Як обробка з ЧПУ може покращити цілісність автомобільних деталей?

一,Основна ідея технології обробки з ЧПК полягає в тому, щоб змінити наше уявлення про речі з «керованого досвідом» на «кероване-даними».
Традиційна механічна обробка залежить від здібностей і знань людей, які над нею працюють, і закінчується шляхом ручної зміни налаштувань машини. Цей режим має дві великі проблеми: по-перше, людський фактор може спричинити помилки (наприклад, невчасна заміна зношених інструментів, різне розташування затискачів тощо), а по-друге, важко отримати однакові результати обробки з різних партій і машин. Наприклад, використовуючи типовий токарний верстат для обробки колінчастих валів, ви повинні переконатися, що розміри правильні, затиснувши та вимірявши їх вручну кілька разів. Діапазон похибок часто перевищує ± 0,1 мм, і результати обробки можуть сильно відрізнятися залежно від того, хто це робить.
Завдяки технології обробки з числовим керуванням інструкції комп’ютерної програми керують ріжучими інструментами та механічними рухами. Це велика зміна від «ручного досвіду» до «керованого-даними». Основною частиною процедури є
Цифрове моделювання: створення 3D-моделей предметів за допомогою програмного забезпечення CAD і встановлення важливих параметрів, таких як шорсткість поверхні та допуски на розміри;
Планування процесу: використовуйте програмне забезпечення CAM для створення траєкторій руху інструментів і покращення параметрів різання, включаючи швидкість подачі, глибину різання та швидкість шпинделя.
Надсилання програми: надішліть інструкції G-коду на верстат з ЧПК, щоб керувати обробкою багато{1}}осьового з’єднання.
Онлайн-виявлення: система контролю якості з вбудованими-датчиками, яка спостерігає за процесом обробки в режимі реального часу та автоматично виправляє помилки.
Наприклад, під час обробки блоків циліндрів двигуна п’яти{0}}осьовий обробний центр з ЧПК може одночасно виконувати багатогранну обробку отворів циліндрів, масляних каналів, різьбових отворів тощо. Це дозволяє уникнути повторних помилок затискання та зберігає похибку циліндричності отвору циліндра в межах 0,005 мм, що набагато краще, ніж старий процес 0,02 мм.
2. Найважливіший технологічний підхід для більш послідовної обробки з ЧПК
1. Обробка багато{1}}осьового з’єднання: зменшує кількість затискань і позбавляє від неточностей позиціонування.
Щоб виконувати різні типи обробки поверхні, традиційна обробка потребує багаторазового затискання деталей. Кожен раз, коли вони затискаються, вони можуть опинитися не в тому місці. Наприклад, традиційні методи потребують трьох етапів затискання для обробки корпусу коробки передач, що може додати до 0,15 мм похибки. На відміну від цього, п’ятиосьова обробка з ЧПК потребує лише одного етапу затискання, щоб завершити всю обробку поверхні, а похибку позиціонування можна зберегти на рівні 0,01 мм.
У цьому випадку автомобільна компанія використовує п’яти{0}}осьову обробку з ЧПК для виготовлення алюмінієвих блоків циліндрів двигуна. Коефіцієнт браку знизився з 12% до 0,8%, а точність розмірів зросла на 85% порівняно з попередніми підходами.
2. Технологія високошвидкісного різання (HSM): покращення параметрів різання та збереження стабільної якості обробки
Висока-швидкість різання (до 3000 м/хв або більше) і швидкість подачі (до 400%) знижують силу різання та теплову деформацію, що забезпечує стабільну якість обробки. При різанні лез титанового сплаву, наприклад, нормальна швидкість різання становить лише 800 м/хв, а шорсткість поверхні Ra більше або дорівнює 1,6 мкм. Високо-швидкісне різання може зменшити шорсткість поверхні до Ra менше ніж або дорівнює 0,4 мкм і зробити інструменти тричі довшими.
Технічний принцип: коли ви ріжете на високій швидкості, температура в зоні різання підвищується, матеріал стає м'якшим, а сила різання падає. При цьому стружка утворюється швидше, а це означає, що теплопровідність до заготовки відбувається швидше, що сприяє обмеженню термічної деформації.
3. Адаптивний контроль і-компенсація в реальному часі: змінюйте налаштування на льоту, щоб мати справу зі змінами в матеріалі
Різні партії матеріалів для автомобільних компонентів (наприклад, алюмінієвий сплав і високо-сталь) мають різні робочі характеристики (як-от твердість і міцність). Традиційне виробництво потрібно зупиняти та часто запускати, щоб змінити параметри. Система ЧПК має датчики (наприклад, датчики сили та датчики температури), які стежать за такими речами, як сила різання, вібрація, температура та інші характеристики в режимі реального часу. Потім він автоматично змінює швидкість подачі, глибину різання та інші налаштування, щоб гарантувати, що обробка завжди однакова.
Під час обробки -колінчастих валів із високоміцної сталі система ЧПК помічає швидке зростання сили різання та негайно знижує швидкість подачі на 20%, щоб захистити інструменти від пошкодження, зберігаючи незмінні розміри.
4. Цифрова перевірка та відстеження якості: створення замкнутої-системи контролю
Використовуючи онлайн-інструменти виявлення, як-от лазерні сканери та координатно-вимірювальні машини, обробка з числовим керуванням може здійснювати замкнутий цикл-контролю «зворотного зв’язку виявлення обробки». Наприклад, під час виготовлення шестерень верстат з ЧПК може автоматично перевіряти помилку профілю зуба після завершення обробки. Якщо він перевищує ліміт, запускається програма компенсації, щоб повторно обробити деталі, переконавшись, що всі вони відповідають специфікаціям конструкції. Система MES також відстежує параметри обробки та дані перевірки для кожної деталі, щоб можна було відстежувати якість.
Підтримка даних: цифрова перевірка одного виробника коробки передач дозволила зменшити похибку профілю зуба шестерні з 0,008 мм до 0,003 мм, а рівень браку з 8% до менше ніж 1%.
3. Приклад реального-світу: використання обробки з ЧПК, щоб підтримувати цілісність основних частин автомобіля.
1. Обробка колінчастого вала двигуна: п’яти{1}}осьове з’єднання та швидке різання
Колінчастий вал є дуже важливою рухомою частиною двигуна, і від того, наскільки добре він підходить, залежить, наскільки добре працює двигун. Традиційне виготовлення включає кілька процесів, багато затискачів і багато помилок. Певне підприємство використовує п’яти-осьовий обробний центр з ЧПК і робить роботу більш узгодженою, виконавши такі дії:
Виконайте всю обробку поверхні за один затиск, щоб зменшити помилки позиціонування;
Для високо-швидкісного різання параметри оптимізації: швидкість подачі до 1200 мм/хв, глибина різання 0,5 мм і шорсткість поверхні Ra < 0,4 мкм.
Компенсація виявлення онлайн: після обробки автоматично перевірте співвісність шийки шпинделя та шийки шатуна. Якщо помилка надто велика, маршрут інструменту буде негайно змінено.
Ефект: цикл обробки колінчастого вала скорочується на 60%, рівномірність розмірів покращується на 90%, а відсоток браку зменшується з 5% до 0,2%.
2. Обробка зубчастих коліс коробки передач: зубофрезерування та шліфування виконуються разом
Точність профілю зубів шестерень безпосередньо впливає на їхню роботу та рівень шуму. У традиційних ручних роботах накочування та шліфування зубчастих коліс виконуються окремо з великою кількістю циклів затискання. Шліфування зубчастого колеса також може викликати теплову деформацію. Щоб зробити речі більш узгодженими, певна компанія використовує верстати для фрезерування та шліфування композитних матеріалів із ЧПК із такими технологіями:
Синхронна обробка: фрезерування та шліфування виконуються на одному верстаті, щоб уникнути необхідності затискати двічі;
Адаптивне шліфування: автоматично змінюйте тиск шліфування залежно від того, наскільки твердий матеріал зубчастого колеса, щоб він не нагрівався та не змінював форму.
Цифрове подвійне моделювання: використовуйте віртуальне середовище для моделювання процесу обробки та пошуку найкращих шляхів і налаштувань інструменту.
Похибка профілю зуба шестерні зменшилася з ± 0,012 мм до ± 0,005 мм, шум знизився на 3 дБ, а ефективність виробництва зросла на 40%.