Visant les problèmes de traitement difficile des surfaces d'arc spatial, de nombreux éléments de traitement, de haute précision de traitement et d'exigences élevées de rugosité de surface dans le traitement de la couverture, à travers l'analyse des systèmes de machines-outils, de la fabricabilité des pièces, des outils de traitement et des méthodes de programmation, une formule pour traiter le centre d'usinage a été formulé. Le plan de mise en œuvre du processus présente la méthode d'application des outils à nez sphérique dans le processus de traitement de la surface incurvée de l'espace du boîtier.
1 Préface
Le couvercle est généralement utilisé comme joint. Avant l'assemblage, il doit subir des tests de gaz, d'eau et autres tests de pression pour garantir que le produit ne fuira pas et garantir l'étanchéité à l'air de son assemblage et de son utilisation. La plupart d’entre eux sont des pièces moulées intégrales ou des pièces soudées aux formes complexes et aux structures multiples. Dimensions variables et différentes, intérieur en forme de cavité, parois fines et inégales. Dans la production et la fabrication, il existe non seulement des systèmes de trous, des rainures d'étanchéité et des plans avec des exigences de précision élevées, mais aussi de nombreux congés, bossages et surfaces courbes irrégulières de forme spéciale, qui sont difficiles à traiter et à fabriquer [1].
2 Structure des pièces et analyse du processus
2.1 Analyse de la structure des pièces
Le couvercle est une pièce de type boîte. Il s'agit d'un polyèdre semi-fermé avec des cavités et des parois internes inégales et des structures pour la plupart irrégulières. Il est principalement utilisé pour assurer la propreté de la carrosserie et réduire le bruit généré par la carrosserie pendant le travail. En même temps, il peut jouer un rôle dans l’embellissement de l’apparence. Dans le traitement mécanique, il existe de nombreux éléments de traitement, un grand volume de traitement et une structure irrégulière, ce qui rend le processus complexe [2].
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Figure 1 Couvrir les exigences du processus
2.2 Analyse du processus
Couverture : L'ébauche est une pièce en fonte solide avec des exigences strictes en matière de qualité de surface, le matériau est difficile à traiter, l'outil s'use rapidement et il est difficile de traiter des surfaces courbes spatiales. Les pièces du couvercle sont illustrées à la figure 1. Il y a des arcs gauche et droit à l'arrière de la bride, séparés par des nervures de 14 mm au milieu. Les structures gauche et droite sont symétriques, avec un côté gauche sur les côtés supérieur et inférieur. La valeur de rugosité de surface Ra=1.6μm .
2.3 Analyse des difficultés
Le couvercle est une pièce de type boîte. Le matériau QT{{0}} est une fonte ductile, qui présente une résistance élevée et une bonne ténacité. Il présente les caractéristiques de résistance à l'usure, d'absorption des vibrations et de résistance à l'oxydation, mais ses performances de coupe sont médiocres. Selon les exigences du dessin, la face arrière de la bride de connexion doit être entièrement traitée. Les arcs sont répartis symétriquement à gauche et à droite, séparés par des nervures au milieu. La surface de l'arc est traitée perpendiculairement à l'axe de l'outil. Lors du traitement de la surface incurvée, les dimensions géométriques de l'outil doivent être adaptées à la trajectoire de l'outil de surface pour garantir que la forme de la surface incurvée finale répond aux exigences du processus. . Comme le montre la figure 1, l'épaisseur de la plaque nervurée est de (16±0.025) mm, (14±0,02) mm et le filet de racine R (82,5±0,025) mm. La précision du traitement est élevée et les exigences en matière de qualité de surface sont strictes. Étant donné que l'arrière de la bride est séparé par des nervures, des interférences se produiront lors de l'utilisation d'une fraise ou d'un tour à trois côtés, rendant impossible l'usinage [3].
3. Flux de processus et méthodes d'usinage CNC
3.1 Modalités de traitement
Bien que la surface en arc de cette pièce soit une surface de révolution, sa forme et sa structure sont des pièces de type caisson (voir Figure 2), elle ne convient donc pas aux machines-outils de tournage. La face arrière de la bride est séparée par trois nervures, avec une transition de racine arrondie. Les faces arrière et avant nécessitent une précision dimensionnelle et une rugosité de surface élevées et peuvent être traitées sur des fraiseuses à trois axes et multiaxes. Dans l'usinage multi-axes, étant donné que les positions mutuelles de l'outil et de la pièce changent à tout moment pendant le traitement, tous les traitements peuvent être effectués en un seul serrage pour obtenir des conditions de traitement optimales. Cependant, ses coûts d'approvisionnement et son coût logiciel sont beaucoup plus élevés que ceux des trois axes, les coûts de maintenance et d'entretien sont trop élevés et les exigences en matière de compétences opérationnelles des opérateurs sont également élevées, ce qui entraîne des coûts de main-d'œuvre élevés. Dans la machine-outil à trois axes, le vecteur de l'axe de l'outil reste inchangé et est traité dans le plan normal de l'axe Z. L'utilisation d'un raccord de liaison peut compléter le traitement de la surface spatiale et obtenir une meilleure rigidité du système. Étant donné que ce produit est fabriqué en grande quantité et en petits lots, il n’est pas nécessaire de personnaliser l’outillage. Les besoins de production de ce produit peuvent être satisfaits en utilisant des patins universels de même hauteur existants et des plaques de pression vers le bas pour le positionnement et le serrage. Après mesure sur site de la tête de fraisage de la machine-outil et analyse des facteurs de traitement du boîtier, une fraise à bille peut être utilisée pour créer un congé de surface incurvée dans le plan ZY le long de la direction de l'axe Z afin d'obtenir une meilleure surface. précision, qualité et efficacité du traitement. Et le meilleur rapport qualité/prix.
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Figure 2 Couvercle vierge
3.2 Notion d'outil
La sélection des outils et la détermination de la quantité de coupe sont des éléments importants dans la technologie d'usinage CNC. Ils affectent non seulement l'efficacité du traitement des machines-outils CNC, mais affectent également directement la qualité du traitement et modifient en même temps l'ensemble du coût de traitement. En combinaison avec les caractéristiques de la machine-outil, les performances du matériau de la pièce, les exigences de serrage et de processus, les fraises à trois côtés, les fraises en bout et les fraises à billes sont sélectionnées pour le traitement. Étant donné que les trois sections de nervures à l'arrière de la bride sont uniformément espacées à 90 degrés, il y a beaucoup de résidus à la racine des nervures lors du fraisage en arrière avec une fraise à trois côtés, et la fraise en bout peut être utilisé pour traiter toutes les nervures dans la direction de l'arc. La surface de l'arc racine est une surface tridimensionnelle formée de bas en haut. Un outil à bille avec un rayon inférieur ou égal au rayon de courbure minimum de la surface doit être utilisé pour le fraisage par interpolation. On mesure que la marge de 6 mm sur un côté du flan est grande. Afin de garantir la rigidité et l'efficacité du traitement, les spécifications présentées dans la figure 3 sont une fraise en bout φ20 mm × 80 mm × 150 mm × 4F (YT) et une fraise à bille R10 mm × 80 mm × 150 mm (YT). couteau.
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Figure 3 Fraise en bout (en bas) et fraise sphérique (en haut)
3.3 Plan de coupe
Dans le processus de coupe, en fonction des conditions de traitement réelles de la pièce, afin de garantir la précision et la rugosité de la surface incurvée arrondie, le fraisage en montée est utilisé de bas en haut. Séparez les points de départ de l'outil et les points de réglage de l'outil. Dans le but d'assurer la sécurité, le point de départ de l'outil doit être aussi proche que possible de la pièce à usiner pour réduire le déplacement de l'outil à vide, raccourcir le chemin d'alimentation et gagner du temps d'exécution pendant le processus d'usinage. Étant donné que la marge vierge est grande, la méthode de traitement cyclique doit être utilisée pour fraiser en séquence comme indiqué sur la figure 4, en supprimant progressivement la marge dans la direction YZ et en laissant une marge de 0,2 mm pour la finition. Pendant cette période, il convient de noter que les points d'avance et de retrait doivent être perpendiculaires à Dans la direction de l'axe Z, la vitesse d'avance ne peut pas être "G0", et la commande "G0" devrait éviter que "Y, Z" ne bouge en même temps.
Les paramètres de coupe de l'outil sont sélectionnés : fraise en bout φ20mm. Le matériau de l'outil prend en charge une vitesse linéaire vc de 90~120m/min, une quantité de coupe arrière ap de 0,3~2 mm et une avance fz de 0,07~0,3 mm/z.
Fraise à bille R10mm×80mm×150mm (YT), le matériau de l'outil prend en charge une vitesse linéaire vc de 120~150 m/min, engagement arrière ap de 0,3 à 0,8 mm et alimentation fz de 0,11 à 0,18 mm/z.
Étant donné que l'ébauche est une pièce moulée solide, affectée par le processus de coulée, la surface de l'ébauche peut parfois présenter des points durs, des pores et des inclusions de sable. Afin de réduire les risques liés à la qualité et d'assurer la stabilité de la coupe, après débogage et vérification de l'éprouvette, les paramètres de coupe finaux de la fraise en bout de φ20 mm ont été sélectionnés comme vc=92m/min, n=1465r/ min, ap=1,5 mm, fz=0,07 mm/z, vf =410mm/min ; les paramètres de coupe de la fraise à bille R10 mm sont sélectionnés comme vc=130m/min, n=2070r/min, ap=0,5 mm, vf=228mm/min. Après avoir traité 12 pièces par lot, en utilisant les paramètres de coupe ci-dessus, la qualité et la stabilité du traitement sont bonnes et l'outil est durable.
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Figure 4 : Parcours d'outil
3.4 Programmation
En fonction des dimensions géométriques du dessin de la pièce, les données de trajectoire de fonctionnement du centre de l'outil sont calculées. Étant donné que la surface de l'arc est dans le plan YZ, lors de l'utilisation d'une fraise sphérique, il est nécessaire de calculer les coordonnées du point de contact et de terminer le fraisage en arc R82,5 mm par approximation du point. Le but ultime du calcul numérique est d'obtenir toutes les données de coordonnées de position pertinentes nécessaires à la programmation. Calculez les valeurs des coordonnées Y et Z à l'aide de fonctions trigonométriques selon la figure 5 : Y=Rcos , Z=Rsin .
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Figure 5 Principe de calcul des coordonnées
Lors de la programmation du programme CNC Heidenhain, définissez Q1=17 comme angle de départ, Q2=0.1 comme incrément d'angle, Q3=+76.5 comme angle final, Q{{5} }.5 (R=82.5+10) comme rayon d'arc, Q1=Q1 +Q2 ajoute une variable pour l'angle. Une fois le programme compilé, son fonctionnement doit être vérifié avant qu'il ne soit officiellement utilisé pour la production et le traitement. Dans des cas particuliers, un contrôle d'essai d'usinage des pièces est également requis. Selon les résultats de l'inspection, le programme est modifié et ajusté, et il est souvent répété plusieurs fois jusqu'à ce qu'un programme répondant pleinement aux exigences de traitement soit obtenu.
56 APPEL OUTIL "D20-QTD" Z S500
57L Z+100 R0 FMAX
58L X-50} Y-150 R0 FMAX
59L Z+26}R0 FMAX
60 L X+32 R0 F1000
61 L Y-88.771
62FN 0:Q1 =+17 ; angle de départ
63 FN 0 : Q2 =+0.1 ; incrément d'angle
64 FN 0 : Q3 =+76.5 ; angle final
65 FN 0 : Q4 =+92.5 ; rayon de l'arc
66FN 0:Q5 =+0
67FN 0:Q6 =+0
68 LBL.2
69 Q1=Q1+Q2 ; l'angle augmente variable
70Q5=Q4×COS Q1 ; calcul en boucle de la valeur Y
71Q6=Q4×SIN Q1 ; calcul en boucle de la valeur Z
72 L Y-Q5 Z+Q6 R0 F1000
73 FN 12 : SI+Q1LT+Q3 ALLER À LBL 2 ; jugement en boucle
74L Y-21 Z+90.085
75L Z+100FMAX ; rétraction du couteau
76 M0
4 Débogage, traitement et inspection
L'origine du traitement du congé de surface dans le programme est le centre de la bride, c'est-à-dire que X{{0}}, Y0 et Z0 dans G54 se trouvent sur la surface supérieure de la bride. . Après avoir utilisé le détecteur de bord pour centrer dans les directions X et Y, saisissez les coordonnées mécaniques dans le G54 correspondant. Une fois que le mandrin dans la direction Z ou le couteau de référence s'adapte au cercle extérieur de la bride, calculez la valeur Z et saisissez-la dans G54. Avant le traitement, laissez la machine-outil fonctionner à sec pour vérifier l'exactitude de la trajectoire de mouvement de l'outil. Pendant le débogage, la vitesse de broche et l'avance pendant le traitement peuvent être ajustées de manière appropriée en fonction de la situation réelle (voir la figure 6 pour le processus de traitement) pour obtenir les meilleures performances de coupe. Une fois la première pièce terminée, elle est envoyée à un instrument de mesure à trois coordonnées pour mesurer les dimensions linéaires, les tolérances géométriques et la rugosité de la surface. Les résultats des tests répondent aux exigences du processus.
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Figure 6 Traitement des congés de surface
5. Conclusion
Grâce à l'utilisation spéciale de fraises à boule, après de nombreuses tentatives et tests, le plan de processus de traitement de la surface du couvercle a finalement été déterminé, résolvant avec succès le problème du traitement difficile de la surface de l'arc de l'espace du couvercle, de nombreux éléments de traitement, de haute qualité. précision du traitement et rugosité de la surface. Exigences strictes et autres problèmes difficiles. Il garantit l'exactitude du traitement des couvertures, améliore la contrôlabilité et la stabilité de la qualité du traitement et forme finalement des capacités de production de masse. En même temps, cette méthode est largement réalisable et peut fournir une aide et une référence pour des applications similaires de traitement de surface.
