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Para falar sobre Usinagem Combinada de Torneamento e Fresamento
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de controle numérico, tecnologia de computador, tecnologia de máquinas-ferramenta e tecnologia de processamento, os conceitos de processamento tradicionais não podem mais atender aos requisitos das pessoas para velocidade de processamento, eficiência e precisão. Nesse contexto, surgiu a tecnologia de processamento de compósitos. De um modo geral, o processamento composto refere-se ao termo geral para tecnologias de processamento que podem concluir diferentes processos ou diferentes métodos de processo em um equipamento de processamento.
A atual tecnologia de usinagem composta se manifesta principalmente em dois tipos diferentes, um é composto de diferentes métodos de processamento baseados em energia ou modo de movimento; a outra baseia-se no princípio da concentração do processo e concentra-se principalmente na tecnologia de processamento mecânico. A usinagem composta de torno-fresamento composta é um dos métodos de processamento que mais cresce neste campo nos últimos anos.
As peças de produtos de aviação atuais são caracterizadas por múltiplas variedades e pequenos lotes, processo complicado e a estrutura geral de paredes finas e materiais difíceis de usinar são amplamente utilizados. Portanto, longos ciclos de fabricação, grande remoção de material, baixa eficiência de processamento e deformação de processamento são comuns no processo de fabricação. Esperando seriamente pelo gargalo.
A fim de melhorar a eficiência e a precisão do processamento de produtos complexos de aviação, os artesãos têm buscado métodos de processamento mais eficientes e precisos. O surgimento de equipamentos de processamento composto de torneamento-fresamento fornece uma solução eficaz para melhorar a precisão e a eficiência da usinagem de peças de aviação.
Comparado com a tecnologia de processamento de controle numérico convencional, as vantagens notáveis do processamento de compostos se manifestam principalmente nos seguintes aspectos.
(a) Encurtar a cadeia de processo de fabricação do produto e melhorar a eficiência da produção.
O processamento combinado de torneamento-fresamento pode concluir todos ou a maioria dos procedimentos de processamento em uma fixação, reduzindo assim muito a cadeia de processo de fabricação do produto. Desta forma, por um lado, o tempo auxiliar de produção causado pela mudança de fixação é reduzido e, ao mesmo tempo, o ciclo de fabricação e o tempo de espera do dispositivo de fixação são reduzidos e a eficiência da produção pode ser significativamente melhorada.
(b) Reduza o número de apertos e melhore a precisão da usinagem.
A redução do número de instalações de cartões evita o acúmulo de erros causados pela conversão dos dados de posicionamento. Ao mesmo tempo, a maioria dos atuais equipamentos de processamento de compostos de torneamento-fresamento tem a função de detecção online, que pode realizar a detecção no local e controle de precisão de dados importantes no processo de fabricação, melhorando assim a precisão do processamento dos produtos.
(c) Reduzir o espaço físico e reduzir os custos de produção.
Embora o preço unitário dos equipamentos de processamento de compostos de torneamento-fresamento seja relativamente alto, devido ao encurtamento da cadeia do processo de fabricação e à redução de equipamentos necessários para o produto, bem como à redução do número de acessórios, espaço da oficina e equipamentos custos de manutenção, os ativos fixos globais podem ser efetivamente reduzidos O custo de investimento, operação de produção e gerenciamento.
A tecnologia chave da usinagem composta
Embora o processamento de compósitos tenha vantagens que não podem ser comparadas com o processamento único convencional, na verdade, a taxa de utilização do processamento de compósitos de torneamento-fresamento no campo da fabricação de aviação não foi totalmente utilizada. A principal razão é que o tempo de aplicação da usinagem de compósitos de torneamento-fresamento no campo da fabricação de aviação ainda é relativamente curto, e a tecnologia de usinagem de compósitos de torneamento-fresamento, tecnologia de programação de controle numérico, pós-processamento e tecnologia de simulação adequada para as características estruturais de peças de aviação ainda estão em fase de exploração.
A fim de dar total desempenho ao equipamento de processamento de compósitos de torneamento-fresamento e melhorar a eficiência de processamento e a precisão dos produtos, é necessário superar e resolver de forma abrangente os fundamentos principais acima e realizar aplicações integradas.
1. Tecnologia de usinagem combinada de torneamento e fresamento CNC
Diferente do equipamento de usinagem convencional, um centro de usinagem composto de tornofresamento é realmente equivalente a uma linha de produção. Como formular uma rota de processo razoável, método de fixação e selecionar uma ferramenta razoável de acordo com as características do processo da peça e as características do processo da usinagem composta de torno-fresamento é a chave para realizar uma usinagem de precisão eficiente.
A concentração do processo é a característica tecnológica mais distintiva da usinagem de compósitos. Portanto, uma rota de processo científica e razoável é o fator chave para melhorar a eficiência e a precisão da usinagem composta de torneamento e fresamento.
Pegue o S192F Fresagem CNC e o centro de usinagem composto de torneamento da Swiss Baomei Company como exemplo. Esta máquina-ferramenta tem funções como fresagem de cinco eixos, torneamento, mandrilamento, furação, serragem e alimentação automática.
Forte interpolação de alta velocidade e outras funções, especialmente adequadas para usinagem de precisão de alta velocidade de eixos, peças rotativas e outras peças. Na usinagem de impulsores de aviação, este centro de usinagem tem vantagens notáveis.
Quando a barra é usada como peça bruta do impulsor, a rota convencional de usinagem do impulsor primeiro usa o torno CNC para girar o contorno externo do impulsor e, em seguida, finaliza a referência; com base nisso, usa o centro de usinagem CNC de cinco eixos para rasgos, desbaste e semi-acabamento, bem como o acabamento do perfil e do cubo; finalmente, a usinagem do furo é feita em um centro de usinagem de 5 eixos ou equipamento de furação.
No entanto, a S192F O centro de usinagem de fresagem e torneamento pode não apenas concluir toda a usinagem dos processos mencionados acima por meio de fixação única, mas também realizar a usinagem em lote de impulsores por meio das funções de serragem e alimentação automática ao usar materiais de barra. Todo o processo pode ser processado sem intervenção manual.
Tudo feito automaticamente. A configuração da rota do processo pode ser feita da seguinte maneira: o eixo principal fixa o material da barra→desbaste do contorno externo do impulsor→acabamento do contorno externo→fresamento de cinco eixos e rasgo→desbaste do rotor→semi -acabamento do rotor→acabamento do rotor→perfuração do furo→fixação do fuso traseiro→tornar o plano inferior do impulsor→perfuração.
Pode-se ver que todo o processo de usinagem do impulsor pode ser concluído em uma fixação, e a eficiência e a precisão da usinagem podem ser bastante aprimoradas.
Para o centro de usinagem de torneamento-fresamento cnc com torres duplas, o equipamento com torres duplas possui um sistema de controle de canal duplo, as torres superior e inferior podem ser controladas separadamente e a usinagem síncrona pode ser realizada através da declaração de sincronização no código.
A fim de dar pleno desempenho à capacidade de usinagem do equipamento, a operação simultânea de múltiplos processos de peças pode ser realizada através da operação síncrona dos porta-ferramentas duplos sob a premissa de que as condições de usinagem o permitem.
Através da configuração síncrona dos porta-ferramentas superior e inferior, o mandrilamento de desbaste do furo interno pode ser concluído durante o desbaste da forma, melhorando assim ainda mais a eficiência da usinagem. Através do movimento síncrono dos porta-ferramentas superior e inferior, uma série de usinagem de furos é concluída, o que não apenas melhora a eficiência da usinagem, mas também reduz a influência da deformação da peça compensando a força axial do furo de perfuração. Para realizar esta função, é necessário conduzir pesquisas sistemáticas e aprofundadas sobre o plano do processo no estágio inicial do projeto do processo, determinar a sequência serial e paralela da rota do processo e realizar as funções acima por meio de uma combinação razoável de programas de usinagem.
2. Tecnologia de programação CNC para usinagem composta de torneamento e fresamento
O desenvolvimento da tecnologia de usinagem composta de tornofresamento também apresenta requisitos mais altos para a tecnologia de programação NC, que também é um elo de gargalo que restringe o equipamento de usinagem composta de tornofresamento na produção e aplicação reais.
Devido ao curto tempo de aplicação da usinagem de compósitos torneamento-fresamento na produção real, na ausência de soluções profissionais de usinagem de compósitos, geralmente é usado o software CAM de uso geral para planejar parte do programa de usinagem e, em seguida, o artesão integra manualmente o programa para atender aos requisitos de máquinas-ferramenta de usinagem composta para programas de usinagem.
Esta solução exige muito dos artesãos. Em comparação com a tecnologia de programação NC tradicional, as dificuldades de programação da usinagem composta de torneamento e fresamento são refletidas principalmente nos seguintes aspectos.
(a) Há muitos tipos de artesanato. Para os artesãos, eles não apenas devem dominar os métodos de programação de vários métodos de usinagem, como torneamento CNC, fresamento multieixo e furação, mas também precisam definir com precisão a conexão entre os processos e a maneira de avançar e recuar as ferramentas. Portanto, ao realizar a programação NC, é necessário ter um entendimento intuitivo do modelo de processo e da distribuição da permissão de usinagem após a conclusão do processo atual, de modo a facilitar a programação do próximo processo e a configuração do avanço e ferramentas de retirada.
(b) A seqüência serial e paralela no processo de programação deve ser determinada estritamente de acordo com a rota do processo. Muitas peças podem ser processadas de matérias-primas a produtos acabados quando são processadas no centro de usinagem composto de tornofresamento, portanto, os resultados do programa de usinagem devem ser consistentes com a rota do processo. Ao mesmo tempo, a usinagem paralela multicanal também precisa ser considerada de forma abrangente no processo de programação de usinagem NC. Pode-se ver que, para alcançar uma usinagem composta eficiente, uma solução de processo integrada de simulação de programação de processo deve ser desenvolvida.
(c) O software CAM geral atual não suporta algumas funções de usinagem composta de torneamento-fresamento. Em comparação com a usinagem convencional de equipamento único, o movimento da máquina-ferramenta e as funções de usinagem de usinagem composta de torneamento e fresamento são muito mais complicadas. O atual software CAM de uso geral não é suficiente para suportar totalmente a programação dessas funções avançadas, como medição online, serragem, alimentação automática, controle de cabeçote móvel, etc. Portanto, os programas compilados pelo software CAM geral ainda precisam de muito manual ou métodos interativos antes que possam ser aplicados à usinagem composta de torneamento e fresamento automático.
(d) Integração de procedimentos de usinagem. Atualmente, os programas NC compilados pelo software CAM geral são independentes uns dos outros. Para realizar a usinagem completa automática complexa, como torneamento e fresamento, é necessário integrar e integrar esses programas de usinagem independentes. Essa integração deve ser guiada pela rota do processo das peças, primeiro determinar quais programas são paralelos e, em seguida, determinar a sequência de usinagem de diferentes métodos de processo e fornecer troca de ferramenta precisa, substituição de braçadeira, conversão de dados e instruções de avanço e recuo da ferramenta. .
Pode-se ver que é muito difícil compilar programas NC para usinagem combinada de torneamento-fresamento, e o atual software CAM de uso geral ainda apresenta muitos defeitos e deficiências na usinagem combinada de torneamento-fresamento. Para compensar essas deficiências, é uma solução mais realista desenvolver um sistema de programação especial adequado para tecnologia de produto e equipamentos de usinagem compostos com base no software CAD/CAM de uso geral existente. Por um lado, reduz o investimento repetido na compra de software e, ao mesmo tempo, pode evitar defeitos como conhecimento de processo não reutilizável e pessoal complicado causado por plataformas de programação não uniformes.
3. Tecnologia de pós-usinagem de usinagem composta de torno-fresamento
Correspondendo à tecnologia de programação NC, devido ao método de processo complexo e muitas peças móveis, a usinagem combinada de torneamento-fresamento apresenta requisitos mais elevados para o atual software e tecnologia de pós-usinagem. Em comparação com equipamentos CNC convencionais, as dificuldades de sua pós-usinagem se refletem principalmente nos seguintes aspectos.
(a) O movimento de conexão entre diferentes processos requer precisão rigorosa. Devido à grande variedade de técnicas de usinagem executadas no equipamento composto de torneamento-fresamento, a troca automática de métodos de usinagem, ferramentas e peças móveis deve ser concluída de maneira oportuna e precisa após a conclusão do processo atual para garantir a correção e a segurança do processo de usinagem.
Para atingir este objetivo, por um lado, é necessário definir uma forma razoável de avançar e recuar a ferramenta e o tempo de troca automática da ferramenta, ligar e desligar o refrigerante e, mais importante, é necessário definir a posição de outras partes fixas ao usinar o processo atual. Somente assim a colisão entre as partes móveis e não móveis da máquina-ferramenta durante a troca de ferramenta e usinagem pode ser evitada, e o processo de usinagem pode ser garantido para ser seguro e estável.
(b) É necessário julgar automaticamente a sequência do processo e o programa NC. Devido à rota de processo relativamente longa na usinagem composta, não é apenas ineficiente, mas também propenso a erros, confiar na organização manual e na integração de códigos NC pós-concluídos. A solução ideal é poder determinar automaticamente a sequência de usinagem e o método de processo contido no arquivo de posição da ferramenta durante a pós-usinagem e mantê-lo automaticamente no código NC após a conclusão da pós-usinagem.
Por esse motivo, as informações do arquivo de posição da ferramenta após a conclusão da programação NC não precisam apenas conter o método de processo correspondente e as informações de posição da ferramenta, mas também precisam incluir a sequência de usinagem correspondente, o tipo e o número da ferramenta usada, para que pode ser processado no processo de pós-usinagem. Alcance a determinação automática da sequência do processo, método de processo e ferramenta.
(c) Tecnologia de pós-usinagem de diferentes métodos de usinagem. O programa de pós-usinagem de usinagem combinada de torno-fresamento não requer apenas a pós-usinagem de fresamento CNC multi-eixo, torneamento e furação, mas também as funções de serragem, alimentação automática, controle de cabeçote móvel e chamada de ciclo de programa. O algoritmo de pós-usinagem da usinagem composta de fresamento inclui basicamente os métodos de pós-usinagem de todos os tipos de processos de usinagem CNC existentes, e também deve ser capaz de obter integração perfeita e conexão de movimento entre diferentes métodos de usinagem.
(c) Faça pleno uso das funções avançadas do sistema de controle. Atualmente, os sistemas CNC usados para tornear e fresar centros de usinagem compostos são todos sistemas de controle muito avançados, como o sistema FANUC 31i usado pela Baomei S192FT e o sistema SINUMERIK840D usado pela WFL 150.
A maioria desses sistemas de controle avançados possui funções avançadas, como otimização automática de avanço, suavização de vetor de ferramenta, interpolação de alta velocidade e alta precisão. Portanto, é necessário refletir as funções desses sistemas CNC avançados na posição apropriada no código de usinagem concluído no estágio de pós-usinagem, de modo a realizar a utilização total do desempenho do equipamento de usinagem composta de torneamento-fresamento.
(d) usinagem e chamada de funções não cortantes. Além das funções de corte, como torneamento, fresamento, furação e mandrilamento, a máquina-ferramenta de usinagem composta também possui funções não cortantes necessárias para a transição entre vários processos, como alimentação automática, descarga, encaixe do fuso, controle de cabeçote móvel, etc. .
Na pós-usinagem, essas funções precisam ser chamadas como um módulo comum para o programa, e a ordem e o tempo de chamada precisam ser determinados de acordo com a rota do processo. Essas funções não estão disponíveis no software de pós-usinagem atual.
4. Tecnologia de simulação de usinagem composta de torneamento e fresamento
Devido às muitas peças móveis e funções complexas de usinagem composta de tornear-fresamento, a simulação de usinagem após a conclusão da programação é particularmente importante. produção por um curto período de tempo, não há tecnologia de aplicação de simulação madura no momento. Portanto, a maioria dos fabricantes verifica e otimiza o programa por meio de usinagem de corte experimental, o que leva a longos ciclos de preparação e desenvolvimento do processo. Alto risco e custos de usinagem.
A fim de melhorar o nível de aplicação e a eficiência de programação da usinagem composta de torno-fresamento, é necessário promover vigorosamente a aplicação da tecnologia de simulação.Atualmente, o software usado para a simulação de usinagem combinada de torneamento e fresamento inclui principalmente TopSolid, Gibbs, etc., mas esses softwares são geralmente caros, e a introdução do campo de fabricação de aviação do meu país é rara. como Vericut, NCSimul, etc.), de acordo com a estrutura, características de movimento, funções especiais e sistema CNC de equipamentos de usinagem combinados de torneamento-fresamento, por meio de personalização e desenvolvimento de função macro realiza a simulação de movimento do processo de usinagem.
O uso de software geral de simulação de usinagem CNC para realizar a simulação de usinagem combinada de torno-fresamento requer primeiro o estabelecimento de um ambiente de máquina-ferramenta relativamente real no sistema de simulação, e o foco está no estabelecimento da relação de movimento relativo e relação de posição geométrica entre as partes móveis da máquina-ferramenta.
Com base nisso, estabeleça a biblioteca de ferramentas e os números de ferramentas correspondentes usados no processo de usinagem. Em seguida, configure o sistema de controle numérico do equipamento da máquina-ferramenta e a referência de usinagem do programa de controle numérico e carregue o código NC pós-concluído no sistema de simulação e, em seguida, o trabalho de simulação do processo de usinagem pode ser executado. Diferente da usinagem NC convencional, algumas funções (como usinagem multicanal, controle de cabeçote móvel, etc.) precisam ser concluídas por meio do desenvolvimento e personalização de funções macro.
Perspectivas de aplicação e sugestões de desenvolvimento da tecnologia de usinagem de compósitos para torneamento e fresamento
Nos últimos anos, centros de usinagem compostos de torneamento e fresamento foram introduzidos nas fábricas de aeronaves, motores aeronáuticos e acessórios e outros fabricantes de aviação do meu país. Os tipos de equipamentos concentram-se principalmente nos produtos compostos da série de torneamento-fresamento da empresa austríaca WFL e no centro de usinagem composto de fresamento-torneamento da empresa suíça Baomei.
No entanto, devido ao pouco tempo de aplicação prática, geralmente há uma falta de tecnologia de usinagem madura, métodos de programação e meios técnicos de pós-usinagem que sejam compatíveis com as características do processo do produto e as características do processo do equipamento. Portanto, o equipamento de usinagem composto de torneamento-fresamento atualmente introduzido está basicamente em um nível operacional relativamente baixo.
Os principais problemas enfrentados no processo de fabricação de produtos aeronáuticos destacam-se na rota de processo longa, processo complexo, baixa eficiência de usinagem, deformação de usinagem grave e alto custo de usinagem. A usinagem de compósitos torno-fresamento tem uma aplicação muito ampla na fabricação de aeronaves e na fabricação de motores. espaço de desenvolvimento.
Por exemplo, o processo de fresagem da estrutura geral da fuselagem da aeronave geralmente precisa passar por preparação/preparação de blank, usinagem de referência, usinagem de desbaste de formato interno, usinagem de desbaste de formato, referencial de acabamento, semiacabamento e acabamento de formato interno, semiacabamento
Dezenas de processos, como acabamento e forma de acabamento, usinagem de furos, ajuste de ajuste, teste, etc., podem ser concluídos com inversão e fixação múltiplas.
Atualmente, a usinagem geral de blisk no campo de motores aeronáuticos também usa blocos de forjamento integrais, que só podem ser concluídos após dezenas de processos, como torneamento e fresamento, fresamento, polimento, tratamento e reforço de superfície e detecção de falhas.
Essas peças geralmente têm um longo ciclo de fabricação e o tempo de máquina geralmente chega a centenas de horas, e muitos tipos diferentes de máquinas-ferramenta CNC e um grande número de acessórios, ferramentas, ferramentas de medição etc. são necessários no processo de usinagem. Além disso, a substituição repetida da fixação não só faz com que o tempo de espera no processo de fabricação da peça seja muito longo, o que afeta o ciclo de produção, mas também causa o acúmulo de erros de fixação, afetando a precisão dimensional e os resultados da usinagem das peças .
A usinagem combinada de torneamento e fresamento pode realizar todos ou a maioria dos processos das peças de aviação típicas acima mencionadas por meio de uma fixação, proporcionando assim uma nova maneira de usinagem eficiente e precisa de peças de aviação complexas.
As suas vantagens de aplicação refletem-se principalmente nos seguintes aspetos:
(a) O número de tempos de fixação é significativamente reduzido, melhorando a eficiência da usinagem e eliminando erros causados por mudanças nas máquinas-ferramentas e nos métodos de fixação.
(b) O processo é mais concentrado, o que pode encurtar significativamente a cadeia do processo de usinagem, reduzir o tempo de espera e o tempo de inatividade da máquina.
(c) Com a premissa de não alterar o estado de posicionamento, realize o processo de usinagem de vários métodos de usinagem, como torneamento, fresamento, perfuração, etc., reduza o número de acessórios e garanta a consistência da precisão dimensional.
(d) A maior parte da usinagem composta de torneamento-fresamento atual tem a função de medição online, que pode ser usada para medir os resultados da usinagem no processo e entre os processos in situ, de modo a realizar o controle de precisão de todo o processo de usinagem. Pode-se ver que essas vantagens do equipamento de usinagem de compósitos de torneamento-fresamento podem efetivamente compensar as deficiências no atual processo de fabricação de peças complexas de aviação e podem melhorar significativamente a precisão de usinagem e a eficiência dos produtos.
A fim de aproveitar ao máximo a eficiência de usinagem de equipamentos avançados de usinagem de compósitos e melhorar ainda mais a eficiência de fabricação e a qualidade dos produtos de aviação, é urgente realizar os seguintes aspectos do trabalho.
(a) Em combinação com as características tecnológicas das peças de produtos aeronáuticos, conduza uma pesquisa aprofundada sobre a tecnologia de usinagem composta compatível com ela, incluindo a formulação de rotas de processo, a seleção razoável de métodos de fixação, ferramentas, refrigeração e parâmetros de corte , etc
(b) De acordo com a estrutura de movimento do equipamento de usinagem composto e as características do processo dos produtos, desenvolver e personalizar programação CNC correspondente, pós-usinagem, simulação de corte e outros sistemas para formar uma solução integrada de pós-simulação de programação de processo e reduzir requisitos de usinagem compostos para artesãos.
(c) Especificações do processo de formulário. Combinando a experiência de processo acumulada em simulação, corte experimental e produção real, uma especificação de processo solidificada adequada para usinagem de compósitos torneamento-fresamento é formada para orientar a usinagem subseqüente de outras peças.
(d) Preste atenção ao cultivo de talentos. Atualmente, o equipamento de usinagem composta é o representante da tecnologia de ponta no campo da usinagem mecânica. Tanto a preparação do processo quanto a operação e manutenção são mais complicadas do que os equipamentos convencionais. Uma equipe de P&D de alto nível é a chave para alcançar uma operação saudável e eficiente do equipamento.
Conclusão
O atual equipamento de usinagem composta está se desenvolvendo na direção de uma maior gama de processos, maior eficiência, larga escala e modularização. O campo da fabricação de produtos de aviação sempre foi um estágio importante para a tecnologia de fabricação avançada desempenhar um papel.
Com a aceleração da atualização dos produtos de aviação, os equipamentos de usinagem com processos dispersos serão gradualmente substituídos por equipamentos de automação flexíveis com processos centralizados. Desenvolvimento mais amplo e espaço de aplicação.