Как обработка с ЧПУ может улучшить стабильность автомобильных деталей?

一,Основная идея технологии обработки с ЧПУ состоит в том, чтобы изменить наше представление о вещах с «ориентированного на опыт» на «ориентированное на-данные».
Традиционная механическая обработка зависит от способностей и знаний людей, которые на ней работают, и завершается ручным изменением настроек машины. У этого режима есть две большие проблемы: во-первых, человеческий фактор может привести к изменению ошибок (например, несвоевременная замена изношенных инструментов, изменение положения зажима и т. д.), а во-вторых, трудно получить одинаковые результаты обработки от разных партий и машин. Например, при использовании обычного токарного станка для обработки коленчатых валов необходимо убедиться в правильности размеров, многократно зажимая и измеряя их вручную. Диапазон погрешностей часто превышает ± 0,1 мм, а результаты обработки могут сильно различаться в зависимости от того, кто ее выполняет.
Благодаря технологии обработки с числовым программным управлением инструкции компьютерной программы управляют режущими инструментами и механическими движениями. Это большой переход от «ручного управления» к «управлению-данными». Основная часть процедуры
Цифровое моделирование: создание 3D-моделей предметов с помощью программного обеспечения САПР и установка важных параметров, таких как шероховатость поверхности и допуски на размеры;
Планирование процесса: используйте программное обеспечение CAM для построения траекторий инструмента и улучшения параметров резания, включая скорость подачи, глубину резания и скорость шпинделя.
Отправка программы: отправьте инструкции G-кода на станок с ЧПУ для управления много-обработкой с рычажным механизмом.
Онлайн-обнаружение: система контроля качества со встроенными-датчиками, которая наблюдает за процессом обработки в режиме реального времени и автоматически исправляет ошибки.
Например, при обработке блоков цилиндров двигателя пятиосевой обрабатывающий центр с ЧПУ может одновременно выполнять многогранную-обработку отверстий цилиндров, масляных каналов, резьбовых отверстий и т. д. Это позволяет избежать повторяющихся ошибок зажима и удерживает погрешность цилиндричности отверстия цилиндра в пределах 0,005 мм, что намного лучше, чем старый процесс 0,02 мм.
2. Наиболее важный технологический подход для обеспечения более последовательной обработки с ЧПУ.
1. Много-обработка с помощью рычажного механизма: сокращается количество зажимов и устраняются неточности позиционирования.
Для выполнения различных типов обработки поверхности при традиционной обработке необходимо много раз зажимать детали вместе. Каждый раз, когда они зажимаются, они могут оказаться не в том месте. Например, традиционные методы требуют трех этапов зажима для обработки корпуса коробки передач, что может добавить погрешность до 0,15 мм. Напротив, при пятиосевой обработке с ЧПУ требуется только один этап зажима для завершения всей обработки поверхности, а погрешность позиционирования можно поддерживать на уровне 0,01 мм.
В данном случае автомобильная компания использует пяти-осевую обработку на станке с ЧПУ для изготовления алюминиевых блоков цилиндров двигателя. Доля брака снизилась с 12% до 0,8%, а точность размеров выросла на 85% по сравнению с предыдущими подходами.
2. Технология высокоскоростной резки (HSM): улучшение параметров резки и сохранение стабильного качества обработки.
Высокая-скорость резки (до 3000 м/мин и более) и скорость подачи (до 400 %) снижают силу резания и тепловую деформацию, что обеспечивает стабильное качество обработки. Например, при резке лезвий из титанового сплава нормальная скорость резания составляет всего 800 м/мин, а шероховатость поверхности Ra больше или равна 1,6 мкм. Высокоскоростная-резка позволяет снизить шероховатость поверхности до Ra меньше или равной 0,4 мкм и продлить срок службы инструментов в три раза.
Технический принцип: при резке на высокой скорости температура в зоне резания повышается, материал становится мягче, а сила резания снижается. В то же время стружка образуется быстрее, а это означает, что теплопроводность к заготовке происходит быстрее, что помогает ограничить тепловую деформацию.
3. Адаптивное управление и компенсация-в реальном времени: меняйте настройки на лету, чтобы реагировать на изменения в материале.
Различные партии материалов автомобильных компонентов (например, алюминиевый сплав и высокопрочная-сталь) имеют разные эксплуатационные характеристики (например, твердость и вязкость). Традиционное производство необходимо останавливать и запускать, часто меняя параметры. Система ЧПУ имеет датчики (такие как датчики силы и датчики температуры), которые отслеживают такие параметры, как сила резания, вибрация, температура и другие характеристики, в режиме реального времени. Затем он автоматически изменяет скорость подачи, глубину резания и другие настройки, чтобы обработка всегда была одинаковой.
При обработке коленчатых валов из высокопрочной-стали система ЧПУ замечает быстрое увеличение силы резания и немедленно снижает скорость подачи на 20 %, чтобы защитить инструменты от повреждений, сохраняя при этом постоянные размеры.
4. Цифровой контроль и отслеживание качества: создание замкнутой-системы контроля
Используя онлайн-инструменты обнаружения, такие как лазерные сканеры и координатно-измерительные машины, обработка с числовым программным управлением может обеспечить замкнутый-цикл управления «обратной связью обработки обнаружения». Например, при изготовлении зубчатых колес станок с ЧПУ может автоматически проверять ошибку профиля зуба после завершения обработки. Если оно выйдет за пределы, программа компенсации запустит повторную обработку деталей, гарантируя, что все они соответствуют проектным спецификациям. Система MES также отслеживает параметры обработки и данные проверки для каждой детали, что позволяет отслеживать качество.
Поддержка данных: цифровой контроль одного производителя коробок передач сократил погрешность профиля зуба шестерни с 0,008 мм до 0,003 мм, а процент брака - с 8% до менее 1%.
3. Пример из реальной-мировой ситуации: использование станков с ЧПУ для обеспечения единообразия основных частей автомобиля.
1. Обработка коленчатого вала двигателя: пяти-осевое соединение и быстрая резка.
Коленчатый вал является очень важной движущейся частью двигателя, и от того, насколько хорошо он прилегает, зависит, насколько хорошо работает двигатель. Традиционное мастерство включает в себя несколько процессов, множество зажимов и множество ошибок. В конкретном бизнесе используется пятиосевой обрабатывающий центр с ЧПУ, и он обеспечивает более единообразную работу, выполняя следующие действия:
Выполняйте всю обработку поверхности за один зажим, чтобы сократить количество ошибок при позиционировании;
Для высокоскоростной-резки параметрами оптимизации являются: скорость подачи до 1200 мм/мин, глубина резания 0,5 мм и шероховатость поверхности Ra < 0,4 мкм.
Компенсация онлайн-обнаружения: после обработки автоматически проверяется соосность шейки шпинделя и шейки шатуна. Если ошибка слишком велика, маршрут инструмента будет немедленно изменен.
Эффект: цикл обработки коленчатого вала сокращен на 60%, однородность размеров улучшена на 90%, процент брака увеличен с 5% до 0,2%.
2. Обработка шестерен коробки передач: зубофрезерная обработка и шлифовка выполняются совместно.
Точность профиля зубьев шестерен напрямую влияет на качество их работы и уровень шума. В традиционном ремесле накатка и шлифовка зубчатых колес выполняются отдельно, с большим количеством циклов зажима. Зубчатое шлифование также может вызвать тепловую деформацию. Чтобы сделать процесс более последовательным, одна компания использует зубофрезерные и шлифовальные станки с ЧПУ для композитных материалов со следующими технологиями:
Синхронная обработка: зубофрезерная обработка и шлифовка выполняются на одном и том же станке, чтобы избежать необходимости дважды зажимать;
Адаптивное шлифование: автоматически меняйте давление шлифования в зависимости от твердости материала шестерни, чтобы он не перегрелся и не изменил форму.
Моделирование цифрового двойника: используйте виртуальную среду для моделирования процесса обработки и поиска оптимальных траекторий и настроек инструмента.
Погрешность профиля зуба шестерни снизилась с ± 0,012 мм до ± 0,005 мм, шум снизился на 3 дБ, а эффективность производства выросла на 40%.