เทคโนโลยีการกัดเนื้ออวกาศ

มุ่งเป้าไปที่ปัญหาของการประมวลผลที่ยากลำบากของพื้นผิวส่วนโค้งเชิงพื้นที่ องค์ประกอบการประมวลผลจำนวนมาก ความแม่นยำในการประมวลผลสูงและความต้องการความหยาบของพื้นผิวสูงในการประมวลผลแบบครอบคลุม ผ่านการวิเคราะห์ระบบเครื่องมือกล ความสามารถในการผลิตชิ้นส่วน เครื่องมือการประมวลผล และวิธีการเขียนโปรแกรม สูตรสำหรับการประมวลผล ได้มีการกำหนดเครื่องแมชชีนนิ่งเซนเตอร์ขึ้นมา แผนการดำเนินการตามกระบวนการจะแนะนำวิธีการใช้เครื่องมือปลายมนในกระบวนการแปรรูปพื้นผิวโค้งของพื้นที่ตัวเรือน

1 คำนำ

โดยทั่วไปแล้วฝาครอบจะใช้เป็นซีล ก่อนการประกอบ ต้องผ่านการทดสอบแก๊ส น้ำ และแรงดันอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์จะไม่รั่วซึม และรับประกันความแน่นหนาของการประกอบและการใช้งาน ส่วนใหญ่เป็นงานหล่อแบบอินทิกรัลหรือชิ้นส่วนเชื่อมที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีโครงสร้างหลายแบบ เปลี่ยนแปลงได้ ขนาดต่างๆ ภายในเป็นโพรง ผนังบางและไม่เรียบ ในการผลิตและการผลิต ไม่เพียงแต่มีระบบรู ร่องปิดผนึก และระนาบที่มีความต้องการความแม่นยำสูงเท่านั้น แต่ยังมีฟิลเล็ตรูปทรงพิเศษ บอส และพื้นผิวโค้งที่ผิดปกติอีกมากมาย ซึ่งยากต่อการประมวลผลและการผลิต [1]

2 โครงสร้างชิ้นส่วนและการวิเคราะห์กระบวนการ

2.1 การวิเคราะห์โครงสร้างชิ้นส่วน

ปกเป็นส่วนแบบกล่อง. เป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมกึ่งปิดที่มีโพรงและผนังด้านในไม่เท่ากัน และส่วนใหญ่มีโครงสร้างไม่ปกติ ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อรับรองความสะอาดของร่างกายและลดเสียงรบกวนที่เกิดจากร่างกายระหว่างการทำงาน ขณะเดียวกันก็สามารถมีบทบาทในการทำให้รูปลักษณ์สวยงามได้ ในการประมวลผลทางกล มีองค์ประกอบการประมวลผลจำนวนมาก ปริมาณการประมวลผลขนาดใหญ่ และโครงสร้างที่ไม่ปกติ ซึ่งทำให้กระบวนการซับซ้อน [2]

รูปภาพ
รูปที่ 1 ข้อกำหนดกระบวนการครอบคลุม

2.2 การวิเคราะห์กระบวนการ

ฝาครอบ: ส่วนที่ว่างเปล่าเป็นชิ้นส่วนเหล็กหล่อแข็งที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวที่เข้มงวด วัสดุที่แปรรูปได้ยาก เครื่องมือสึกหรอเร็ว และยากต่อการประมวลผลพื้นผิวโค้งเชิงพื้นที่ ชิ้นส่วนฝาครอบแสดงในรูปที่ 1 มีส่วนโค้งซ้ายและขวาที่ด้านหลังของหน้าแปลน โดยคั่นด้วยซี่ขนาด 14 มม. ตรงกลาง ซ้ายและขวาเป็นโครงสร้างที่สมมาตร โดยเหลือด้านหนึ่งไว้ที่ด้านบนและด้านล่าง ค่าความหยาบผิว Ra=1.6μm

2.3 การวิเคราะห์ความยาก

ปกเป็นส่วนแบบกล่อง. วัสดุ QT{{0}} เป็นการหล่อเหล็กดัดซึ่งมีความแข็งแรงสูงและมีความเหนียวดี มีลักษณะของความต้านทานการสึกหรอ การดูดซับแรงสั่นสะเทือน และความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน แต่ประสิทธิภาพการตัดไม่ดี ตามข้อกำหนดการวาดภาพ ด้านหลังของหน้าแปลนเชื่อมต่อจะต้องได้รับการประมวลผลอย่างเต็มที่ ส่วนโค้งมีการกระจายอย่างสมมาตรทางซ้ายและขวา โดยคั่นด้วยซี่โครงที่อยู่ตรงกลาง พื้นผิวส่วนโค้งได้รับการประมวลผลตั้งฉากกับแกนเครื่องมือ เมื่อประมวลผลพื้นผิวโค้ง ขนาดทางเรขาคณิตของเครื่องมือจะต้องพอดีกับทางเดินเครื่องมือของพื้นผิวเพื่อให้แน่ใจว่ารูปร่างของพื้นผิวโค้งสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการ . ดังแสดงในรูปที่ 1 ความหนาของแผ่นซี่โครงคือ (16±0.025) มม. (14±0.02) มม. และเนื้อสัน R (82.5±0.025) มม. ความแม่นยำในการประมวลผลสูงและข้อกำหนดคุณภาพพื้นผิวเข้มงวด เนื่องจากด้านหลังของหน้าแปลนถูกคั่นด้วยซี่ การรบกวนจะเกิดขึ้นเมื่อใช้หัวกัดหรือเครื่องกลึงสามด้าน ทำให้ไม่สามารถดำเนินการได้ [3]

3. ผังกระบวนการและวิธีการตัดเฉือน CNC

3.1 วิธีการประมวลผล

แม้ว่าพื้นผิวส่วนโค้งของชิ้นส่วนนี้จะเป็นพื้นผิวของการหมุน แต่รูปร่างและโครงสร้างของมันเป็นชิ้นส่วนแบบกล่อง (ดูรูปที่ 2) จึงไม่เหมาะสำหรับเครื่องมือกลึง ด้านหลังของหน้าแปลนคั่นด้วยซี่โครงสามซี่ โดยมีการเปลี่ยนรากแบบโค้งมน ด้านหลังและด้านหน้าต้องการความแม่นยำของมิติและความหยาบของพื้นผิวสูง และสามารถประมวลผลบนเครื่องกัดแบบสามแกนและหลายแกนได้ ในการตัดเฉือนแบบหลายแกน เนื่องจากตำแหน่งระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาระหว่างการประมวลผล การประมวลผลทั้งหมดจึงสามารถเสร็จสิ้นได้ในการจับยึดเพียงครั้งเดียวเพื่อให้ได้สภาวะการประมวลผลที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการจัดซื้อและต้นทุนซอฟต์แวร์สูงกว่าต้นทุนแบบสามแกนมาก ต้นทุนการบำรุงรักษาและบำรุงรักษาสูงเกินไป และข้อกำหนดสำหรับทักษะการปฏิบัติงานของผู้ปฏิบัติงานก็สูงเช่นกัน ส่งผลให้ต้นทุนแรงงานสูง ในเครื่องมือกลแบบสามแกน เวกเตอร์แกนเครื่องมือยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และจะถูกประมวลผลในระนาบปกติของแกน Z การใช้ข้อต่อเชื่อมโยงสามารถทำให้การประมวลผลพื้นผิวเชิงพื้นที่สมบูรณ์และให้ความแข็งแกร่งของระบบดีขึ้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์นี้ผลิตในปริมาณมากและเป็นชุดเล็กๆ จึงไม่จำเป็นต้องปรับแต่งเครื่องมือ สามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตผลิตภัณฑ์นี้ได้โดยใช้แผ่นสากลที่มีความสูงเท่ากันและแผ่นกดลงสำหรับการวางตำแหน่งและการจับยึด หลังจากการวัดหัวกัดของเครื่องมือกลที่ไซต์งานและการวิเคราะห์ปัจจัยการประมวลผลของตัวเรือนแล้ว สามารถใช้หัวกัดปลายมนเพื่อสร้างเนื้อผิวโค้งในระนาบ ZY ตามแนวแกน Z เพื่อให้ได้พื้นผิวที่ดีขึ้น ความแม่นยำในการประมวลผล คุณภาพ และประสิทธิภาพ และคุ้มค่าเงินที่สุด

รูปภาพ

รูปที่ 2 ฝาครอบว่างเปล่า

3.2 แนวคิดเครื่องมือ

การเลือกเครื่องมือและการกำหนดจำนวนการตัดถือเป็นเนื้อหาสำคัญในเทคโนโลยีการตัดเฉือน CNC ไม่เพียงส่งผลต่อประสิทธิภาพการประมวลผลของเครื่องมือเครื่อง CNC เท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการประมวลผล และในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนต้นทุนการประมวลผลทั้งหมด เมื่อรวมกับคุณลักษณะของเครื่องมือกลแล้ว ประสิทธิภาพของวัสดุชิ้นงาน ความต้องการในการจับยึดและกระบวนการ หัวกัดคมตัดสามด้าน ดอกเอ็นมิลล์ และดอกเอ็นมิลแบบบอล จะถูกเลือกสำหรับการประมวลผล เนื่องจากซี่ทั้งสามส่วนที่ด้านหลังของหน้าแปลนมีระยะห่างเท่ากันที่ 90 องศา จึงมีสารตกค้างที่โคนของซี่มากเมื่อทำการกัดกลับด้วยหัวกัดขอบสามด้าน และดอกเอ็นมิลล์สามารถ ใช้ในการประมวลผลซี่โครงทั้งหมดตามทิศทางส่วนโค้ง พื้นผิวส่วนโค้งของรากเป็นพื้นผิวสามมิติที่เกิดขึ้นจากล่างขึ้นบน ควรใช้เครื่องมือปลายมนที่มีรัศมีน้อยกว่าหรือเท่ากับรัศมีความโค้งต่ำสุดของพื้นผิวสำหรับการกัดแบบอินเทอร์โพเลต วัดว่าระยะขอบ 6 มม. ที่ด้านหนึ่งของช่องว่างมีขนาดใหญ่ เพื่อให้มั่นใจในความแข็งแกร่งและประสิทธิภาพในการประมวลผล ข้อมูลจำเพาะที่แสดงในรูปที่ 3 คือดอกเอ็นมิลล์ φ20 มม.×80 มม.×150 มม.×4F (YT) และคัตเตอร์กัดปลายบอล R10 มม.×80 มม.×150 มม. (YT) มีด.

รูปภาพ
รูปที่ 3 ดอกเอ็นมิลล์ (ด้านล่าง) และดอกเอ็นมิลล์แบบบอล (บน)

3.3 แผนการตัด

ในกระบวนการตัด ตามเงื่อนไขการประมวลผลจริงของชิ้นงาน เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำและความขรุขระของพื้นผิวของพื้นผิวโค้งมน การกัดแบบปีนจะถูกใช้จากล่างขึ้นบน แยกจุดเริ่มต้นเครื่องมือและจุดเซ็ตเครื่องมือ ภายใต้หลักประกันด้านความปลอดภัย จุดเริ่มต้นของเครื่องมือควรอยู่ใกล้กับชิ้นงานมากที่สุดเพื่อลดการเคลื่อนที่ของเครื่องมือที่ไม่ได้ใช้งาน ลดเส้นทางป้อนให้สั้นลง และประหยัดเวลาในการดำเนินการในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน เนื่องจากระยะขอบว่างมีขนาดใหญ่ จึงควรใช้วิธีการประมวลผลแบบวนเพื่อกัดตามลำดับดังแสดงในรูปที่ 4 โดยค่อยๆ เอาระยะขอบออกในทิศทาง YZ และเหลือระยะขอบ 0.2 มม. เพื่อการเก็บผิวละเอียด ในช่วงเวลานี้ ควรสังเกตว่าจุดป้อนและจุดถอยควรตั้งฉากกับ ในทิศทางแกน Z ความเร็วป้อนไม่สามารถเป็น "G0" ได้ และคำสั่ง "G0" ควรหลีกเลี่ยงการขยับตัว "Y,Z" พร้อมๆ กัน

เลือกพารามิเตอร์การตัดเครื่องมือ: ดอกเอ็นมิลล์ φ20 มม. วัสดุเครื่องมือรองรับความเร็วเชิงเส้น vc 90~120ม./นาที ปริมาณการตัดด้านหลัง ap 0.3~2 มม. และอัตราป้อน fz 0.07~0.3 มม./z

หัวกัดปลายบอล R10mm×80mm×150mm (YT) วัสดุเครื่องมือรองรับ vc ความเร็วเชิงเส้น 120~150 ม./นาที AP การมีส่วนร่วมด้านหลัง 0.3~0.8 มม. และอัตราป้อน fz 0.11~0.18 มม./z

เนื่องจากช่องว่างนั้นเป็นการหล่อแบบแข็ง ซึ่งได้รับผลกระทบจากกระบวนการหล่อ พื้นผิวของช่องว่างจึงอาจมีจุดแข็ง รูพรุน และมีทรายปนอยู่เป็นครั้งคราว เพื่อลดความเสี่ยงด้านคุณภาพและรับประกันความเสถียรในการตัด หลังจากการดีบั๊กและการตรวจสอบชิ้นทดสอบแล้ว พารามิเตอร์การตัดขั้นสุดท้ายของดอกเอ็นมิลล์ φ20มม. ได้รับเลือกเป็น vc=92ม./นาที, n=1465r/ นาที, ap=1.5 มม., fz=0.07 มม./z, vf =410 มม./นาที; พารามิเตอร์การตัดของดอกเอ็นมิลล์แบบบอล R10 มม. ถูกเลือกเป็น vc=130ม./นาที, n=2070รอบ/นาที, ap=0.5 มม., vf=228 มม./นาที หลังจากประมวลผล 12 ชิ้นในแบทช์ โดยใช้พารามิเตอร์การตัดข้างต้น คุณภาพการประมวลผลและความเสถียรก็ดี และเครื่องมือมีความทนทาน

รูปภาพ
รูปที่ 4: ทางเดินของเครื่องมือ

3.4 การเขียนโปรแกรม

ตามขนาดทางเรขาคณิตของการวาดชิ้นส่วน ข้อมูลวิถีการเคลื่อนที่ของศูนย์กลางเครื่องมือจะถูกคำนวณ เนื่องจากพื้นผิวส่วนโค้งอยู่ในระนาบ YZ เมื่อใช้หัวกัดปลายบอล จึงจำเป็นต้องคำนวณพิกัดของจุดสัมผัสและทำการกัดส่วนโค้ง R82.5 มม. ให้เสร็จสิ้นผ่านการประมาณจุด เป้าหมายสูงสุดของการคำนวณเชิงตัวเลขคือการได้รับข้อมูลพิกัดตำแหน่งที่เกี่ยวข้องทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการเขียนโปรแกรม คำนวณค่าพิกัด Y และ Z ผ่านฟังก์ชันตรีโกณมิติตามรูปที่ 5: Y=Rcos , Z=Rsin

รูปภาพ

รูปที่ 5 หลักการคำนวณพิกัด

เมื่อตั้งโปรแกรมโปรแกรม Heidenhain CNC ให้ตั้งค่า Q1=17 เป็นมุมเริ่มต้น Q2=0.1 เป็นมุมที่เพิ่มขึ้น Q3=+76.5 เป็นมุมสิ้นสุด Q{{5} }.5 (R=82.5+10) ​​เป็นรัศมีส่วนโค้ง Q1=Q1 +Q2 เพิ่มตัวแปรสำหรับมุม หลังจากคอมไพล์โปรแกรมแล้ว จะต้องตรวจสอบการทำงานของโปรแกรมก่อนที่จะนำไปใช้ในการผลิตและการประมวลผลอย่างเป็นทางการ ในกรณีพิเศษ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบชิ้นส่วนเพื่อทดลองตัดเฉือนด้วย ตามผลการตรวจสอบ โปรแกรมได้รับการแก้ไขและมักจะทำซ้ำหลายครั้งจนกระทั่งได้โปรแกรมที่ตรงตามข้อกำหนดในการประมวลผลอย่างสมบูรณ์

56 เครื่องมือ "D20-QTD" Z S500

57L Z+100 R0 FMAX

58L X-50 Y-150 R0 FMAX

59L Z+26R0 FMAX

60 L X+32 R0 F1000

61 L Y-88.771

62 FN 0:Q1 =+17; มุมเริ่มต้น

63 FN 0:Q2 =+0.1; การเพิ่มมุม

64 FN 0:Q3 =+76.5; มุมสุดท้าย

65 FN 0:Q4 =+92.5; รัศมีส่วนโค้ง

66 FN 0:Q5 =+0

67 FN 0:Q6 =+0

68 ปอนด์.2

69 ไตรมาส1=ไตรมาส1+ไตรมาส 2; มุมเพิ่มตัวแปร

70 คำถาม5=ไตรมาสที่ 4×คอส ไตรมาสที่ 1; การคำนวณลูปของค่า Y

71Q6=ไตรมาส 4×บาป ไตรมาส 1; การคำนวณลูปของค่า Z

72 L Y-Q5 Z+Q6 R0 F1000

73 FN 12: ถ้า+Q1LT+Q3 ไปที่ LBL 2; การตัดสินแบบวนรอบ

74L Y-21 Z+90.085

75L Z+100 เอฟแม็กซ์; การถอนมีด

76 M0

4 การดีบัก การประมวลผล และการตรวจสอบ

ต้นกำเนิดการประมวลผลของเนื้อพื้นผิวในโปรแกรมคือศูนย์กลางของหน้าแปลน นั่นคือ X{{0}}, Y0 และ Z0 ใน G54 อยู่ที่พื้นผิวด้านบนของหน้าแปลน . หลังจากใช้ตัวค้นหาขอบเพื่อจัดกึ่งกลางในทิศทาง X และ Y ให้ป้อนพิกัดทางกลลงใน G54 ที่เกี่ยวข้อง หลังจากที่แมนเดรลทิศทาง Z หรือมีดอ้างอิงพอดีกับวงกลมด้านนอกของหน้าแปลน ให้คำนวณค่า Z และป้อนลงใน G54 ก่อนดำเนินการ ปล่อยให้เครื่องมือกลทำงานแห้งเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของวิถีการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ ในระหว่างการดีบัก ความเร็วแกนหมุนและอัตราการป้อนระหว่างการประมวลผลสามารถปรับได้อย่างเหมาะสมตามสถานการณ์จริง (ดูรูปที่ 6 สำหรับกระบวนการประมวลผล) เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุด หลังจากชิ้นแรกเสร็จสิ้น จะถูกส่งไปยังเครื่องมือวัดแบบสามพิกัดเพื่อวัดขนาดเชิงเส้น ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต และความหยาบของพื้นผิว ผลการทดสอบตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการ

รูปภาพ
รูปที่ 6 การแปรรูปเนื้อพื้นผิว

5. สรุป

ด้วยการใช้หัวกัดปลายลูกแบบพิเศษ หลังจากพยายามและทดสอบหลายครั้ง ในที่สุดก็ได้กำหนดแผนกระบวนการสำหรับการประมวลผลพื้นผิวฝาครอบ ซึ่งประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาการประมวลผลพื้นผิวส่วนโค้งที่ยากลำบากของพื้นที่ฝาครอบ องค์ประกอบการประมวลผลจำนวนมาก สูง ความแม่นยำในการประมวลผลและความขรุขระของพื้นผิว ข้อกำหนดที่เข้มงวดและปัญหาที่ยากลำบากอื่นๆ ช่วยให้มั่นใจในความถูกต้องของการประมวลผลแบบครอบคลุม ปรับปรุงความสามารถในการควบคุมและความเสถียรของคุณภาพการประมวลผล และก่อให้เกิดความสามารถในการผลิตจำนวนมากในที่สุด ในเวลาเดียวกัน วิธีการนี้มีความเป็นไปได้ในวงกว้างและสามารถให้ความช่วยเหลือและการอ้างอิงสำหรับการใช้งานการประมวลผลพื้นผิวที่คล้ายคลึงกัน