Sígueme en: 
Hablar de Torneado y Fresado Mecanizado Combinado
Con el desarrollo continuo de la tecnología de control numérico, la tecnología informática, la tecnología de máquinas herramienta y la tecnología de procesamiento, los conceptos de procesamiento tradicionales ya no pueden cumplir con los requisitos de velocidad, eficiencia y precisión de procesamiento de las personas. En este contexto, surgió la tecnología de procesamiento de compuestos. En términos generales, el procesamiento compuesto se refiere al término general para las tecnologías de procesamiento que pueden completar diferentes procesos o diferentes métodos de proceso en un equipo de procesamiento.
La tecnología de mecanizado compuesto actual se manifiesta principalmente en dos tipos diferentes, uno es el compuesto de diferentes métodos de procesamiento basados en energía o modo de movimiento; el otro se basa en el principio de concentración de procesos y se centra principalmente en la tecnología de procesamiento mecánico. El mecanizado compuesto de torneado y fresado compuesto es uno de los métodos de procesamiento de más rápido crecimiento en este campo en los últimos años.
Las piezas de productos de aviación actuales se caracterizan por múltiples variedades y lotes pequeños, procesos complicados, y la estructura general de paredes delgadas y los materiales difíciles de mecanizar son ampliamente utilizados. Por lo tanto, los ciclos de fabricación prolongados, la gran eliminación de material, la baja eficiencia de procesamiento y la deformación del procesamiento son comunes en el proceso de fabricación. En serio esperando el cuello de botella.
Para mejorar la eficiencia y la precisión del procesamiento de los productos complejos de aviación, los artesanos han estado buscando métodos de procesamiento más eficientes y precisos. La aparición de equipos de procesamiento de compuestos de torneado y fresado proporciona una solución eficaz para mejorar la precisión y la eficiencia del mecanizado de las piezas de aviación.
En comparación con la tecnología de procesamiento de control numérico convencional, las ventajas sobresalientes del procesamiento compuesto se manifiestan principalmente en los siguientes aspectos.
(a) Acortar la cadena del proceso de fabricación del producto y mejorar la eficiencia de la producción.
El procesamiento combinado de torneado y fresado puede completar todos o la mayoría de los procedimientos de procesamiento en una sola sujeción, lo que acorta en gran medida la cadena del proceso de fabricación del producto. De esta forma, por un lado, se reduce el tiempo auxiliar de producción provocado por el cambio de amarre, y al mismo tiempo, se reduce el ciclo de fabricación y el tiempo de espera del utillaje, y se puede mejorar significativamente la eficiencia productiva.
(b) Reducir el número de sujeción y mejorar la precisión de mecanizado.
La reducción del número de instalaciones de tarjetas evita la acumulación de errores provocados por la conversión de los datos de posicionamiento. Al mismo tiempo, la mayoría de los equipos actuales de procesamiento de compuestos de torneado y fresado tienen la función de detección en línea, que puede realizar la detección in situ y el control de precisión de datos clave en el proceso de fabricación, mejorando así la precisión de procesamiento de los productos.
(c) Reducir el espacio de piso y reducir los costos de producción.
Aunque el precio unitario del equipo de procesamiento de compuestos de torneado y fresado es relativamente alto, debido al acortamiento de la cadena del proceso de fabricación y la reducción del equipo requerido para el producto, así como la reducción de la cantidad de accesorios, el espacio del taller y el equipo los costos de mantenimiento, los activos fijos generales se pueden reducir de manera efectiva El costo de la inversión, la operación de producción y la gestión.
La tecnología clave del mecanizado compuesto
Aunque el procesamiento compuesto tiene ventajas que no se pueden comparar con el procesamiento único convencional, de hecho, la tasa de utilización del procesamiento compuesto de torneado y fresado en el campo de la fabricación de aviación no se ha utilizado por completo. La razón clave es que el tiempo de aplicación del mecanizado compuesto de torneado y fresado en el campo de la fabricación de aviación aún es relativamente corto, y la tecnología de mecanizado compuesto de torneado y fresado, la tecnología de programación de control numérico, el procesamiento posterior y la tecnología de simulación son adecuados para las características estructurales. de las piezas de aviación aún se encuentran en la etapa de exploración.
Para aprovechar al máximo el rendimiento del equipo de procesamiento de compuestos de torneado y fresado y mejorar la eficiencia y precisión del procesamiento de los productos, es necesario superar y resolver de manera integral los fundamentos clave anteriores y realizar aplicaciones integradas.
1. Tecnología de mecanizado combinado de torneado y fresado CNC
A diferencia de los equipos de mecanizado convencionales, un centro de mecanizado compuesto de torneado y fresado es en realidad equivalente a una línea de producción. Cómo formular una ruta de proceso razonable, un método de sujeción y seleccionar una herramienta razonable de acuerdo con las características del proceso de la pieza y las características del proceso del mecanizado compuesto de torneado y fresado es la clave para realizar un mecanizado de precisión eficiente.
La concentración del proceso es la característica tecnológica más distintiva del mecanizado de materiales compuestos. Por lo tanto, una ruta de proceso científica y razonable es el factor clave para mejorar la eficiencia y precisión del mecanizado compuesto de torneado y fresado.
Tome el S192F fresado CNC y el centro de mecanizado compuesto de torneado de Swiss Baomei Company como ejemplo. Esta máquina herramienta tiene funciones como fresado de cinco ejes, torneado, mandrinado, taladrado, aserrado y alimentación automática.
Fuerte interpolación de alta velocidad con visión de futuro y otras funciones, especialmente adecuadas para el mecanizado de precisión de alta velocidad de ejes, piezas giratorias y otras piezas. En el mecanizado de impulsores de aviación, este centro de mecanizado tiene ventajas sobresalientes.
Cuando la barra se usa como impulsor en blanco, la ruta de mecanizado del impulsor convencional primero usa el torno CNC para girar el contorno exterior del impulsor y luego termina el punto de referencia; sobre esta base, utiliza el centro de mecanizado CNC de cinco ejes para ranurado, desbaste y semiacabado, así como el acabado del perfil y el cubo; finalmente el mecanizado del agujero se realiza en un centro de mecanizado de 5 ejes o equipo de taladrado.
Sin embargo, a pesar de la S192F El centro de mecanizado de fresado y torneado no solo puede completar todo el mecanizado de los procesos mencionados anteriormente a través de una sola sujeción, sino también realizar el mecanizado por lotes de impulsores a través de las funciones de aserrado y alimentación automática cuando se utilizan materiales en barra. Todo el proceso se puede procesar sin intervención manual.
Todo hecho automáticamente. La configuración de la ruta del proceso se puede realizar de la siguiente manera: el eje principal sujeta el material de la barra → torneado en bruto del contorno exterior del impulsor → acabado del contorno exterior → fresado y ranurado de cinco ejes → mecanizado en bruto del corredor → semi -acabado del corredor→acabado del corredor→agujero de perforación→sujeción del husillo trasero→girando el plano inferior del impulsor→perforación.
Se puede ver que todo el proceso de mecanizado del impulsor se puede completar con una sola sujeción, y la eficiencia y precisión del mecanizado se pueden mejorar considerablemente.
Para el centro de mecanizado de fresado y torneado cnc con torretas dobles, el equipo con torretas dobles tiene un sistema de control de doble canal, las torretas superior e inferior se pueden controlar por separado y el mecanizado síncrono se puede realizar a través de la declaración de sincronización en el código.
Para aprovechar al máximo la capacidad de mecanizado del equipo, se puede realizar la operación simultánea de múltiples procesos de piezas a través de la operación sincrónica de los portaherramientas dobles bajo la premisa de que las condiciones de mecanizado lo permitan.
Mediante el ajuste síncrono de los portaherramientas superior e inferior, el mandrinado de desbaste del orificio interior se puede completar mientras se desbasta la forma, mejorando así aún más la eficiencia del mecanizado. Mediante el movimiento síncrono de los portaherramientas superior e inferior, se completa una serie de mecanizado de orificios, lo que no solo mejora la eficiencia del mecanizado, sino que también reduce la influencia de la deformación de la pieza de trabajo al compensar la fuerza axial del orificio de perforación. Para realizar esta función, es necesario realizar una investigación sistemática y profunda sobre el plan del proceso en la etapa inicial del diseño del proceso, determinar la secuencia en serie y en paralelo de la ruta del proceso y realizar las funciones anteriores a través de una combinación razonable. de programas de mecanizado.
2. Tecnología de programación CNC para mecanizado compuesto de torneado y fresado
El desarrollo de la tecnología de mecanizado de compuestos de torneado y fresado también plantea mayores requisitos para la tecnología de programación NC, que también es un vínculo de cuello de botella que restringe el equipo de mecanizado de compuestos de torneado y fresado en la producción y aplicación reales.
Debido al corto tiempo de aplicación del mecanizado compuesto de torneado y fresado en la producción real, en ausencia de soluciones profesionales de mecanizado compuesto, generalmente se utiliza un software CAM de uso general para planificar parte del programa de mecanizado, y luego el artesano integra manualmente el programa para cumplir con los requisitos de máquina herramienta de mecanizado compuesto para programas de mecanizado.
Esta solución impone exigencias muy altas a los artesanos. En comparación con la tecnología de programación NC tradicional, las dificultades de programación del mecanizado compuesto de torneado y fresado se reflejan principalmente en los siguientes aspectos.
(a) Hay muchos tipos de artesanías. Los artesanos no solo deben ser capaces de dominar los métodos de programación de varios métodos de mecanizado, como el torneado CNC, el fresado multieje y el taladrado, sino que también deben definir con precisión la conexión entre los procesos y la forma de avanzar y retroceder las herramientas. Por lo tanto, al realizar la programación NC, es necesario tener una comprensión intuitiva del modelo de proceso y la distribución de la tolerancia de mecanizado después de que se complete el proceso actual, para facilitar la programación del siguiente proceso y la configuración del avance y herramientas de retiro.
(b) La secuencia de serie y paralelo en el proceso de programación debe determinarse en estricta conformidad con la ruta del proceso. Muchas piezas pueden procesarse desde materias primas hasta productos terminados cuando se procesan en el centro de mecanizado compuesto de torneado y fresado, por lo que los resultados del programa de mecanizado deben ser consistentes con la ruta del proceso. Al mismo tiempo, el mecanizado paralelo multicanal también debe considerarse de forma integral en el proceso de programación del mecanizado NC. Se puede ver que para lograr un mecanizado compuesto eficiente, se debe desarrollar una solución de proceso integrada de simulación de programación de procesos.
(c) El software CAM general actual no es compatible con algunas funciones de mecanizado compuesto de torneado y fresado. En comparación con el mecanizado convencional de un solo equipo, el movimiento de la máquina herramienta y las funciones de mecanizado del mecanizado compuesto de torneado y fresado son mucho más complicadas. El software CAM de uso general actual no es suficiente para admitir completamente la programación de estas funciones avanzadas, como la medición en línea, el aserrado, la alimentación automática, el control del contrapunto, etc. Por lo tanto, los programas compilados por el software CAM general todavía necesitan mucho manual. o métodos interactivos antes de que puedan aplicarse al mecanizado compuesto de torneado y fresado automático.
(d) Integración de procedimientos de maquinado. Actualmente, los programas NC compilados por el software CAM general son independientes entre sí. Para realizar el mecanizado completo automático complejo, como el torneado y el fresado, es necesario integrar e integrar estos programas de mecanizado independientes. Esta integración debe guiarse por la ruta del proceso de las piezas, primero determinar qué programas son paralelos y luego determinar la secuencia de mecanizado de diferentes métodos de proceso, y dar instrucciones precisas de cambio de herramienta, reemplazo de abrazadera, conversión de datos y avance y retroceso de la herramienta. .
Se puede ver que es muy difícil compilar programas NC para el mecanizado combinado de torneado y fresado, y el software CAM actual de propósito general todavía tiene muchos defectos y deficiencias en el mecanizado combinado de torneado y fresado. Para compensar estas deficiencias, es una solución más realista desarrollar un sistema de programación especial adecuado para la tecnología del producto y el equipo de mecanizado compuesto sobre la base del software CAD/CAM de propósito general existente. Por un lado, reduce la inversión repetida en la compra de software y, al mismo tiempo, puede evitar defectos como conocimientos de procesos no reutilizables y personal complicado causado por plataformas de programación no uniformes.
3. Tecnología posterior al mecanizado de mecanizado compuesto de torneado y fresado
En correspondencia con la tecnología de programación NC, debido al método de proceso complejo y muchas piezas móviles, el mecanizado combinado de torneado y fresado presenta requisitos más altos para el software y la tecnología de post-mecanizado actuales. En comparación con los equipos CNC convencionales, las dificultades de su posmecanizado se reflejan principalmente en los siguientes aspectos.
(a) El movimiento de conexión entre diferentes procesos requiere una precisión estricta. Debido a la amplia variedad de técnicas de mecanizado realizadas en el equipo compuesto de torneado y fresado, el cambio automático de métodos de mecanizado, herramientas y piezas móviles debe completarse de manera oportuna y precisa después de completar el proceso actual para garantizar la corrección y la seguridad. del proceso de mecanizado.
Para lograr este objetivo, por un lado, es necesario establecer una forma razonable de avanzar y retroceder la herramienta y la sincronización del cambio automático de herramienta, el encendido y apagado del refrigerante y, lo que es más importante, es necesario establecer la posición. de otras partes inmóviles al mecanizar el proceso actual. Solo de esta manera se puede evitar la colisión entre las partes móviles y las partes no móviles de la máquina herramienta durante el cambio de herramienta y el mecanizado, y se puede garantizar que el proceso de mecanizado sea seguro y estable.
(b) Es necesario juzgar automáticamente la secuencia del proceso y el programa NC. Debido a la ruta de proceso relativamente larga en el mecanizado compuesto, no solo es ineficiente sino también propenso a errores confiar en la organización manual y la integración de códigos NC completados posteriormente. La solución ideal es poder determinar automáticamente la secuencia de mecanizado y el método de proceso contenido en el archivo de posición de la herramienta durante el mecanizado posterior, y mantenerlo automáticamente en el código NC una vez finalizado el mecanizado posterior.
Por esta razón, la información del archivo de posición de la herramienta después de completar la programación NC no solo debe contener el método de proceso correspondiente y la información de posición de la herramienta, sino que también debe incluir la secuencia de mecanizado correspondiente, el tipo y el número de la herramienta utilizada, de modo que se puede procesar en el proceso posterior al mecanizado. Logre la determinación automática de la secuencia del proceso, el método del proceso y la herramienta.
(c) Tecnología posterior al mecanizado de diferentes métodos de mecanizado. El programa de post-mecanizado del mecanizado combinado de torneado y fresado no solo requiere el post-mecanizado de fresado, torneado y taladrado CNC multieje, sino también las funciones de aserrado, alimentación automática, control de contrapunto y llamada de ciclo de programa. El algoritmo posterior al mecanizado del mecanizado compuesto de fresado incluye básicamente los métodos posteriores al mecanizado de todos los tipos de procesos de mecanizado CNC existentes, y también debe poder lograr una integración perfecta y una conexión de movimiento entre los diferentes métodos de mecanizado.
(c) Hacer pleno uso de las funciones avanzadas del sistema de control. En la actualidad, los sistemas CNC utilizados para los centros de mecanizado de compuestos de torneado y fresado son todos sistemas de control muy avanzados, como el sistema FANUC 31i utilizado por Baomei S192FT y el sistema SINUMERIK840D utilizado por WFL 150.
La mayoría de estos sistemas de control avanzados tienen funciones avanzadas, como la optimización automática de la alimentación, el suavizado del vector de la herramienta, la interpolación súper avanzada y de alta velocidad y alta precisión. Por lo tanto, es necesario reflejar las funciones de estos sistemas CNC avanzados en la posición adecuada en el código de mecanizado completado en la etapa posterior al mecanizado, para aprovechar al máximo el rendimiento del equipo de mecanizado compuesto de torneado y fresado.
(d) mecanizado y llamada de funciones que no sean de corte. Además de las funciones de corte, como torneado, fresado, taladrado y mandrinado, la máquina herramienta de mecanizado compuesto también tiene funciones que no son de corte necesarias para la transición entre varios procesos, como alimentación automática, descarga, acoplamiento del husillo, control de contrapunto, etc. .
En el posmecanizado, estas funciones deben llamarse como un módulo común para el programa, y el orden y el momento de la llamada deben determinarse de acuerdo con la ruta del proceso. Estas funciones no están disponibles en el software de post-mecanizado actual.
4. Tecnología de simulación de mecanizado compuesto de torneado y fresado
Debido a la gran cantidad de piezas móviles y funciones complejas del mecanizado compuesto de torneado y fresado, la simulación del mecanizado después de completar la programación es particularmente importante. producción por un corto tiempo, actualmente no existe una tecnología de aplicación de simulación madura. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes verifican y optimizan el programa a través del mecanizado de corte de prueba, lo que conduce a largos ciclos de preparación y desarrollo del proceso. Alto riesgo y costes de mecanizado.
Para mejorar el nivel de aplicación y la eficiencia de programación del mecanizado compuesto de torneado y fresado, es necesario promover vigorosamente la aplicación de la tecnología de simulación. En la actualidad, el software utilizado para la simulación del mecanizado combinado de torneado y fresado incluye principalmente TopSolid, Gibbs, etc., pero este software es generalmente costoso, y la introducción del campo de fabricación de aviación de mi país es rara. De hecho, la simulación del mecanizado combinado de torneado y fresado también se puede realizar con la ayuda del software actual de simulación de mecanizado CNC de uso general ( como Vericut, NCSimul, etc.), de acuerdo con la estructura, las características de movimiento, las funciones especiales y el sistema CNC del equipo de mecanizado combinado de torneado y fresado, a través de la personalización y el desarrollo de funciones macro se realiza la simulación de movimiento del proceso de mecanizado.
El uso de software de simulación de mecanizado CNC general para realizar la simulación de mecanizado combinado de torneado y fresado requiere primero el establecimiento de un entorno de máquina herramienta relativamente real en el sistema de simulación, y el enfoque está en el establecimiento de la relación de movimiento relativo y la relación de posición geométrica. entre las partes móviles de la máquina herramienta.
Sobre esta base, establezca la biblioteca de herramientas y los números de herramienta correspondientes utilizados en el proceso de mecanizado. Luego, configure el sistema de control numérico del equipo de máquina herramienta y el punto de referencia de mecanizado del programa de control numérico, y cargue el código NC completado posteriormente en el sistema de simulación, y luego se puede realizar el trabajo de simulación del proceso de mecanizado. A diferencia del mecanizado NC convencional, algunas funciones (como el mecanizado multicanal, el control del contrapunto, etc.) deben completarse mediante el desarrollo y la personalización de funciones macro.
Perspectivas de aplicación y sugerencias de desarrollo de la tecnología de mecanizado compuesto de torneado y fresado
En los últimos años, se han introducido centros de mecanizado compuesto de torneado y fresado en las fábricas de aeronaves, motores aeronáuticos y accesorios y otros fabricantes de aviación de mi país. Los tipos de equipos se centran principalmente en los productos de la serie de compuestos de torneado y torneado de la empresa austriaca WFL y el centro de mecanizado de compuestos de fresado y torneado de la empresa suiza Baomei.
Sin embargo, debido al corto tiempo de aplicación práctica, generalmente falta una tecnología de mecanizado madura, métodos de programación y medios técnicos posteriores al mecanizado que sean compatibles con las características del proceso del producto y las características del proceso del equipo. Por lo tanto, el equipo de maquinado compuesto de torneado y fresado introducido actualmente se encuentra básicamente en un nivel operativo relativamente bajo.
Los principales problemas que se enfrentan en el proceso de fabricación de productos de aviación se destacan en la ruta de proceso largo, proceso complejo, baja eficiencia de mecanizado, deformación de mecanizado grave y alto costo de mecanizado. El mecanizado de materiales compuestos por torneado y fresado tiene una aplicación muy amplia tanto en la fabricación de aeronaves como en la fabricación de motores. espacio de desarrollo.
Por ejemplo, el proceso de fresado de la estructura general del fuselaje de la aeronave generalmente necesita pasar por la preparación del troquelado/pieza en bruto, el mecanizado de referencia, la forma interna del mecanizado en bruto, la forma del mecanizado en bruto, la referencia de acabado, el semiacabado y la forma interior del acabado, el semiacabado.
Docenas de procesos, como el acabado y la forma del acabado, el mecanizado de orificios, el ajuste de ajuste, las pruebas, etc., se pueden completar con múltiples volteos y abrazaderas.
En la actualidad, el mecanizado general de blisk en el campo de los motores aeronáuticos también utiliza espacios en blanco de forja integral, que solo se pueden completar después de docenas de procesos, como torneado y fresado, fresado, pulido, tratamiento y fortalecimiento de superficies y detección de fallas.
Estas partes a menudo tienen un ciclo de fabricación largo, y el tiempo de la máquina generalmente alcanza cientos de horas, y se requieren muchos tipos diferentes de máquinas herramienta CNC y una gran cantidad de accesorios, herramientas, herramientas de medición, etc. en el proceso de mecanizado. Además, la sustitución repetida de amarres no solo provoca que el tiempo de espera en el proceso de fabricación de la pieza sea demasiado largo, lo que afecta el ciclo de producción, sino que también provoca la acumulación de errores de amarre, lo que afecta la precisión dimensional y los resultados del mecanizado de las piezas. .
El mecanizado combinado de torneado y fresado puede realizar todos o la mayoría de los procesos de las piezas de aviación típicas mencionadas anteriormente a través de una sujeción, proporcionando así una nueva forma de mecanizado eficiente y preciso de piezas de aviación complejas.
Sus ventajas de aplicación se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
(a) La cantidad de tiempos de sujeción se reduce significativamente, lo que mejora la eficiencia del mecanizado y elimina los errores causados por los cambios en las máquinas herramienta y los métodos de sujeción.
(b) El proceso está más concentrado, lo que puede acortar significativamente la cadena del proceso de mecanizado, reducir el tiempo de espera y el tiempo de inactividad de la máquina.
(c)Bajo la premisa de no cambiar el estado de posicionamiento, realice el proceso de mecanizado de varios métodos de mecanizado, como torneado, fresado, taladrado, etc., reduzca la cantidad de accesorios y garantice la consistencia de la precisión dimensional.
(d) La mayoría del mecanizado compuesto actual de torneado y fresado tiene la función de medición en línea, que se puede utilizar para medir los resultados del mecanizado en el proceso y entre procesos in situ, a fin de realizar el control de precisión de todo el proceso de mecanizado. Se puede ver que estas ventajas del equipo de mecanizado compuesto de torneado y fresado pueden compensar de manera efectiva las deficiencias en el proceso de fabricación actual de piezas complejas de aviación y pueden mejorar significativamente la precisión y eficiencia del mecanizado de los productos.
Para aprovechar al máximo la eficiencia de mecanizado de los equipos avanzados de mecanizado de compuestos y mejorar aún más la eficiencia de fabricación y la calidad de los productos de aviación, es urgente llevar a cabo los siguientes aspectos del trabajo.
(a) En combinación con las características tecnológicas de las piezas de productos de aviación, realizar una investigación profunda sobre la tecnología de mecanizado compuesto que sea compatible con ella, incluida la formulación de rutas de proceso, la selección razonable de métodos de sujeción, herramientas, refrigeración y parámetros de corte. , etc.
(b) De acuerdo con la estructura de movimiento del equipo de mecanizado compuesto y las características del proceso de los productos, desarrollar y personalizar la programación CNC correspondiente, el mecanizado posterior, la simulación de corte y otros sistemas para formar una solución integrada de programación de procesos, simulación posterior y reducir requisitos de mecanizado compuestos para artesanos.
(c) Formar especificaciones del proceso. Combinando la experiencia del proceso acumulada en la simulación, el corte de prueba y la producción real, se forma una especificación de proceso solidificada adecuada para el mecanizado compuesto de torneado y fresado para guiar el mecanizado posterior de otras piezas.
(d) Prestar atención al cultivo de talentos. El equipo de mecanizado de composites es el representante de la tecnología más puntera en el campo del mecanizado mecánico en la actualidad. Tanto la preparación del proceso como la operación y el mantenimiento son más complicados que los equipos convencionales. Un equipo de I+D de alto nivel es la clave para lograr un funcionamiento saludable y eficiente de los equipos.
Conclusión
El equipo de mecanizado compuesto actual se está desarrollando en la dirección de una gama de procesos más amplia, mayor eficiencia, gran escala y modularización. El campo de la fabricación de productos de aviación siempre ha sido una etapa importante para que la tecnología de fabricación avanzada desempeñe un papel.
Con la aceleración de la actualización de los productos de aviación, los equipos de mecanizado con procesos dispersos serán reemplazados gradualmente por equipos de automatización flexibles con procesos centralizados. Mayor desarrollo y espacio de aplicación.