Ez a cikk az Edgecam intelligens programozási rendszerén alapuló intelligens programozási stratégiákat vizsgál meg a nagy-precíziós megmunkáláshoz, a műszaki megvalósításra összpontosítva olyan területeken, mint a precíz jellemzőfelismerés, a szerszámpálya optimalizálása és a forgácsolási stabilitás ellenőrzése. Egy nagy-precíziós antennakomponens megmunkálásával foglalkozó gyakorlati esettanulmányon keresztül-, amely ultra-reflexiós felülettel (Ra < 0,2 μm) az elülső oldalon és nagy-arányú-aránnyal rendelkezik, a teljes stratégiai folyamatot, beleértve a hátoldalon található összetett könyvtári folyamatot-}alakította meg. felhasználás, adaptív paraméterbeállítás és szimulációs ellenőrzés. A gyakorlati eredmények azt mutatják, hogy egy intelligens programozási mód, amely a folyamat tudásbázisát adaptív vezérléssel kombinálja, jelentősen javítja a méretstabilitást és a felület integritását, hatékony utat kínálva a nagy-precíziós alkatrészek "megfelelő-első-időben történő" gyártásához.
01
Bevezetés
A csúcsminőségű{0}}berendezéseket gyártó ipar gyors fejlődésével a kritikus alkatrészek megmunkálási pontosságára vonatkozó követelmények egyre szigorúbbá váltak. Például a nagy-precíziós antennák az űrhajózásban, a csuklós gömbfejek az orvosi alkalmazásokban és a tükrök az optikai berendezésekben gyakran igényelnek ±0,005 mm-en belüli geometriai tűrésszabályozást, és Ra felületi érdesség 0,2 μm-nél kisebb vagy azzal egyenlő. Az ilyen nagy-precíziós alkatrészeket jellemzően nehezen--megmunkálható anyagok (pl. titánötvözetek, szuperötvözetek), összetett szerkezetek (szabad-formájú felületek, vékony falak) és alacsony merevségük [1] jellemzik, ami nagy kihívást jelent a CNC megmunkálás és programozás számára.
A hagyományos programozási módszerek a mérnökök által végzett ismételt próbavágásokon és{0}}manuális finomhangoláson alapulnak; ezek a megközelítések nemcsak időigényesek-és költségesek, hanem nehezen biztosítják a köteg-a-konzisztenciát. Különösen a simítási szakaszban még a kisebb szerszámpálya-eltérések vagy vágási rezgések is visszafordíthatatlan tűréssértésekhez vezethetnek. Ezért sürgősen szükség van egy intelligens programozási módszerre, amely képes integrálni a nagy pontosságú folyamatismereteket, hogy stabil és ellenőrizhető eredményeket érjen el [2]. Az elmúlt években az olyan intelligens CAM-rendszerek, mint az Edgecam, speciális stratégiákat vezettek be a nagy-precíziós megmunkáláshoz, a kifinomult szerszámpálya-vezérléshez és a folyamat-visszacsatolási mechanizmusokhoz, új megközelítéseket kínálva a nagypontosságú alkatrészek programozásához.
02
Az Edgecam kulcsfontosságú műszaki megvalósítása a nagy pontosságú{0}}programozásban
2.1 High{1}}Fidelity Toolpath Generation Technology
Az Edgecam lehetővé teszi olyan simító szerszámpályák létrehozását, amelyek biztosítják a szerszám pályája és az eredeti CAD felület közötti magas szintű igazodást [3]. A felületsimításhoz a rendszer olyan stratégiákat támogat, mint az áramlási marás és a spirális simítás, lehetővé téve a szerszám görbületi iránya mentén történő sima mozgását, és elkerülve a hirtelen irányváltoztatások okozta ütéseket. Ezenkívül a rendszer egy „adaptív léptetési” funkciót is kínál, amely automatikusan sűrűbbé teszi a szerszámpályákat a nagy görbületi eltérésekkel rendelkező területeken, miközben elosztja azokat a laposabb területeken, ezáltal egyensúlyba hozza a pontosságot és a hatékonyságot.
2.2 Speciális befejezési stratégia könyvtár
Az Edgecam intelligens programozási rendszere beépített{0}}stratégiai sablonokat tartalmaz a nagy-precíziós megmunkáláshoz, mint például: ① Állandó forgácsterhelésű simítás: Stabil forgácsolási erőket tart fenn azáltal, hogy a fogankénti előtolás és a fogásmélység állandó marad. ② Mászómarás prioritási stratégia: Ha a körülmények lehetővé teszik, a szerszám elhajlását és a felületi szakadást minimálisra csökkenti, kényszeríti az emelkedési marást. ③ Több-tengelyes szimultán simítás: Kihasználja az 5 tengelyes szerszámgépek forgási szabadságfokát az optimális szerszámbemeneti szög fenntartása érdekében, ezáltal javítva a felület minőségét. A programozók gyorsan kiválaszthatják a megfelelő stratégiát az alkatrész típusa alapján, ami jelentősen növeli a programozás hatékonyságát.
2.3 A vágási folyamat stabilitásának biztosítása
A nagy-precíziós megmunkálás rendkívül érzékeny a vibrációra; Az Edgecam a következő módszerekkel növeli a stabilitást: ① Szerszám túlnyúlás optimalizálása: A rendszer merevségének növelése érdekében automatikusan a legrövidebb tényleges túlnyúlási hosszt ajánlja. ② Az orsófordulatszám-rezgés elkerülése: A szerszámgép frekvencia-jellemzőinek figyelembevételével elkerüli a rezonancia-fordulatszám-tartományokat. ③ Adaptív előtolásvezérlés: Valós időben-figyeli a vágási terhelést, és automatikusan csökkenti a sebességet, ha kemény pontokkal vagy kanyarokkal találkozik, hogy megakadályozza az azonnali túlterhelést [4].
2.4 A gyártási ismeretek kodifikálása és újrafelhasználása
Az Edgecam a „Strategy Manager” segítségével a hallgatólagos tudást explicit tudássá alakítja. Például a "vékonyfalú-titánötvözet alkatrészek kidolgozási stratégiája" egy átfogó folyamatstratégia-csomagba foglalható, amely a szerszám típusára, a forgácsolási paraméterekre (vágási sebesség, fogankénti előtolás), a hűtési módszerekre és az előtolási irányokra vonatkozó szabályokat tartalmazza. Az új alkalmazottak egyszerűen kiválaszthatják ezt a stratégiát, hogy olyan programokat hozzanak létre, amelyek megközelítik a szakértői-szintű minőséget, ezáltal jelentősen csökkentve az egyéni készségszintektől való függőséget. 03
Alkalmazási eset: Integrált nagy-precíziós antenna megmunkálása-
3.1 Az alkatrész jellemzői és műszaki kihívások
A nagy-precíziós antenna (lásd az 1. ábrát) egy homorú, parabolikus visszaverő felületből áll az elülső oldalon és egy szabálytalan alakú üregből a hátulján; a teljes alkatrész egyetlen egységként van megmunkálva 7075-T6 alumíniumötvözetből. ① Elülső oldal: Konkáv paraboloid; a felületi érdesség követelménye jobb, mint 0,2 μm, és a profiltűrés kisebb vagy egyenlő, mint 0,015 mm. ② Hátoldal: Szabálytalan alakú üreg, amelynek méretaránya (mélység -/szélesség) akár 26:1 (az üreg mélysége kb. . 52 mm, falvastagság csak 2 mm). ③ Felépítés: Az elülső és a hátsó oldalt egy központi 2 mm vastag összekötő borda köti össze; az általános szerkezeti merevség rendkívül rossz, ezért hajlamos a deformációra. ④ Méretek: A maximális teljes méret 105 mm × 520 mm × 550 mm.
Kép
a) Elülső oldal
Kép
b) Hátsó oldal
1. ábra A nagy-pontosságú antennaszerkezet sematikus diagramja
3.2 Edgecam alapú intelligens programozás megvalósítása
A rész kihívást jelentő jellemzőinek megoldása érdekében ez a tanulmány „stratégiahívás + helyi finom{1}}hangolás” programozási megközelítést alkalmaz az Edgecam szoftverkörnyezeten belül. A konkrét műveleti lépések a következők:
(1) Modell importálás és szolgáltatás felismerés: Indítsa el az Edgecam szoftvert, és importálja az antennarész 3D modelljét STEP formátumban. A 2. ábra az Edgecam marási környezet beállítási felületét mutatja. Az Edgecam „Automatic Feature Recognition” funkciójának használatával a rendszer automatikusan azonosítja az elülső „felületi területet”, a hátoldalon a „mély üreges területet”, középen pedig a „vékony{5}}falú összekötő bordát”. A szoftver automatikusan a különböző geometriai jellemzőket megfelelő megmunkálási csoportokba sorolja, megalapozva ezzel a későbbi stratégiaillesztést [5].
Kép
2. ábra Edgecam marási környezet beállítási felülete
(2) Nagyoló megmunkálási stratégia alkalmazása: A "Marás" modulon belül hívja meg az előre-konfigurált "Nagy-hatékonyságú alumínium nagyolás" stratégiai csomagot. Válassza ki a "Trochoidális marás" algoritmust. Állítsa a radiális vágásszélességet a szerszám átmérőjének 12%-ára, az axiális vágási mélységet pedig a szerszám átmérőjének 60%-ára. A rendszer automatikusan létrehoz egy spirális belépési útvonalat, állandó terhelés mellett, hogy gyorsan eltávolítsa a készlet 95%-át, miközben elkerüli a vékony falú szerkezetre gyakorolt hatást, így 0,3 mm-es kidolgozási ráhagyás marad.
(3) Fél-kidolgozás és feszültségmentesítés: Az "Állandó Z-szintű profilozás" stratégiát alkalmazzák a mély üreg oldalfalain rétegzett fél-kidolgozásra. 0,5 mm-es lépés{5}}lelépés és egyirányú adagolási mód van kiválasztva. Ez biztosítja a maradék anyag egyenletes eloszlását, és feloldja a nagyolás során keletkező belső feszültségeket, megakadályozva ezzel a simítási szakaszban a feszültségleadás okozta deformációt.
(4) Az elülső fényvisszaverő felület kidolgozása: Ez a kritikus lépés annak biztosításához, hogy Ra felületi érdesség értéke legfeljebb 0,2 μm legyen. A speciális „High-Smooth Flowline” befejezési stratégia a stratégiakönyvtárból van kiválasztva. Egy R5 mm-es egy-kristály gyémántgolyós-végmaró kerül kiválasztásra a szerszámkönyvtárból, és a rendszer automatikusan hozzáigazítja a szerszámot az orsó fordulatszámának és előtolási sebességének megfelelő felső határértékeihez. A legfontosabb paraméterek a következők: vágási sebesség (vc) 180 m/perc; előtolás foganként (f) 0,015 mm/z-re állítva; és lépjen-az (ae) fölé 0,1 mm-re (körülbelül a szerszám sugarának 2%-a). Útszabályozás: Az "Egyirányú vágás kényszerítése" opció van kiválasztva, hogy elkerülje a kétirányú vágás okozta szerszámnyomokat, és az "Adaptive Feed" funkció engedélyezve van, hogy az előtolást automatikusan 60%-ra csökkentse a felület görbületének hirtelen megváltozása esetén. Szimuláció ellenőrzése: Az Edgecam beépített{17}}„Machine Simulation” modulja az 5-tengelyes egyidejű megmunkálási folyamat szimulálására és az interferencia vagy a kimarás ellenőrzésére szolgál. A szimuláció megerősíti, hogy a szerszám tengelye mindig merőleges marad a normál felületre, ütközésveszély nélkül. Az elülső simítás szimulációs felülete a 3. ábrán látható.
Kép
3. ábra Szimulációs felület az elülső-oldal befejezéséhez
(5) A mély üreg kidolgozása a hátoldalon: A 26:1 mélység-/-szélesség arányú szabálytalan üreghez a „Mély üreg marás” stratégia van kiválasztva. Ez a stratégia magában foglalja a fix-tengelyű megmunkálási felület kiválasztását, bár egyes részletek finom-hangolást igényelnek a tényleges körülmények alapján. Egy 12:1 hossz-/-átmérő arányú keményfém szármarót használtak, kis vágási mélység (0,2 mm) és nagy előtolási sebesség mellett. A "forgácseltávolító emelés" funkció aktiválva lett, amely automatikusan visszahúzza a szerszámot, hogy 0,6 mm-es vágási mélységenként eltávolítsa a forgácsot, hogy megakadályozza a forgács eltömődése miatti szerszámtörést vagy felületi karcolódást. A 4. ábra a szimulációs felületet mutatja a fordított{18}}oldali befejező szerszámpálya számára.
Kép
4. ábra Szimulációs felület a hátoldali-simító szerszámpályához
3.3 Megmunkálási eredmények és ellenőrzés
(1) Aktuális megmunkálás: A generált NC kódot átvitték egy 5-tengelyes megmunkáló központba gyártás céljából. A megmunkálási folyamat stabil volt, nem volt jelentős vibráció vagy zaj, és az elülső oldalon a nagy pontosságú{6} felületi textúra egyenletes és finom volt. Az 5. ábra a megmunkált elülső oldal közeli képét mutatja.
Kép
5. ábra A megmunkált elülső oldal közeli-képe
(2) Precíziós ellenőrzés: A megmunkálás után az első alkatrész átfogó ellenőrzésen esett át (lásd 6. ábra).
Kép
6. ábra CMM ellenőrzés
1) Felületi érdesség vizsgálata: Mitutoyo SJ{5}}410 hordozható felületi érdességmérőt használtak a fényvisszaverő felület öt különböző pontjának mérésére. Az eredmények 0,098 μm átlagos Ra értéket mutattak az öt mérés során, a maximális érték pedig nem haladta meg a 0,11 μm-t, ami messze meghaladja a 0,2 μm-nél kisebb vagy azzal egyenlő Ra tervezési követelményt.
2) Méretezési és geometriai tűrésvizsgálat: A Hexagon Global S 07.10.07 CMM-et (Coordinate Measuring Machine) használtuk az alkatrész nullapont-koordinátarendszerének megállapításához.
3) Profiltűrés: Az elülső parabolafelületet szkennelték; a mért profilhiba 0,012 mm volt, ami megfelel a 0,015 mm vagy annál kisebb követelménynek.
4) Pozíciótűrés: A hátoldalon lévő rögzítő lyukakat megmérték; a helyzeti hiba 0,022 mm volt, ami megfelel a 0,03 mm vagy annál kisebb követelménynek.
5) Konzisztencia ellenőrzése: Három alkatrészt megmunkáltak egymás után; a vizsgálati adatok azt mutatták, hogy a kritikus méretek szórása kisebb volt, mint 0,003 mm, ami jó megmunkálási konzisztenciát mutat.
3.4 A megvalósítás kulcspontjai
Ahhoz, hogy az intelligens programozást a nagy pontosságú{0}}gyártásban sikeresen alkalmazhassuk, a következő pontokat érdemes megjegyezni. (1) Alapvető szerszámgépek és vágószerszámok támogatása: Az intelligens programozás nem tudja kompenzálni a hardveres korlátokat; elengedhetetlen annak biztosítása, hogy az olyan paraméterek, mint a szerszámgép geometriai pontossága, az orsó kifutása és a szerszámtartó dinamikus egyensúlya megfeleljenek a nagy-precíziós megmunkálás követelményeinek.
(2) Hűtés és környezetszabályozás: Hőmérséklet-szabályozott műhelyek és nagynyomású belső hűtés- használata javasolt a hőeltolódás minimalizálása érdekében.
(3) Nélkülözhetetlen szimuláció és ellenőrzés: Még intelligens stratégiák alkalmazása esetén is el kell végezni a virtuális gépi eszközzel végzett szimulációkat az esetleges interferencia és túlvágások ellenőrzése érdekében.
(4) Fokozatos iteratív optimalizálás: A kezdeti szakaszban korlátozott mennyiségű kézi beavatkozás megtartható, a teljes automatizálásra való áttérés csak a stratégiai könyvtár kifejlődése után következik be.
