Jusheng

في صناعة التصنيع ،طحن CNCتُستخدم التكنولوجيا على نطاق واسع في معالجة أجزاء معقدة مختلفة بسبب دقة عالية وكفاءتها العالية. سواء في أجزاء من الفضاء الدقيق أو تصنيع السيارات الأجزاء الحرجة ، لا يمكن استبدال طحن CNC.

ومع ذلك ، من أجل تحقيق طحن CNC عالي الجودة ، يجب النظر في بعض الجوانب المهمة للتصميم والهندسة. سيتم شرح العوامل التالية بعمق في هذه الورقة بحيث يمكن للقراء فهم أفضل لتكنولوجيا طحن CNC وتحسين جودة المعالجة وكفاءتها.

ما هو طحن CNC؟

يشير طحن CNC (طحن التحكم العددي للكمبيوتر) إلى التحكم في الكمبيوترتقنية الآلات الدقيقة. باستخدام أداة دوارة ، تتم إزالة قطعة العمل ويتم تصنيع المواد الخام (على سبيل المثال ، المواد المعدنية أو البلاستيكية أو المركبة) في أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة.

على النقيض من آلات الطحن اليدوية التقليدية ، يتم التحكم في طحن CNC بشكل حصري بواسطة تعليمات الكمبيوتر (رمز G) ، ولديه دقة الفرعية (عادة ما تصل إلى 0.005 مم) وتكرار عالية ، وهو محور التصنيع خلال عصر الصناعة 4.0.

ما هي الجوانب الأكثر أهمية في التصميم والهندسة في طحن CNC？

تتضمن الجوانب الأكثر أهمية في التصميم والهندسة في طحن CNC العديد من الروابط الرئيسية ، والتحسين الشامل ضروري لتحقيق معالجة فعالة ودقيقة. فيما يلي قائمة وشرح لأهم الجوانب:

1. تصميم الأدوات واختياره

نوع الأداة مطابقة

اختر قاطع نهاية الكرة (سطح منحني معقد) أو مطحنة نهاية (تصنيع الطائرة/الأخدود) أو شفرة دائرية (مواد يصعب إلى آلب) وفقًا لاحتياجات الآلات.

• مثال:لتشكيل سطح شفرة محرك طائرة منحني ، مطلوب قاطع نهاية الكرة عالي الدقة ، وسبائك التيتانيوم الآلات تتطلب مقاومة للدرجات الحرارة العاليةأدوات كربيد.

تحسين المعلمة الهندسية

• زاوية أشعل النار الرئيسية:يؤثر على توزيع قوة القطع (على سبيل المثال ، 45 درجة زاوية أشعل النار الزاوية الشعاعية والمحورية متوازنة ، لطحن الوجه ؛ زاوية أشعل النار الرئيسية 10 ° للآلات بمعدل تغذية مرتفع).
• زاوية الحلزون:يمكن أن تقلل زاوية الحلزون الكبيرة (على سبيل المثال ، 45 درجة) من الاهتزاز القطع ، ولكن يجب ضبطها على صلابة أداة الآلة.
• زاوية أشعل النار وزاوية الخلفية:زيادة زاوية أشعل النار تقلل من قوة القطع ولكنها تقلل من قوة النصل ؛ يجب تعديل الزاوية الخلفية وفقًا لصلابة المواد (المادة الصلبة تقلل من الزاوية الخلفية لدعم أفضل).

الطلاء والمواد
يمكن تعزيز مقاومة التآكل للأدوات من خلال تكنولوجيا الطلاء (على سبيل المثال ، Tialn ، TICN) ؛ يمكن تطبيق أدوات السيراميك أو CBN في قطع عالية السرعة من مواد عالية الصدفة.

2. تحسين معلمة المعلمة

توازن ثلاثة عوامل

• سرعة القطع:يحتاج إلى تعديله وفقًا لخصائص المواد (يمكن أن تصل سبائك الألومنيوم إلى 1000 متر/دقيقة ، ويجب تقييد سبيكة التيتانيوم على أقل من 60 مترًا/دقيقة).
• معدل التغذية:يتعلق بسمك الرقائق ، يمكن أن تعزز رقاقة رقيقة (على سبيل المثال 0.1 مم) معدل التغذية ، ولكن يجب ضمان قوة الأداة.
• عمق القطع:يمكن للآلة ذات الطبقات إزالة الاهتزاز ، على سبيل المثال ، لا يمكن أن يتجاوز عمق القطع المفرد في الخشن 50 ٪ من قطر الأداة.

تخطيط المسار

استخدام قطع القوس لتقليل تركيز التوتر. تبطئ في الزوايا لتجنب كسر الأدوات.

• مثال:فيالقالب الآلات، استخدم القطع الحلزوني بدلاً من القطع الرأسية لتقليل التأثير.

3. تصميم لاعبا اساسيا وقطع العمل

الاستقرار والصلابة

تجنب الأدوات المفرطة المتراكبة (نسبة التداخل/القطر الموصى بها ≤3: 1) ، واستخدم حاملي أدوات تخفيض الاهتزاز حسب الحاجة.
مثال:عند تصنيع مهاوي رفيعة طويلة ، قم بالدعم براحة أتباع أو راحة مركزية.

دقة تحديد المواقع

يمكن أن تقلل التركيبات المتخصصة من أوقات التثبيت (على سبيل المثال ، نظام تحديد المواقع الصفر من خمسة محاور) وتحسين التكرار في تحديد المواقع إلى 0.005 ملم.

التحكم في التشوه الحراري

عند تصنيع قطع العمل الكبيرة ، يجب حجز بدل التمدد الحراري أو يجب تطبيق تقنية الآلات منخفضة درجة الحرارة.

4. الاهتزاز والإدارة الحرارية

قمع الاهتزاز

تحسين معلمات القطع (على سبيل المثال ، تقليل عمق القطع الشعاعي) ، أو استخدام قواطع الطحن غير المتكافئة أو أنظمة تقليل الاهتزاز النشطة.

• مثال:عند تصنيع الأجزاء الرفيعة الجدران ، املأ قطعة العمل الداخلية بمواد امتصاص الاهتزاز.

تعويض الخطأ الحراري

مراقبة التشوه الحراري لأداة الماكينة من خلال أجهزة استشعار درجة الحرارة وتعويض الأخطاء من خلالبرنامج كام.

5. جودة السطح والدقة

السيطرة على خشونة السطح

تؤثر حدة الأداة (على سبيل المثال ، نصف قطر الحافة ≤ 10μm) ، وسرعة القطع (الآلات عالية السرعة يمكن أن تقلل من حافة المبنى) واستراتيجية التبريد (على سبيل المثال ، التصميم الدقيق MQL) جميعها تؤثر على جودة السطح.

دقة الارتباط متعددة المحاور

فيتصنيع خمسة محاور، يجب استخدام المحاكاة لتجنب تصادم الأدوات مع الشغل ، ويتم استخدام وظيفة RTCP (نقطة الأدوات الدوارة) لتحقيق دقة أعلى.

6. المفاضلة بين الكفاءة والتكلفة

تحسين معدل إزالة المعادن

يمكن تحسين الكفاءة من خلال استراتيجية "HSM (طحن عالي السرعة)" لعمق القطع الكبير والأعلاف الصغيرة ، ولكن يجب تنسيق طاقة الماكينة.

أداة إدارة الحياة

يتم تطبيق نظام مراقبة ارتداء الأدوات ، مع تحسين مسار أداة برنامج CAM ، لتمديد عمر الأداة بأكثر من 30 ٪.

7. القدرة على التكيف

تصنيع المواد التي يصعب قطعها

• سبيكة التيتانيوم:يتطلب قطع تبريد منخفض السرعة وعالي الضغط.
• المواد المركبة:يتم استخدام أدوات PCD (Polycrystalline Diamond) لتجنب delamination.

يجب أن يأخذ التصميم الرئيسي لطحن CNC في الاعتبار التحسين العام للعملية العمالية-أداة الآلةتنسيق. من خلال الاختيار العلمي للأدوات ، والمطابقة الدقيقة لعلامات القطع ، وتعزيز الاهتزاز والتحكم الحراري ، والوقاية من المخاطر مقدمًا من خلال تكنولوجيا المحاكاة ، يمكن تعزيز كفاءة المعالجة والجودة بشكل كبير. في الاستخدام الفعلي ، يجب تطوير خطط العملية المستهدفة وفقًا لمواد محددة ومتطلبات الدقة وأهداف التكلفة.

كيف تختار الزاوية الرئيسية المناسبة لقطعة الطحن؟

إن اختيار زاوية الانحراف الرئيسية لقاطع الطحن له تأثير مباشر على توزيع قوة القطع ، وحياة الأداة ، والكفاءة ،جودة السطحمن المعالجة في طحن CNC. فيما يلي تحليل خطوة بخطوة لاستراتيجية اختيار زاوية الانحراف الرئيسية من خصائص المواد ومتطلبات المعالجة ونوع الأداة وحالة العملية:

اختر حسب خصائص المواد المصنعة:

1. مواد أكثر ليونة (مثل سبيكة الألومنيوم والنحاس):اختر زاوية أولية من 45 إلى 60 درجة لموازنة قوة القطع والكفاءة.
2. مواد صلبة (مثل سبائك الفولاذ والتيتانيوم المطفأ):اختر زاوية أولية من 10 درجة إلى 25 درجة لتوزيع قوة القطع وتقليل تآكل الأدوات.
3. مواد هشة (الحديد الزهر والسيراميك):اختر زاوية رئيسية من 75 درجة إلى 90 درجة بحيث يتم تجنب التكسير.

اختر وفقًا لمتطلبات المعالجة:

• الآلات الخشنة (إزالة المواد كحد أقصى):اختر الزاوية الرئيسية من 30 درجة إلى 45 درجة بحيث يتم تعظيم سمك القطع.
• الآلات الدقيقة (الانتهاء من السطح العالي):اختر الزاوية الرئيسية من 60 درجة إلى 90 درجة بحيث يتم تقليل الاهتزاز وتحسين النعومة.
• قطع رقيقة مسورة/آلات رمح رفيعة:استخدم زاوية الانحراف الأولية من 75 درجة إلى 90 درجة لتقليل فرصة التشوه.

اختر بناءً على نوع أداة القطع:

• قاطع طحن الوجه:45 ° ~ 60 ° للخشونة و 90 درجة للآلات الدقيقة.
• مطحنة نهاية:10 ° ~ 30 ° للخشونة و 45 درجة للآلات للأغراض العامة.
• سكين رأس الكرة:تختلف زاوية المغادرة الرئيسية بنشاط مع نقطة التلامس للسطح المنحني ، والتي تتطلب تحسين مسار CAM.

حدد وفقًا لحالة العملية:

• الآلات عالية السرعة (HSM):اختر زاوية رئيسية بين 10 درجة و 30 درجة مع سرعة عالية وعمق ضحل من القطع.
• قطع متقطع (على سبيل المثال ، Keyway):اختر زاوية رئيسية بين 45 درجة و 60 درجة للحصول على أقصى قدر من الصلابة.
• المبدأ الأساسي:زاوية الانحراف الرئيسية الصغيرة (10 ° ~ 30 °) مناسبة لمواد الصلابة العالية أو المعالجة الفعالة ؛ زاوية الانحراف الرئيسية الكبيرة (75 درجة ~ 90 درجة) مناسبةمواد هشةأو أجزاء رقيقة الجدران ؛ توازن عالمي وكفاءة مع زاوية الانحراف الرئيسية المعتدلة (45 درجة ~ 60 درجة).

كيف تتجنب الإفراط في عملية العمل؟

يعد الإفراط في الإفراط مشكلة جودة شائعة في طحن CNC ، مما قد يؤدي إلى قطع عمل ملصق ، وزيادة التكاليف ، وحتى أضرار المعدات. فيما يلي حل منهجي يغطي عملية التصميم والبرمجة والتصنيع والاختبار بأكملها:

1. مرحلة برمجة

تحسين المسار

محاكاة باستخدام برنامج CAM (مثل Vericut) لتجنب التغييرات المفاجئة في شرائح الخط المستقيم والتحولات الحادة في أقواس دائرية.
قم بإعداد "طائرة أمان" و "مسار إرجاع الأداة" لمنع القطع العرضي للأداة.

تعويض الأدوات

استخدم تعويض G41/G42 بشكل صحيح ، وضبط قيم التآكل ديناميكيًا ، وتجنب أخطاء التعويض.

الفائض والطبقية

اترك هامشًا يتراوح بين 0.1-0.3 ملم للآلات الخشنة ، وقم بتقليل عمق قطع واحد في قطع الطبقة (مثلالطحن كفاف).

2.Tools والتركيبات

اختيار الأداة

إعطاء الأولوية لأدوات القطع القصيرة (نسبة القطر/القطر ≤ 3: 1) ، مع تكييف قطرها مع خصائص الآلات.

تصميم التداخل المضاد

محاكاة الموضع المكاني بين المباراة والأداة خلال خمسة محور تصنيع ، وتصميم أخدود تجنب لاعبا اساسيا.

3. أداة الآلات والتشغيل

معايرة الدقة

تحقق بانتظام من الأخطاء الهندسية لأداة الماكينة وتعويض عن الخلوص العكسي.

تحسين

تقليل السرعة بنسبة 50 ٪ عند قطع/خارج لتقليل التأثير ؛ تجنب القطع بأدوات فارغة.

مراقبة الوقت الحقيقي

مراقبة قوة القطع (مستشعر الطاقة/الاهتزاز) وإغلاقها في حالة وجود تشوهات.

4. الكشف وما بعد المعالجة

التحقق من المادة الأولى

فحص الحجم الكامل CMM+معيار المعايرة السريعة لـ ON على تحقيقات الماكينة.

فحص السطح

تأكيد بصري/مجهري لعدم وجود علامات قطع ، فحص بالأشعة المقطعية (قطعة العمل عالية الدقة).

5. السيناريوهات والردود

سيناريو	السبب المفرط	حل
معالجة أجزاء رقيقة الجدران	أدوات الاهتزاز يسبب انحراف المسار	استخدام أداة قصيرة + حامل أدوات التخفيض الاهتزاز ، قطع الطبقات ، عمق القطع المفرد ≤ 0.5mm
معالجة الارتباط خمسة محاور	التثبيت والأداة التداخل المكاني	استخدم برنامج CAM لمحاكاة مسار الحركة وضبط بنية التثبيت أو مسار الأداة
معالجة التجويف العميقة	الأداة المتراكمة طويلة جدًا ، مما يسبب الانحناء	استخدم "القطع الحلزوني" بدلاً من القطع الرأسية ، أو استخدم Sextend Rod + Guide Sleeve
معالجة السطح المنحنية	قيمة تعويض دائرة نصف قطر الأداة خاطئة	تحقق من قيمة التعويض من خلال القطع التجريبية قبل المعالجة ، وإنشاء قاعدة بيانات تعويض تآكل الأدوات

لتجنب الإفراط في إجراء قطع العمل ، يكون التحكم في النظام مطلوبًا من خمسة أبعاد: تصميم مسار البرمجة ، وتحسين أداة التثبيت ، وضمان دقة أداة الآلة ، والمراقبة في الوقت الفعلي ، وردود الفعل. تشمل المبادئ الأساسية:

• الوقاية أولاً:اكتشف المخاطر مقدمًا من خلال المحاكاة وقطع المحاكمة ؛
• التعديل الديناميكي:تحسين المعلمات في الوقت الحقيقي وفقًا لارتداء الأدوات ومواد العمل ؛
• التحقق من الحلقة المغلقة:تحسين العملية باستمرار على أساس بيانات الكشف.

من خلال التدابير المذكورة أعلاه ، يمكن تخفيض خطر الإفراط في التصويت إلى أقل من 0.1 ٪ ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين معدل عائد المعالجة.

ما هي القواعد الأساسية لتصميم طحن CNC؟

تتضمن القواعد الأساسية لتصميم طحن CNC بشكل أساسي الجوانب التالية:

إمكانية الوصول إلى الأداة

أداة القطع أسطواني ، ويجب تصميم الزوايا الداخلية بزوايا مستديرة (≥ 130 ٪ من دائرة نصف قطر الأداة) لتجنب الزوايا اليمنى.
عميقتصنيع التجويفيتطلب التحكم في نسبة العرض إلى الارتفاع (العمق الموصى به - عرض 4 مرات) ، مع قطر الأداة إلى نسبة العمق من 1: 6 (يمكن أن تصل الأدوات الخاصة 30: 1).

تصميم سمك الجدار

يبلغ الحد الأدنى لسمك الجدار للأجزاء المعدنية 0.8 ملم ، ولأجزاء بلاستيكية يبلغ 1.5 مم. الأجزاء الرقيقة عرضة لتشوه الاهتزاز.

تصميم الثقب والخيط

قطر الفتحة ≥ 2.5 مم ، عمق موصى به لنسبة القطر ≤ 4 مرات (10 مرات ، حد 40 مرة).
طول الخيط ≤ 3 أضعاف الفتحة ، ولم يترك أي قسم ملولب في أسفل خيوط الثقب العمياء.

الميزات الصغيرة والتحمل

الأدوات الخاصة مطلوبة للتصنيع الدقيق (الفتحة <2.5 مم).
تصنيف التسامح: قياسي ± 0.125 مم ، نموذجي ± 0.025 مم ، حد ± 0.0125 مم.

استراتيجية المعالجة

مسار القطع: يستبدل القوس القطع القطع المستقيمة ، مع إعطاء الأولوية للطحن الأمامي (تقليل قوة القطع والحرارة).
اختيار الاستراتيجية: يتم استخدام الآلات عالية السرعة للمواد الناعمة ، ويتم استخدام القطع القوية للمواد الصلبة.

مواد مطابقة وأدوات القطع

مواد الأدوات مناسبة لقطاعات العمل (مثل PCD لسبائك الألومنيوم و CBN للصلب المطفأ).
يجب مطابقة معلمات القطع (السرعة ، التغذية ، العمق) مع الأداة والمواد.

التثبيت وتحسين الأداة

قلل من عدد أوقات التثبيت وأكمل ميزة التسامح الضيقة في عملية تثبيت واحدة.
الحد من عدد أدوات القطع (مثل حجم الفتحة الموحدة) لتقليل تكاليف استبدال الأدوات.

المبادئ الأساسية:

• القابلية للآلات أولاً: يجب أن يفي التصميم بالقيود المادية للأداة.
• التوازن الدقة والتكلفة: تحسين الكفاءة من خلال تصنيف التسامح واختيار الاستراتيجية.
• تقليل تغييرات الأداة والتشبث: تقليل وقت المساعدة وتحسين اتساق المعالجة.

ما هي آثار هندسة الأدوات في تصميم طحن CNC؟

الآثار الرئيسية لهندسة الأدوات فيتصميم طحن CNCنكون:

زاوية الرصاص

نطاق الزاوية: 45 درجة (تصنيع خشن) إلى 90 درجة (الآلات الدقيقة).

التأثير: الزاوية الصغيرة (45 درجة) تزيد من القوة المحورية ، وهي مناسبة لأدوات آلة الصلابة المنخفضة ؛ الزاوية الكبيرة (90 درجة) تقلل من القوة الشعاعية ، وتقلل من الاهتزاز ، ويحسن جودة السطح (يمكن أن يكون RA 0.4 μ م).

الزاوية الأمامية

زاوية أشعل النار الإيجابية (+10 ° ~+15 °): القطع الخفيفة والسهلة ، تصريف رقاقة سهلة ، مناسبة للمواد الناعمة مثل الألومنيوم والنحاس (زيادة 20 ٪ في سرعة القطع).

زاوية أشعل النار السلبية (-5 ° ~ 0 °): يعزز قوة الشفرة ، مناسبة للمواد الصلبة مثل سبائك الفولاذ والتيتانيوم ، ويمتد عمر الأداة بنسبة 30 ٪.

زاوية الإغاثة

القيمة العادية: 6 ° ~ 12 °.

التأثير: إذا كانت الزاوية الخلفية صغيرة جدًا (<6 °) ، فسوف ترفع الاحتكاك وتؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ؛ الزاوية الخلفية العالية جدًا (> 15 درجة) تقلل من قوة الحافة المتطورة ويجعلها عرضة للتقطيع (يوصى بزاوية الخلفية لأدوات قطع السبائك الصلبة عند 8 °).

عدد الشفرات وزاوية الحلزون

عدد الشفرات: شفرتان (إخلاء رقاقة جيد ، مناسب لآلات الأخدود العميق) ؛ 4 شفرات (ثبات عالية ، جودة السطح RA ≤ 0.8 μ م).

الزاوية الحلزونية: 30 درجة ~ 45 درجة (طبيعية) ، زاوية حلزونية عالية (على سبيل المثال ، 45 درجة) تعمل على تحسين معدل إزالة الرقائق ويقلل من درجة حرارة القطع بنسبة 20 ٪.

نصف قطر الأنف

تصنيع خشن: دائرة نصف قطرها كبيرة (R0.8 ~ 1.2 مم) ، ومقاومة تأثير جيد ، وزيادة معدل التغذية بنسبة 15 ٪.

الآلات الدقيقة: نصف قطر صغير (R0.2 ~ 0.4 مم) ، يقلل من بقايا القطع ، ويحقق دقة محيط ± 0.01mm.

زاوية ميل الشفرة

زاوية شفرة موجبة (+5 درجة): أدلة الرقائق قبالة سطح الآلات لتجنب الخدوش (تستخدم بشكل عام في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ).

زاوية الشفرة السلبية (-5 درجة): تعزز قوة الشفرة ، قابلة للاستخدام في القطع المتقطعة (على سبيل المثال ، الحديد الزهر).

يتحكم الشكل الهندسي لأداة القطع في تقسيم قوة القطع (نسبة القوة الشعاعية/المحورية) ، والتشطيب السطحي (قيمة RA) ، ومتانة الأدوات (معدل التآكل) ، وكفاءة عملية التشغيل (معدل إزالة المواد) ، وإدارة الاهتزاز. يجب تحسين مجموعات المعلمات ديناميكيًا بناءً على صلابة المواد (على سبيل المثال ،الألومنيوم/التيتانيوم) ، مرحلة التصنيع (خشن/غرامة) ، وتصلب أداة الآلة.

ما هي الطرق التي تتميز بها طحن CNC عن تحول CNC؟

الجدول التالي هو جدول مقارنة للتمييز الأساسي بينتحول CNCوطحن CNC: