Progettazione e simulazione del processo di tornitura CNC per parti

Nel processo di produzione, la progettazione e la disposizione del processo sono molto importanti. Molte volte, per valutare la forza di un'azienda, è possibile guardare al livello della progettazione dei suoi processi.

Cos’è la progettazione del processo?

La progettazione del processo si riferisce all'organizzazione razionale del processo di produzione, alla formulazione dei percorsi del processo di produzione, alla determinazione della selezione e della progettazione delle apparecchiature di produzione, delle apparecchiature di processo, delle attrezzature, ecc., e alla formulazione di procedure operative e piani di produzione ragionevoli in base alle caratteristiche e ai requisiti del prodotto . Per ottenere prodotti di alta qualità e ad alta efficienza.

Quando si progetta il processo di produzione, è necessario innanzitutto comprendere a fondo il prodotto, compresa la sua struttura, funzione, requisiti prestazionali, ecc. Il percorso di processo migliore viene determinato attraverso l'analisi e la ricerca della tecnologia e dell'esperienza di processo per garantire la qualità e le prestazioni del prodotto.

In secondo luogo, dopo aver determinato il percorso del processo, è necessario selezionare e progettare le apparecchiature di produzione, le apparecchiature di processo e le attrezzature. In base alle caratteristiche e ai requisiti di processo del prodotto, vengono selezionati, progettati e disposti i tipi appropriati di apparecchiature. Allo stesso tempo, in base alla quantità di produzione e ad altri requisiti, vengono determinate la quantità e la configurazione delle attrezzature di produzione per soddisfare le esigenze di produzione.

Quindi, formulare un processo operativo e un piano di produzione ragionevoli, convertire il percorso del processo di produzione in un processo operativo effettivo e determinare i metodi operativi, i parametri del processo di elaborazione, le apparecchiature di processo e l'uso delle attrezzature per utensili per ciascun processo. Allo stesso tempo, viene sviluppato un piano di produzione ragionevole in base alla quantità di produzione e alla data di consegna del prodotto per garantire che i prodotti qualificati vengano consegnati in tempo.

Infine, la progettazione del processo produttivo viene ottimizzata e migliorata. Sulla base della situazione di produzione effettiva, riassumere, riprogettare e apportare miglioramenti e ottimizzazioni per risolvere i problemi e le carenze esistenti. Introducendo nuovi processi e tecnologie, ottimizziamo i percorsi di processo e miglioriamo l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto.

Si può vedere che ci sono solo alcune ragioni per cui la progettazione del processo è necessaria nel processo produttivo: migliorare l’efficienza produttiva, garantire la qualità del prodotto, ridurre i costi e migliorare la flessibilità della progettazione del prodotto.

Ma se un prodotto nuovo non è mai stato lavorato in fabbrica, come verificare se il processo è ragionevole?

In questo caso è possibile utilizzare un software professionale, il software UG, per simulare l'elaborazione e confermare se la progettazione del processo è ragionevole. Di seguito utilizziamo un caso pratico per illustrarne il processo e il principio di funzionamento.

Prendiamo come esempio un tipico albero di trasmissione per discutere la progettazione del processo di tornitura CNC e il processo di elaborazione della simulazione, come mostrato nella Figura 1.

Lavorazione CNC Progettazione del processo

1. Panoramica delle parti dell'albero

Le parti dell'albero sono generalmente installate e fissate all'interno della scatola e cooperano con ingranaggi, cuscinetti, ecc. per formare un tutt'uno. Sono uno dei componenti importanti del dispositivo di riduzione. Hanno la funzione di trasmettere potenza e coppia e sono tipiche parti rotanti del corpo. Esistono molti tipi di alberi, che possono essere suddivisi in alberi lisci, alberi cavi, semialberi, alberi a gradini, alberi scanalati, alberi trasversali, alberi eccentrici, alberi a gomiti e alberi a camme, ecc., come mostrato nella Figura 2.

Le superfici che devono essere lavorate sulle parti dell'albero includono principalmente superfici terminali, superfici dei gradini, superfici cilindriche interne ed esterne, filettature, sottosquadri, ecc. Poiché le parti dell'albero sono corpi rotanti, è necessario prestare attenzione al controllo della deviazione limite e dei requisiti di tolleranza quando lavorazione della superficie cilindrica esterna. ; Quando si lavora un albero sottile, è necessario prestare attenzione al controllo della precisione della sua forma; a causa della cooperazione tra albero, ingranaggi e cuscinetti, è necessario prestare attenzione a garantire la rugosità superficiale e i requisiti di precisione della posizione reciproca durante la lavorazione della superficie cilindrica interna. Le parti dell'albero generalmente utilizzano la superficie cilindrica esterna o la superficie cilindrica interna come superficie di posizionamento. La difficoltà nell'elaborazione è garantire l'accuratezza della forma e prevenire la deformazione.

Esistono molti metodi di lavorazione per le parti dell'albero e il percorso del processo di lavorazione deve essere selezionato in base agli effettivi requisiti di precisione della parte. I percorsi di processo più tipici sono la preparazione del pezzo grezzo, il trattamento termico, la foratura del foro centrale, la faccia piana dell'estremità, la sgrossatura della superficie esterna, la tempra e il rinvenimento, la semifinitura, la fresatura della chiavetta, il trattamento termico, la sgrossatura, la molatura fine.

2. Analisi dei disegni di lavorazione

Come mostrato nella Figura 1, l'albero di trasmissione ha un gradino sull'estremità destra e un foro interno sull'estremità sinistra. Include caratteristiche come la superficie cilindrica esterna e la superficie dell'arco, nonché filettature interne, fori interni, ecc. e richiede molte fasi di lavorazione. L'estremità sinistra di questa parte ha una superficie circolare esterna φ34 (deviazione superiore -0.009 mm, deviazione inferiore -0.034 mm) e presenta requisiti di coassialità. La difficoltà nell'elaborazione dell'estremità sinistra è l'elaborazione della filettatura interna. L'estremità destra è la superficie circolare esterna della superficie del gradino φ20 mm (deviazione superiore +0.015 mm, deviazione inferiore +0.002 mm) e il valore di rugosità superficiale è Ra1.6 e la superficie circolare esterna di φ40 mm (deviazione superiore -0.009 mm, deviazione inferiore -0 mm), la superficie circolare esterna di φ034 mm (deviazione superiore -52 mm, deviazione inferiore -0.009 mm). Dall'analisi di cui sopra, si può vedere che la precisione dimensionale di questa parte è elevata, la rugosità superficiale sul diametro dell'estremità destra di 0.034 mm è elevata e il resto del valore di rugosità è Ra20, quindi per la tornitura CNC viene utilizzata in lavorazione.

3. Selezione del pezzo grezzo e dell'origine di posizionamento

Il materiale comunemente utilizzato per le parti dell'albero è l'acciaio 45. La sua forza, durezza, tenacità e resistenza all'usura possono essere aumentate attraverso trattamenti termici come la tempra e la tempra superficiale. Viene utilizzato per parti importanti di alberi di media complessità. Gli spazi vuoti delle parti dell'albero includono profili, forgiati e getti di acciaio.

In base ai requisiti dimensionali, alla struttura e alle caratteristiche della forma del disegno delle parti dell'albero di trasmissione, combinato con l'attrezzatura esistente, la dimensione del pezzo grezzo opzionale è 65×φ55 mm e il materiale è di 45 barre d'acciaio. L'estremità destra della parte viene elaborata per prima e il cerchio esterno di φ55 mm della barra viene utilizzato come posizionamento del riferimento approssimativo. Quindi l'estremità sinistra viene elaborata mediante inversione a U e bloccaggio, e la superficie circolare esterna di φ52 mm dell'estremità destra viene utilizzata come posizionamento di riferimento fine.

4. Selezione di attrezzature e strumenti

Come mostrato nella Figura 3, esistono tre modi per bloccare le parti dell'albero sui torni CNC: bloccaggio diretto su un mandrino a tre griffe, bloccaggio a un morsetto e su una parte superiore e bloccaggio a doppia punta superiore.

Di solito i pezzi più corti vengono serrati direttamente con un mandrino a tre griffe; le parti più lunghe o che richiedono serraggi multipli per essere completate o le parti che necessitano di essere rettificate dopo la tornitura vengono bloccate con doppie punte; il metodo di bloccaggio a morsetto singolo e one-top è sicuro, affidabile e può sopportare grandi forze di taglio assiali. Viene spesso utilizzato per la semifinitura e la finitura di alberi sottili con un rapporto d'aspetto maggiore di 15. A seconda della forma e delle caratteristiche strutturali del pezzo, l'albero di trasmissione viene bloccato da un mandrino a tre griffe. Per migliorare l'efficienza della lavorazione di taglio, combinata con le condizioni dell'attrezzatura, scegliere utensili di tornitura del tipo a macchina: 1 utensile per tornitura esterna 350, 1 utensile per scanalatura esterna da 4 mm, 1 utensile per filettatura esterna 600 e 1 punta da trapano φ20 mm.

5. Analisi della tecnologia di lavorazione della tornitura

Le parti dell'albero di trasmissione sono composte principalmente da una superficie circolare esterna, una superficie circolare interna, un foro, una scanalatura dell'anello interno e una filettatura interna. C'è un foro interno all'estremità sinistra della parte e il raggio della parte più sottile è di 7 mm. La precisione dimensionale del foro interno non è elevata. La difficoltà principale è ruotare la filettatura interna e garantire la precisione dimensionale della superficie esterna φ34. La superficie cilindrica esterna sull'estremità destra della parte ha la forma di un gradino e la precisione dimensionale complessiva deve essere elevata. La difficoltà è garantire il requisito di rugosità superficiale della superficie circolare esterna di φ20 mm. Come mostrato nella Tabella 1, è la tabella della tecnologia di elaborazione dell'albero di trasmissione.

Processo di elaborazione della simulazione

Come mostrato in Figura 4, si tratta di un modello tridimensionale dell'albero di trasmissione. Per verificare la correttezza degli strumenti selezionati e della tecnologia di lavorazione formulata, facilitare l'ottimizzazione continua del processo di lavorazione ed evitare incidenti causati dalla lavorazione diretta su macchine utensili CNC, viene solitamente utilizzato un software di simulazione per simulare il processo di lavorazione delle parti nella pratica. Questo studio utilizza il software di simulazione UG NX8.5 per simulare ed elaborare la superficie cilindrica esterna dell'estremità sinistra, la superficie cilindrica esterna dell'estremità destra, la scanalatura dell'anello interno e la filettatura interna dell'albero di trasmissione sul computer e generare un programma. A seconda della particolarità delle parti, la simulazione viene eseguita nel seguente ordine.

1. Elaborazione di simulazione della superficie cilindrica esterna dell'estremità destra

Come si può vedere dallo schema delle parti nella Figura 1, l'estremità destra dell'albero di trasmissione è composta da gradini, smussi, superfici dell'estremità destra e superfici cilindriche esterne. Le sue caratteristiche di lavorazione sono la lavorazione del contorno esterno e le superfici terminali piatte. Il processo di simulazione è il seguente: selezionare innanzitutto l'utensile di tornitura cilindrico a 35° e impostarlo come utensile di tornitura T01. Per prima cosa, eseguire la faccia piana e testare la faccia cilindrica e quella finale del pezzo per il presetting utensile. In secondo luogo, impostare il sistema di coordinate del pezzo, prendendo il punto centrale della faccia finale destra del pezzo come punto zero e utilizzandolo come riferimento per impostare il lato destro del punto zero come direzione positiva, ovvero il lato positivo direzione dell'asse Z; impostare la parte superiore del punto zero come direzione positiva, ovvero la direzione positiva dell'asse X. In terzo luogo, eseguire l'elaborazione della simulazione. Una volta completate le impostazioni, viene eseguita l'elaborazione della simulazione. La Figura 5 (a) mostra i risultati dell'elaborazione della simulazione della parte e viene generato il programma di elaborazione cilindrica dell'estremità destra, come mostrato nella Tabella 2 e denominato O1.

2. Elaborazione di simulazione del foro interno e della superficie cilindrica esterna all'estremità sinistra

Come si può vedere dallo schema delle parti nella Figura 1, l'estremità sinistra dell'albero di trasmissione viene lavorata principalmente per la superficie cilindrica esterna, la superficie dell'arco, la smussatura e la superficie terminale. Una volta completata la lavorazione del cerchio esterno dell'estremità destra del pezzo, girare e bloccare il pezzo, lasciando una lunghezza sufficiente, quindi eseguire la lavorazione di simulazione dell'estremità sinistra. Il processo di simulazione è il seguente: Innanzitutto, eseguire un taglio di prova del cerchio esterno e della faccia finale del pezzo per il presetting utensile. Qui, per il set di strumenti vengono utilizzati contemporaneamente il n. T02 (utensile per scanalatura) e il n. T03 (utensile per filettatura interna), quindi il n. L'utensile di tornitura esterno T01 viene utilizzato per appiattire la superficie finale, garantendo che la lunghezza totale delle parti soddisfi i requisiti del disegno.

Successivamente, impostare il sistema di coordinate del pezzo, prendendo il punto centrale della faccia finale sinistra del pezzo come punto zero e utilizzandolo come riferimento per impostare il lato destro del punto zero come direzione positiva, ovvero il lato positivo direzione dell'asse Z; impostare la parte superiore del punto zero come direzione positiva, ovvero la direzione positiva dell'asse X. In terzo luogo, eseguire l'elaborazione della simulazione. Una volta completate le impostazioni, viene eseguita l'elaborazione della simulazione. La Figura 5 (b) mostra i risultati dell'elaborazione della simulazione della parte e il programma di elaborazione del cerchio esterno all'estremità sinistra viene generato e denominato O2. In quarto luogo, utilizzare una punta da trapano φ20 per completare la lavorazione del foro interno φ20×25.

3. Elaborazione di simulazione della scanalatura dell'anello interno

Dal diagramma delle parti nella Figura 1 si può vedere che è presente una scanalatura dell'anello interno con un diametro di φ28 mm e una larghezza di 4 mm nel foro interno dell'estremità sinistra dell'albero di trasmissione. Il processo di simulazione è il seguente: innanzitutto, in base alle dimensioni della scanalatura interna e alla struttura della parte, selezionare un utensile per scanalatura interna con una larghezza di 4 mm per completare l'elaborazione di simulazione della scanalatura dell'anello interno del foro φ28×4. In secondo luogo, selezionare la velocità e l'avanzamento appropriati e utilizzare N. T02 per eseguire l'elaborazione della simulazione. La Figura 5(c) mostra i risultati dell'elaborazione della simulazione della parte e il programma di elaborazione della scanalatura dell'anello interno viene generato e denominato O3.

4. Elaborazione della simulazione della filettatura interna all'estremità sinistra

Come si può vedere dallo schema delle parti nella Figura 1, la filettatura interna all'estremità sinistra dell'albero di trasmissione è M24×1.5. Considerando le caratteristiche di isteresi del servosistema della macchina utensile, è necessario considerare la lunghezza di ingresso e la lunghezza di oltrecorsa quando si imposta la lunghezza di lavorazione della filettatura, in modo che la lunghezza di lavorazione della filettatura sia uguale alla lunghezza di ingresso. Il processo di simulazione è il seguente: utilizzare il tagliafilo esterno T03 n. 600 per eseguire l'elaborazione della simulazione. I risultati dell'elaborazione della simulazione della parte sono mostrati nella Figura 5 (c). Il programma di elaborazione del thread interno viene generato e denominato O4.

Attraverso l'elaborazione della simulazione, durante il processo di elaborazione della simulazione, abbiamo regolato diversi parametri di taglio per i test e abbiamo scoperto che il processo di cui sopra era compilato correttamente, la selezione dei parametri dell'angolo dell'utensile e della quantità di taglio soddisfaceva i requisiti e la precisione dell'albero di trasmissione dopo l'elaborazione simulata poteva soddisfare i requisiti dei parametri di disegno. Pertanto, i programmi generati da ciascuna fase dell'elaborazione simulata sono riepilogati come segue dopo una certa ottimizzazione, come mostrato nella Tabella 2.

Conclusione

Lavorazione di tornitura CNC comprende la tornitura di cerchi esterni, facce terminali, fori interni, scanalature, tornitura di filetti, ecc. Lavora principalmente parti rotanti. Quando si gira l'albero di trasmissione tramite CNC, è necessario analizzare attentamente i disegni delle parti, considerare in modo completo la corrispondenza delle parti e la situazione di lavorazione e prevenire il verificarsi di scarti. È necessario utilizzare un software di simulazione per simulare la lavorazione e migliorare l'efficienza della tornitura CNC.