Serviços de fresamento CNC de precisão: como eliminar marcas de saliência do quadrante?

Os serviços de fresamento CNC de precisão estão enfrentando um problema de defeito de superfície no campo de fabricação de peças de precisão de alta qualidade que é facilmente esquecido, mas tem um impacto significativo - Protrusão Quadrante.

Esse pequeno defeito no nível do mícron é como um “inimigo invisível” na busca por superfícies perfeitas. Isso afeta a aparência das peças e pode levar a problemas de funcionalidade, vedação ou precisão de montagem, resultando em maiores custos de postagem, processamento e riscos de projeto. Os serviços profissionais de fresagem CNC de precisão desempenham um papel vital na resolução deste problema através de soluções sistemáticas.

Aqui está um artigo que discute a causa e fornece conjuntos completos de estratégias, incluindo mudanças técnicas e escolha de fornecedores.

Resumo da resposta principal

Principais conclusões

• A aparência das saliências do quadrante pode ser explicada pelo atraso do sistema servo, folga e efeitos de controle de caminho juntos. É necessária uma solução sistemática.
• A forma como o problema se manifesta e as estratégias para a sua otimização devem ser ajustadas ao caso dos diferentes materiais a serem maquinados (ex. alumínio vs. aço). O fresamento CNC para peças de alumínio é muito sensível aos parâmetros.
• Além do preço e do equipamento básico, ao escolher um fornecedor, dê ênfase principal ao desempenho dinâmico de sua máquina-ferramenta, à capacidade de otimização do sistema de controle e à experiência no processo.
• Se você tiver comunicação técnica antecipada com especialistas como JS Precision, será possível aplicar seus pacotes de processos maduros diretamente para resolver os problemas em 1 ou 2 iterações.

Como eliminar as saliências dos quadrantes? Soluções de serviços de fresamento CNC de precisão JS

A protrusão do quadrante é um problema típico em serviços de fresamento CNC de precisão. Somente uma solução sistemática que integre máquinas-ferramentas, processos e materiais pode resolver tal problema. Não chega nem perto de apenas ajustar um único parâmetro.

JS Precision está no ramo de equipes de engenharia há mais de 20 anos. Durante esse período, a empresa desenvolveu um sistema proprietário de solução de problemas.

• Um diagnóstico completo é realizado durante o qual o sistema servo da máquina-ferramenta, a rigidez da guia e a folga são testados com precisão para garantir que a folga seja controlada dentro de 0,003 mm.
• Um pacote de processo é personalizado escolhendo o revestimento correto da ferramenta, os parâmetros de corte e a estratégia de caminho com base nos recursos do fresamento CNC de metais.
• Verificação em circuito fechado, ou seja, empregando uma máquina de medição por coordenadas (CMM) e um perfilômetro para uma inspeção quantitativa para verificar se o defeito foi totalmente eliminado.

A melhoria dos erros dos quadrantes por meio de compensação precisa é uma das coisas ilustradas na ISO 230-2:2018.

A JS Precision trouxe essa tecnologia para a otimização de componentes de transmissão de máquinas-ferramenta, juntamente com sua própria solução de calibração de parâmetros de servo, que juntas permitiram atingir um nível de precisão de 0,005 mm emmais de 95% dos projetos.

Nós, empresa, também ajudamos os clientes a reduzir seus custos de processamento em uma média de 20%, e 98% dos pedidos de entrega são pontuais. Para cenários de alta exigência, como usinagem CNC de alumínio, também podemos fornecer processos dedicados de alta velocidade e profundidade de corte rasa para evitar o travamento da ferramenta e o aumento da vibração.

Escolher um fornecedor que possa resolver fundamentalmente o problema é muito mais econômico do que retrabalhos repetidos. Quer verificar as capacidades de nossos serviços de fresamento CNC de precisão? Envie seus desenhos de peças agora e a JS Precision fornecerá uma análise gratuita de viabilidade do processo e cálculo de custos, permitindo que você veja visualmente o efeito da resolução da protrusão do quadrante.

O que é um padrão de lâmina elevada no quadrante e por que isso afeta a qualidade das peças?

As saliências dos quadrantes de fresamento CNC e marcas de ferramentas são geralmente os principais culpados que prejudicam a qualidade das peças de precisão, e os serviços de fresamento CNC de precisão são basicamente a tábua de salvação para resolver esse problema.

Manifestações Visuais do Problema

Você pode ver saliências, marcas de ferramentas ou até mesmo cortes excessivos na superfície das peças em contornos circulares, curvos ou cantos. Essas falhas são geralmente micron, desvios de nível, ou seja, na faixa de 0,005 a 0,02 mm. Eles são quase invisíveis a olho nu, mas têm impacto direto no desempenho central da peça.

Vários danos às peças

• A presença de saliências e marcas alterará drasticamente a rugosidade da superfície a tal ponto que o valor Ra aumentará e a aparência geral e a funcionalidade do produto final de alta qualidade serão comprometidas.
• A precisão da montagem será afetada, o que será demonstrado, por exemplo, pela ocorrência de travamento devido ao encaixe de uma caixa de rolamento, portanto, a estabilidade geral da operação da máquina será prejudicada.
• O desempenho de vedação das peças será comprometido, portanto, riscos de vazamento em componentes hidráulicos e pneumáticos serão muito fáceis de ocorrer.
• O uso de pós-processamento será mais necessário e assim os custos aumentarão, por exemplo,um processo de polimento será necessário para corrigir os defeitos.

Figura 1: Duas peças cilíndricas de alumínio lado a lado; o da direita mostra marcas de arranhões visíveis e defeitos de superfície, ilustrando possíveis problemas de protrusão do quadrante.

Como os serviços de fresamento CNC de precisão definem e diagnosticam problemas de protuberância no quadrante?

O diagnóstico preciso é o primeiro passo para resolver qualquer problema. O ponto forte dos serviços de fresamento CNC de precisão é que eles podem descobrir a principal causa das marcas da ferramenta de protrusão do quadrante muito rapidamente.

O ponto principal é o erro dinâmico do sistema

Esse defeito é causado pelos efeitos combinados de resposta atrasada do servo motor, compensação insuficiente da folga reversa e atrito do trilho durante a reversão do eixo coordenado da máquina-ferramenta.

Quando a máquina-ferramenta executa a interpolação de arco, a velocidade de movimento dos dois eixos coordenados precisa ser correspondida com precisão e qualquer atraso de qualquer um dos eixos levará ao desvio do caminho, formando, em última análise, uma saliência.

Diagnóstico rápido de problemas

• Inspecione os cantos de 90 graus da peça em busca de pequenos arredondamentos ou saliências.
• Determine o diâmetro do círculo e verifique se as dimensões dos pontos do quadrante são iguais.
• Verifique a folga da máquina-ferramenta. O valor é maior que 0,003 mm, que é o valor crítico?
• Durante o processo de corte, há alguma vibração da ferramenta que pode ser vista?

Serviços de fresadora CNC: quais máquinas-ferramentas e fatores do sistema servo causam protrusão?

O cerne dos serviços de fresadora CNC é quão bem o desempenho da máquina-ferramenta e o sistema servo podem interagir, determinando diretamente se protuberâncias quadrantes ou marcas de ferramenta serão formadas.

Principais razões mecânicas e elétricas

• O ganho do servo não está definido corretamente: Se o ganho for definido muito alto, isso fará a máquina vibrar facilmente, no entanto, se o ganho for muito baixo, a resposta da máquina será atrasada.
• Folga excessiva: Se a folga for superior a 0,003 mm, o curso livre durante a reversão causará diretamente o desvio do caminho.
• Problemas de rigidez ou desgaste da guia: Durante o movimento, a deformação afetará a precisão do posicionamento dos eixos coordenados.
• O atrito do parafuso esférico não é estável: O atrito que muda repentinamente durante a reversão fará com que a trajetória do movimento seja perturbada.

O que o Sistema de Controle toca?

O desempenho do algoritmo de compensação é muito diferente entre as diversas marcas de sistemas de controle.

Na verdade, há uma diferença entre o controle de contorno AI da Fanuc e o sistema Advanced Surface da Siemens, no sentido de que ambos os sistemas têm uma melhor capacidade de pré-leitura e suavização, podendo assim diminuir significativamente os erros de quadrante. Este tipo de recurso avançado não está disponível em sistemas de baixo custo, por isso eles têm dificuldades em atender às necessidades de usinagem de alta precisão.

Comparação das capacidades de compensação de erros do quadrante de diferentes sistemas de controle

Quais são as diferenças nos problemas de saliência da fresagem CNC ao processar diferentes materiais metálicos?

As diferentes propriedades dos materiais dos metais de fresamento CNC fazem com que o desempenho e o efeito das marcas da ferramenta de protrusão quadrante sejam drasticamente diferentes.

Desafios com metais macios (por exemplo, ligas de alumínio)

Os parâmetros de fresamento CNC para peças de alumínio são particularmente limitados. Ligas de alumínio com altos requisitos de acabamento superficial tendem a destacar qualquer marca de ferramenta.

Por outro lado, a alta viscosidade das ligas de alumínio torna muito fácil que parâmetros de corte inadequados causem travamento e trepidação da ferramenta, que são os principais contribuintes para problemas de protrusão do quadrante, impactando assim a aparência e a precisão da montagem das peças.

Desafios com metais duros (por exemplo, aço inoxidável)

No caso do aço inoxidável e de outros metais duros, as forças de corte são tão altas que ocorrem alterações na carga do servo, afetando assim a precisão do rastreamento do caminho.

As saliências quadrantes em tais materiais geralmente têm a forma de desvios dimensionais ocultos em vez de marcas de ferramentas na superfície, o que as torna muito difíceis de localizar e corrigir e, portanto, exige um alto nível de serviço das fresadoras CNC.

Figura 2: Uma variedade de materiais metálicos, incluindo blocos e hastes nas cores prata e cobre, mostrando variedade de materiais para usinagem de precisão.

Quais são as estratégias de eliminação direcionadas para fresamento CNC de peças de alumínio?

O problema de protrusão quadrante no fresamento CNC para peças de alumínio precisa de estratégias de processo focadas para resolvê-lo.

Ajuste preciso dos parâmetros do processo

• Aplicar rotação de alta velocidade, variando lentamente a velocidade entre 8.000-12.000 rpm para reduzir o tempo de contato entre a ferramenta e o material.
• Manter uma pequena profundidade de corte, limitando a profundidade de corte de acabamento em 0,1-0,2 mm para diminuir a força de corte e a vibração.
• Ajustar a taxa de avanço, gerenciando a velocidade de avanço em 0,05-0,1 mm/dente para garantir um corte ininterrupto.
• Seleção de ferramentas de acabamento afiadas com revestimentos especiais, por ex. ferramentas revestidas de diamante, para reduzir a aderência da ferramenta.

Tecnologia de otimização de caminho de programação

• Usar a função de filtragem de arco para tornar o caminho do movimento do canto da ferramenta mais suave.
• Ajustar a desaceleração nos cantos para reduzir a velocidade de alimentação nos cantos para que o sistema servo possa rastrear com precisão.
• Utilização da interpolação NURBS para melhorar a precisão da usinagem de superfícies curvas complexas, minimizando assim o desvio do caminho.

Deseja superar o problema de protrusão quadrante em peças de liga de alumínio? Informe à JS Precision seu modelo de peça de alumínio e requisitos de precisão para obter uma solução personalizada de processo de usinagem CNC de alumínio.

Figura 3: um diagrama técnico ilustrando parafusos esféricos dos eixos X e Y para movimento preciso da máquina-ferramenta, com um limite circular da peça delineado.

Serviços de usinagem de precisão personalizados: quais otimizações de processo exclusivas você precisa para seu projeto personalizado?

Os serviços personalizados de usinagem de precisão tratam essencialmente da arte da alfaiataria. A JS Precision é capaz de desenvolver soluções personalizadas de otimização de processos para suas iniciativas.

Engenharia de Sistemas desde a Concepção até o Produto Final

• ASME Y14.5-2009 exige fornecer feedback sobre Design for Manufacturability (DFM) para otimizar a geometria da peça e eliminar cantos complexos propensos a protrusão. Elabore um esquema de desbaste e acabamento passo a passo.
• O desbaste elimina a maior parte dos resíduos, enquanto o acabamento garante a precisão.
• Integre a análise de vibração para determinar a melhor solução de fixação, por exemplo. usar pinças hidráulicas ou mandíbulas macias, para evitar a deformação da peça.

Medição, Iterativo Acionado Fechado, Loop

Empregar uma máquina de medição por coordenadas (CMM) de alta precisão para realizar a medição do contorno da peça de trabalho, transferindo o resultado da medição de volta ao final da programação para ajuste dos parâmetros, criando assim uma otimização de circuito fechado. Esta abordagem é uma maneira segura de obter melhoria contínua do processo, eventualmente removendo completamente as marcas da ferramenta de saliência do quadrante.

Dados de efeito de otimização de processos personalizados de precisão JS

Deseja uma solução personalizada de usinagem de precisão? Envie os desenhos de suas peças para a JS Precision e forneceremos um relatório de análise DFM gratuito para melhorar a relação custo-benefício de seus serviços de usinagem de precisão personalizados.

Como avaliar a força técnica dos fornecedores globais na solução deste problema ao selecioná-los?

No processo de seleção de fornecedores do mercado chinês de fresamento CNC, um dos critérios mais importantes para verificar suas habilidades técnicas, pois é o principal fator que decide se os problemas de protrusão do quadrante podem ser resolvidos ou não.

Especificações Técnicas Básicas

• Qual é a marca e modelo da máquina-ferramenta, ela possui um sistema de controle de nível superior como Heidenhain ou Fanuc?
• Dados de calibração de folga, é possível controlar a folga de forma estável dentro de 0,003 mm?
• Experiência em ajuste de parâmetros de servo. Eles fizeram ajustes para diferentes tipos de materiais?
• Quais equipamentos de teste eles possuem? Eles estão equipados com ferramentas de teste de alta precisão, como máquinas de medição por coordenadas e perfilômetros?

Amostras como prova de capacidade

Deve-se propor aos fornecedores que experimentem uma execução gratuita ou paga de usinagem de peças de teste que incluam superfícies curvas e cantos típicos e, em seguida, meçam sua precisão de contorno e rugosidade superficial, por exemplo. pedindo Ra < 0,4m. Verificar com amostras é uma forma de verificar diretamente as capacidades técnicas dos fornecedores.

Deseja identificar fornecedores de alta qualidade no mercado de fresamento CNC na China? Entre em contato com a JS Precision para obter uma lista gratuita de avaliação de fornecedores e evitar armadilhas de seleção.

Estudo de caso: superando o problema de protrusão quadrante de peças de liga de alumínio para suporte de câmera drone em 48 horas

Desafio

Um fabricante de drones precisava de um lote de suportes de câmera em liga de alumínio 7075 de alta precisão. Durante o fresamento CNC interno para peças de alumínio, a pequena saliência cerca de 0,01-0,015mm continuou aparecendo no ponto de transição do quadrante da superfície curva do trilho-guia.

Por causa disso, a lente ficou presa. O polimento manual teria comprometido a precisão da peça, por isso o projeto travou.

Solução de precisão JS: erradicação sistemática em três etapas

1. Diagnóstico Dinâmico: Após receber as peças e o programa do cliente, os engenheiros estudaram o caminho da ferramenta e os parâmetros originais. Eles concluíram que o principal problema era a incompatibilidade entre os parâmetros de resposta do servo e as condições de corte.

2. Pacote de processo personalizado: Usamos uma fresadora de cinco eixos de alta dinâmica equipada com um sistema Heidenhain TNC640 para

otimiza o ganho feedforward do servo e a tolerância de contorno. O fresamento CNC de alumínio foi feito usando uma fresa de precisão de ângulo de hélice grande de canal único selecionada especificamente, e a reprogramação foi feita usando interpolação NURBS.

3. Verificação e Entrega: Uma vez fabricada a primeira peça, um instrumento de contorno foi utilizado para a inspeção e as saliências foram totalmente eliminadas. A precisão total do contorno foi mantidadentro de 0,005mm, e a rugosidade da superfície Ra foi de 0,3m.

Resultados

A JS Precision entregou uma amostra qualificada em 48 horas, o que resolveu totalmente o problema de montagem. O cliente ficou tão impressionado que entregou à JS Precision os próximos três lotes, num total de 500 peças. Isso levou a uma redução de 25% nos custos de usinagem por peça e a uma redução de 30% no tempo de entrega.

Enfrentando desafios semelhantes de usinagem de peças de precisão? Entre em contato com a JS Precision agora, envie seus requisitos de peças e nós forneceremos serviços de prototipagem rápida, comprovando o valor de nossos serviços personalizados de usinagem de precisão.

Figura 4: Dois anéis de mira em alumínio anodizado preto fosco com “34 mm” gravado e especificações de torque, mostrando componentes acabados fresados com precisão.

Perguntas frequentes

Q1: Quando é mais provável que as marcas de ferramentas de quadrante apareçam?

É mais provável que o defeito ocorra durante operações de usinagem de círculos completos ou contornos arredondados e cantos de ângulo reto de 90 graus, já que essas mudanças direcionais instantâneas do caminho programado excedem a velocidade de resposta do servo da máquina-ferramenta.

Q2: É possível eliminar as marcas da ferramenta reduzindo a taxa de avanço?

Reduzir ligeiramente a taxa de avanço no canto deve ajudar até certo ponto no defeito. No entanto, uma redução excessiva não só afetará a eficiência da usinagem, mas também poderá causar outros problemas superficiais. Deve ser ajustado de forma abrangente junto com os parâmetros do servo.

Q3: Faz muita diferença entre resolver esse problema com máquinas-ferramentas novas e antigas?

Sim, há uma grande diferença. Particularmente as novas máquinas CNC dos últimos 5 anos são mais propensas a serem equipadas com grande tecnologia de servo drives e algoritmos de controle combinados com funções anti-marca de ferramenta melhor construídas, portanto, podem ser resolvidas com bastante facilidade.

Q5: Como você mede e verifica se a saliência foi eliminada?

Usamos perfilômetros de alta precisão ou máquinas de medição por coordenadas para escanear pontos densos de contornos de recursos, gerar gráficos de curvas de contorno ampliados centenas de vezes e analisar quantitativamente se os defeitos foram eliminados.

Q6: A solução deste problema aumentará significativamente os custos de processamento?

A otimização do processo em si geralmente não acarreta taxas adicionais, pois se enquadra no escopo profissional de nossos serviços de fresagem CNC de precisão. Escolher-nos pode realmente economizar em custos de retrabalho e sucata.

Q7: Você também está disposto a realizar esse tipo de otimização profunda para protótipos ou peças de pequenos lotes?

Claro que estamos dispostos. Esse é o valor dos serviços personalizados de usinagem de precisão, pois aplicamos as melhores práticas desde a primeira peça para garantir o sucesso da funcionalidade e aparência do protótipo de uma só vez.

Q8: Os serviços de fresadora CNC da China podem atingir o nível de precisão necessário para evitar saliências?

Absolutamente possível. Tomando como exemplo a JS Precision, investimos em equipamentos importados de primeira linha e os mantemos rigorosamente, possuindo profundo conhecimento de processos que podem atender ou até mesmo superar os requisitos de precisão de clientes internacionais.

Resumo

As marcas de ferramentas de protrusão quadrante não devem ser vistas como um problema insolúvel; em vez disso, são uma forma de verificar as habilidades técnicas de um fornecedor de serviços de fresamento CNC de precisão.

As verdadeiras respostas estão em conhecer muito bem o desempenho da máquina-ferramenta, compreender com precisão as propriedades dos materiais dos metais fresados CNC e ter muita experiência em transformar esses dois processos em processos estáveis. De todas as opções disponíveis no mercado de fresamento CNC na China, a escolha sábia é evitar as armadilhas de preços e falar diretamente com os especialistas técnicos.

Aja agora! Envie para JS Precision os desenhos das peças que estão apresentando esse problema. Nossa equipe de engenharia oferecerá a você uma análise de diagnóstico completa e soluções de processos sob medida que permitirão que você se livre completamente das saliências do quadrante e alcance o próximo nível de fabricação de precisão sem defeitos.

JS

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

Especializamo-nos em usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano, ferramental rápido, moldagem por injeção, fundição de metais, chapas metálicas e extrusão.

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