile

La compensazione del percorso utensile non riguarda solo tutti i cambiamenti nella posizione dell'utensile che possono essere compensati, ma anche la necessità di modificare l'atteggiamento dell'utensile, se il percorso di compensazione non è regolare, la precisione effettiva della lavorazione sarà ridotta e altri problemi saranno difficili promuovere l'applicazione generale.

L’intelligenza artificiale può aiutare a migliorare

Basato su algoritmi di intelligenza artificiale può migliorare l'efficienza computazionale, ma gli algoritmi di intelligenza artificiale devono addestrare il modello, il modello di addestramento viene eseguito in base a parametri specifici, se i parametri cambiano di conseguenza, è necessario riqualificarsi, quindi gli algoritmi di intelligenza artificiale rilevano la deformazione della lavorazione così come l'applicazione della lavorazione guidata è soggetta ad alcune limitazioni.

La tecnologia del futuro: Digital Twin

La convergenza delle tecnologie di nuova generazione come l’Internet delle cose, i big data e il cloud computing con il settore manifatturiero ha dato origine al concetto di gemelli digitali. Questi gemelli, repliche virtuali di entità fisiche, consentono un’interazione perfetta tra il mondo fisico e quello digitale, portando a processi di produzione intelligenti.

Nel contesto della lavorazione meccanica, i gemelli digitali svolgono un ruolo cruciale nella manutenzione predittiva e nel controllo qualità. Sfruttando l'analisi dei dati, i modelli di simulazione e i meccanismi di feedback in tempo reale, consentono ai produttori di monitorare l'usura degli utensili, prevedere i risultati della lavorazione e ottimizzare i processi, in particolare nelle applicazioni di lavorazione a pareti sottili.

Un progresso notevole è l’integrazione di modelli analitici e a elementi finiti con i dati dei sensori, culminata nello sviluppo di piattaforme basate sui gemelli digitali. Queste piattaforme consentono la previsione e il controllo delle deformazioni delle parti a pareti sottili, affrontando una sfida significativa nella produzione di precisione.

Attraverso sofisticate tecniche di fusione dei dati, queste piattaforme accelerano la previsione della deformazione e facilitano il controllo in tempo reale, migliorando in definitiva la precisione della lavorazione. Sono costituiti da più livelli, inclusi livelli di entità fisica, livelli di informazioni gemelli e livelli di decisioni cloud, ciascuno dei quali contribuisce all'intelligenza e all'adattabilità complessive del sistema.

I vantaggi degli approcci basati sui digital twin sono molteplici. Offrono approfondimenti in tempo reale sui processi di lavorazione, facilitano il processo decisionale adattivo in risposta alle mutevoli condizioni e integrano algoritmi intelligenti per ottimizzare le prestazioni e ridurre i costi.

In sostanza, i gemelli digitali rappresentano un cambiamento di paradigma nella produzione, consentendo alle industrie di raggiungere livelli di precisione, efficienza e controllo senza precedenti. Colmando il divario tra il regno fisico e quello digitale, aprono la strada a una nuova era di produzione intelligente.

Conclusione

In generale, la lavorazione di pezzi a pareti sottili è un lavoro molto impegnativo. Fin dall'origine, durante la progettazione dei prodotti è necessario considerare la lavorazione a pareti sottili. Questo è un fattore importante per realizzare prodotti di successo. Naturalmente, partendo dal presupposto che non esiste scelta, dal punto di vista pratico una soluzione di lavorazione adeguata è la scelta più realistica per imprese e clienti.