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Na indústria da fabricação,CNC MillingA tecnologia é amplamente utilizada no processamento de várias partes complexas devido à sua alta precisão e alta eficiência. Seja em peças de precisão aeroespacial ou peças críticas de fabricação automotiva, a moagem do CNC não pode ser substituída.

No entanto, para alcançar a moagem da CNC de alta qualidade, alguns aspectos importantes de design e engenharia precisam ser considerados. Os seguintes fatores serão explicados em profundidade neste artigo para que os leitores possam entender melhor a tecnologia de moagem do CNC e melhorar a qualidade e a eficiência do processamento.

O que é moagem CNC?

CNC Milling (moagem de controle numérico de computador) refere-se a controlados por computadorTecnologia de usinagem de precisão. Usando uma ferramenta rotativa, a peça de trabalho é removida e as matérias -primas (por exemplo, materiais de metal, plástico ou compósito) são usinadas em peças com formas geométricas complexas.

Em contraste com as máquinas de moagem manual tradicionais, a moagem do CNC é controlada exclusivamente pelas instruções do computador (código G), possui precisão do sub-micron (geralmente tão alta quanto ± 0,005 mm) e alta repetibilidade e é o pivô da fabricação durante a era da indústria 4.0.

Quais são os aspectos de design e engenharia mais cruciais na moagem do CNC？

Os aspectos de design e engenharia mais cruciais no moinho de CNC envolvem vários links -chave, e é necessária a otimização abrangente para obter processamento eficiente e preciso. A seguir, é apresentada uma lista e explicação dos aspectos mais cruciais:

1. Design e seleção de ferramentas

Tipo de ferramenta correspondência

Escolha um cortador de extremidade da bola (superfície curva complexa), moinho de extremidade (usinagem de plano/ranhura) ou lâmina circular (materiais difíceis de máquinas) de acordo com as necessidades de usinagem.

• Exemplo:Para usinar uma superfície curva de lâmina do motor de aeronave, é necessária um cortador de extremidade de alta precisão, a liga de titânio de usinagem requer uma liga de alta temperatura resistenteFerramentas de carboneto.

Otimização geométrica de parâmetros

• Ângulo de ancinho principal:Afeta a distribuição da força de corte (por exemplo, 45 ° Radial e forças axiais do ângulo de axico de 45 ° equilibradas, para a moagem de rosto; ângulo de ancinho principal de 10 ° para usinagem a uma alta taxa de alimentação).
• Ângulo da hélice:O grande ângulo da hélice (por exemplo, 45 °) pode reduzir a vibração de corte, mas precisa ser ajustado à rigidez da máquina -ferramenta.
• Ângulo de ancinho e ângulo nas costas:Aumentar o ângulo de ancinho reduz a força de corte, mas reduz a força da lâmina; O ângulo traseiro precisa ser ajustado de acordo com a dureza do material (o material rígido reduz o ângulo traseiro para melhor suporte).

Revestimento e materiais
A resistência ao desgaste das ferramentas pode ser aprimorada pela tecnologia de revestimento (por exemplo, tialn, ticn); As ferramentas de cerâmica ou CBN podem ser aplicadas no corte de alta velocidade de materiais de alta endurecimento.

2. Otimização de parâmetros de corte

Saldo de três fatores

• Velocidade de corte:precisa ser ajustado de acordo com as propriedades do material (a liga de alumínio pode chegar a 1000m/min, a liga de titânio deve ser restrita a menos de 60m/min).
• Taxa de alimentação:Relaciona -se com a espessura do chip, o chip fino (por exemplo, 0,1 mm) pode aumentar a taxa de alimentação, mas a força da ferramenta deve ser garantida.
• Profundidade de corte:A usinagem em camadas pode remover a vibração, por exemplo, a profundidade de corte única no desbaste não pode exceder 50% do diâmetro da ferramenta.

Planejamento de caminhos

Use corte de arco para reduzir a concentração de estresse; desacelerar nos cantos para evitar a quebra de ferramentas.

• Exemplo:Emusinagem de molde, use corte em espiral em vez de corte vertical para reduzir o impacto.

3. Design de acessórios e pinça de peça de trabalho

Estabilidade e rigidez

Evite excesso de excesso de ferramenta (proporção recomendada de saliência/diâmetro ≤3: 1) e use os detentores de ferramentas de amortecimento de vibração, conforme necessário.
Exemplo:Ao usinar eixos longos finos, suporte com um descanso de seguidor ou descanso central.

Precisão do posicionamento

Os acessórios especializados podem reduzir os tempos de fixação (por exemplo, sistema de posicionamento de ponto zero de usinagem de cinco eixos) e melhorar a repetibilidade de posicionamento para ± 0,005 mm.

Controle de deformação térmica

Ao usinar grandes peças de trabalho, a subsídio de expansão térmica deve ser reservada ou a tecnologia de usinagem de baixa temperatura deve ser aplicada.

4. Vibração e gerenciamento térmico

Supressão de vibração

Otimização dos parâmetros de corte (por exemplo, minimização da profundidade de corte radial), uso de cortadores de moagem de pitches desiguais ou sistemas de redução de vibração ativos.

• Exemplo:Ao usinar peças de paredes finas, preencha o interior da peça de trabalho com material de absorção de vibração.

Compensação de erro térmico

Monitore a deformação térmica da máquina -ferramenta através de sensores de temperatura e compense os erros por meio deSoftware de câmera.

5. Qualidade da superfície e precisão

Controle de rugosidade da superfície

A nitidez da ferramenta (por exemplo, raio de ponta ≤ 10μm), velocidade de corte (usinagem de alta velocidade pode reduzir a borda construída) e a estratégia de resfriamento (por exemplo, MQL de micro-lubrificação) afetam a qualidade da superfície.

Precisão de ligação de vários eixos

Emusinagem de cinco eixosA simulação deve ser usada para evitar a colisão da ferramenta com a peça de trabalho e a função RTCP (ponto central de ferramenta rotativa) é usada para obter maior precisão.

6. Trade-off entre eficiência e custo

Otimização da taxa de remoção de metal

A eficiência pode ser melhorada pela estratégia "HSM (moagem de alta velocidade)" de grande profundidade de corte e alimentação pequena, mas a energia da máquina deve ser coordenada.

Gerenciamento de vida da ferramenta

O sistema de monitoramento de desgaste da ferramenta é aplicado, combinado com a otimização do caminho da ferramenta de software CAM, para prolongar a vida útil da ferramenta em mais de 30%.

7. Adaptabilidade material

Usinagem de materiais difíceis de cortar

• Liga de titânio:requer corte de resfriamento de baixa e alta pressão;
• Materiais Compostos:As ferramentas PCD (diamante policristalino) são utilizadas para evitar a delaminação.

O principal design da moagem do CNC deve levar em consideração a otimização geral da peça de ferramenta-processo-trabalho-máquina -ferramentacoordenação. Através da seleção científica de ferramentas, a correspondência precisa dos parâmetros de corte, o reforço da vibração e o controle térmico e a prevenção de perigos com antecedência através da tecnologia de simulação, a eficiência e a qualidade do processamento podem ser bastante aprimoradas. No uso real, os planos de processo direcionados devem ser desenvolvidos de acordo com materiais específicos, requisitos de precisão e metas de custo.

Como escolher o ângulo principal adequado do cortador de moagem?

Escolher o ângulo principal de deflexão do cortador de moagem tem um efeito direto na distribuição da força de corte, a vida útil da ferramenta, a eficiência equalidade da superfíciedo processamento no moinho de CNC. A seguir, é apresentada a análise passo a passo da estratégia de escolher o ângulo de deflexão principal das propriedades do material, requisito de processamento, tipo de ferramenta e condição de processo:

Escolha conforme as propriedades do material processado:

1. Materiais mais suaves (como liga de alumínio e cobre):Escolha um ângulo primário de 45 ° a 60 ° para equilibrar a força de corte e a eficiência.
2. Materiais duros (como ligas de aço e titânio extintas):Escolha um ângulo primário de 10 ° a 25 ° para distribuir a força de corte e reduzir o desgaste da ferramenta.
3. Materiais quebradiços (ferro fundido e cerâmica):Escolha um ângulo principal de 75 ° a 90 °, de modo que a rachadura seja evitada.

Escolha de acordo com os requisitos de processamento:

• Usinagem áspera (remoção máxima de material):Escolha o ângulo principal de 30 ° a 45 °, de modo que a espessura de corte seja maximizada.
• Usinagem de precisão (acabamento na superfície elevado):Escolha o ângulo principal de 60 ° a 90 °, de modo que a vibração seja minimizada e a suavidade seja aprimorada.
• Peças finas de parede/usinagem de eixo esbelto:Use o ângulo de desvio primário de 75 ° a 90 ° para minimizar a chance de deformação.

Escolha com base no tipo de ferramenta de corte:

• Cutter de moagem de rosto:45 ° ~ 60 ° para desbaste e 90 ° para usinagem precisa.
• Fim do moinho:10 ° ~ 30 ° para desbaste e 45 ° para usinagem de uso geral.
• Faca de cabeça de bola:O ângulo de partida principal varia ativamente com o ponto de contato da superfície curva, exigindo otimização do caminho do came.

Selecione de acordo com a condição do processo:

• Usinagem de alta velocidade (HSM):Escolha um ângulo principal entre 10 ° e 30 ° com alta velocidade e profundidade rasa de corte.
• Corte intermitente (por exemplo, Keyway):Escolha um ângulo principal entre 45 ° e 60 ° para uma tenacidade máxima de impacto.
• Princípio central:O pequeno ângulo de desvio principal (10 ° ~ 30 °) é adequado para materiais de alta dureza ou processamento eficiente; Grande ângulo de desvio principal (75 ° ~ 90 °) é adequado paramateriais quebradiçosou peças de paredes finas; Balance a universalidade e a eficiência com um ângulo de desvio principal moderado (45 ° ~ 60 °).

Como evitar o super -corte da peça de trabalho?

O supercote é um problema de qualidade comum no moinho de CNC, o que pode levar a peças de trabalho descartadas, aumento de custos e até danos ao equipamento. A seguir, é apresentada uma solução sistemática que cobre todo o processo de design, programação, usinagem e teste:

1. fase de programação

Otimização do caminho

Simule usando o software CAM (como o Vericut) para evitar alterações abruptas nos segmentos de linha reta e transições nítidas em arcos circulares.
Configure um "plano de segurança" e "caminho de retorno da ferramenta" para evitar o corte acidental da ferramenta.

Compensação da ferramenta

Use corretamente a compensação G41/G42, ajuste dinamicamente os valores de desgaste e evite erros de compensação.

Excedente e estratificação

Deixe uma margem de 0,1-0,3 mm para usinagem áspera e reduza a profundidade de um único corte no corte em camadas (comomoagem de contorno).

2.Tools e acessórios

Seleção de ferramentas

Priorize as ferramentas de corte curtas (proporção de saliência/diâmetro ≤ 3: 1), com diâmetro adaptado às características da usinagem.

Design anti -interferência

Simule a posição espacial entre o acessório e a ferramenta durante a usinagem de cinco eixos e projete a ranhura de prevenção para o acessório.

3. Ferramenta e operação da Machine

Calibração de precisão

Verifique regularmente os erros geométricos da máquina -ferramenta e compense a liberação reversa.

Otimização

Reduza a velocidade em 50% ao cortar/sair para minimizar o impacto; Evite cortar com ferramentas vazias.

Monitoramento em tempo real

Monitore a força de corte (sensor de potência/vibração) e desligado em caso de anormalidades.

4.Detection e pós-processamento

Primeiro artigo Verificação

CMM Inspeção em tamanho real+referência rápida de calibração para sondas de máquina.

Inspeção da superfície

Confirmação visual/microscópica de marcas sem corte, tomografia computadorizada (peça de trabalho de alta precisão).

5. cenários e respostas típicos

Cenário	Causa sobrecunda	Solução
Processamento de peças de paredes finas	A vibração da ferramenta causa desvio do caminho	Use curta ferramenta + acionador de ferramentas de amortecimento de vibração, corte em camadas, profundidade de corte único ≤ 0,5 mm
Processamento de ligação de cinco eixos	Interferência espacial de acessório e ferramenta	Use o software CAM para simular a trajetória de movimento e ajustar a estrutura do acessório ou o caminho da ferramenta
Processamento profundo da cavidade	A excesso de ferramenta é muito longa, causando flexão	Use "corte em espiral" em vez de corte vertical ou use haste de extensão + manga guia
Processamento de superfície curva	Valor de compensação do raio do raio da ferramenta está errado	Verifique o valor da compensação através do corte de tentativa antes do processamento e estabeleça um banco de dados de compensação de desgaste da ferramenta

Para evitar o supercote de peças de trabalho, o controle do sistema é necessário a partir de cinco dimensões: design de caminho de programação, otimização de acessórios para ferramentas, garantia de precisão da máquina-ferramenta, monitoramento em tempo real e feedback de detecção. Os princípios principais incluem:

• Prevenção primeiro:Descubra os riscos com antecedência por meio de simulação e corte de teste;
• Ajuste dinâmico:Otimize os parâmetros em tempo real de acordo com o desgaste da ferramenta e o material da peça de trabalho;
• Verificação de circuito fechado:Melhore continuamente o processo com base nos dados de detecção.

Através das medidas acima, o risco de super -corte pode ser reduzido para menos de 0,1%, melhorando significativamente a taxa de rendimento de processamento.

Quais são as regras básicas do design de moagem CNC?

As regras básicas do design de moagem CNC incluem principalmente os seguintes aspectos:

Acessibilidade da ferramenta

A ferramenta de corte é cilíndrica e os cantos internos devem ser projetados com cantos arredondados (≥ 130% do raio da ferramenta) para evitar ângulos retos.
Profundousinagem de cavidadeRequer controle da proporção (profundidade recomendada ≤ 4 vezes a largura), com um diâmetro da ferramenta para a profundidade de ≥ 1: 6 (as ferramentas especiais podem atingir 30: 1).

Design de espessura da parede

A espessura mínima da parede para peças de metal é ≥ 0,8 mm e, para peças plásticas, é ≥ 1,5 mm. Peças finas são propensas à deformação da vibração.

Projeto de orifício e encadeamento

Diâmetro do orifício ≥ 2,5 mm, profundidade recomendada e diâmetro ≤ 4 vezes (típico 10 vezes, limite 40 vezes).
Comprimento da rosca ≤ 3 vezes a abertura, deixando nenhuma seção rosqueada na parte inferior das roscas do orifício cego.

Pequenos recursos e tolerâncias

Ferramentas especiais são necessárias para a microfabricação (abertura <2,5 mm).
Classificação de tolerância: padrão ± 0,125 mm, típico ± 0,025 mm, limite ± 0,0125 mm.

Estratégia de processamento

Caminho de corte: o corte do arco substitui o corte reto, pela prioridade dada à moagem para a frente (reduzindo a força de corte e o calor).
Seleção de estratégia: A usinagem de alta velocidade é usada para materiais macios e o corte forte é usado para materiais duros.

Materiais correspondentes e ferramentas de corte

Os materiais da ferramenta são adequados para peças de trabalho (como PCD para ligas de alumínio e CBN para aço extinto).
Os parâmetros de corte (velocidade, alimentação, profundidade) precisam ser combinados com a ferramenta e o material.

Panificação e otimização de ferramentas

Reduza o número de tempos de fixação e complete o recurso de tolerância rígida em um único aperto.
Limite o número de ferramentas de corte (como tamanho de abertura uniforme) para reduzir os custos de substituição da ferramenta.

Princípios principais:

• Machinabilidade primeiro: o design deve atender às limitações físicas da ferramenta.
• Equilíbrio Precisão e custo: otimize a eficiência por meio da classificação de tolerância e seleção de estratégia.
• Reduza as alterações e o fixamento da ferramenta: reduza o tempo auxiliar e melhore a consistência do processamento.

Quais são os efeitos da geometria da ferramenta no design de moagem do CNC?

Os principais efeitos da geometria da ferramenta emDesign de moagem CNCsão:

Ângulo de chumbo

Faixa de ângulo: 45 ° (usinagem áspera) a 90 ° (usinagem de precisão).

Efeito: O ângulo pequeno (45 °) aumenta a força axial, é adequado para máquinas -ferramentas de baixa rigidez; Ângulo grande (90 °) reduz a força radial, reduz a vibração e melhora a qualidade da superfície (a AR pode ser de 0,4 μm).

Ângulo anterior

Ângulo positivo do ancinho (+10 ° ~+15 °): Corte leve e fácil, descarga de chip fácil, adequada para materiais macios, como alumínio e cobre (aumento de 20% na velocidade de corte).

Ângulo de ancinho negativo (-5 ° ~ 0 °): aprimora a resistência da lâmina, adequada para materiais duros, como ligas de aço e titânio extinto, e estende a vida útil da ferramenta em 30%.

Ângulo de alívio

Valor normal: 6 ° ~ 12 °.

Influência: Se o ângulo de fundo for muito pequeno (<6 °), ele aumentará o atrito e resultará em superaquecimento; O ângulo traseiro muito alto (> 15 °) reduz a resistência da aresta de corte e o torna suscetível a lascar (o ângulo das costas para ferramentas de corte de liga dura é recomendada a 8 °).

Número de lâminas e ângulo de hélice

Número de lâminas: 2 lâminas (boa evacuação de chip, apropriada para usinagem de ranhura profunda); 4 lâminas (alta estabilidade, AR de qualidade da superfície ≤ 0,8 μm).

Ângulo espiral: 30 ° ~ 45 ° (normal), ângulo espiral alto (por exemplo, 45 °) melhora a taxa de remoção de chip e reduz a temperatura de corte em 20%.

Raio do nariz

Usinagem áspera: raio grande (r0,8 ~ 1,2 mm), boa resistência ao impacto e aumenta a taxa de alimentação em 15%.

Usinagem de precisão: raio pequeno (r0,2 ~ 0,4 mm), reduz o resíduo de corte e atinge a precisão do contorno de ± 0,01 mm.

Ângulo de inclinação da lâmina

Ângulo positivo da lâmina (+5 °): guia os chips da superfície da usinagem para evitar arranhões (geralmente usados na usinagem de aço inoxidável).

Ângulo negativo da lâmina (-5 °): aumenta a força da lâmina, utilizável no corte intermitente (por exemplo, ferro fundido).

A forma geométrica da ferramenta de corte controla a divisão de força de corte (razão de força radial/axial), o acabamento da superfície (valor da AR), durabilidade da ferramenta (taxa de desgaste), eficiência do processo de usinagem (taxa de remoção de material) e gerenciamento de vibração. As combinações dos parâmetros devem ser otimizadas dinamicamente com base na dureza do material (por exemplo,,Alumínio/titânio), estágio de usinagem (grosso/fino) e rigidez da máquina -ferramenta.

De que maneira a moagem da CNC é distinta da virada do CNC?

A tabela a seguir é uma tabela de comparação da distinção básica entreCNC virandoe moagem do CNC: