En combinant la fraise à rainurer en bout avec le corps de la fraise à aléser en pont, un outil spécial pour le rainurage en bout est conçu et fabriqué pour remplacer la fraise en bout, et les rainures aux extrémités des grandes pièces structurelles sont traitées par alésage au lieu de fraisage sur le centre d'usinage d'alésage et de fraisage CNC double face.
Après l'optimisation du processus, le temps de traitement des rainures d'extrémité est considérablement réduit, ce qui fournit une méthode de traitement efficace pour traiter les rainures d'extrémité de grandes pièces structurelles sur le centre d'usinage de perçage et de fraisage.
01 Introduction
Dans les grands composants structurels des machines d'ingénierie (voir Figure 1), il est courant de trouver des rainures aux extrémités à l'intérieur de la boîte. Par exemple, la rainure de la face d'extrémité représentée dans la vue «Ⅰ agrandie» de la section GG de la figure 1 a des dimensions spécifiques : un diamètre intérieur de 350 mm, un diamètre extérieur de 365 mm, une largeur de rainure de 7,5 mm et une profondeur de rainure de 4,6 mm.
Étant donné le rôle crucial de la rainure d'extrémité dans l'étanchéité et d'autres fonctions mécaniques, il est essentiel d'obtenir une précision de traitement et de positionnement élevée [1]. Par conséquent, un traitement post-soudage des composants structurels est nécessaire pour garantir que la rainure de la face d'extrémité répond aux exigences de taille décrites dans le dessin.
La rainure d'extrémité d'une pièce en rotation est généralement traitée à l'aide d'un tour équipé d'une fraise à rainure d'extrémité. Cette méthode est efficace dans la plupart des cas.
Cependant, pour les grandes pièces structurelles aux formes complexes, il n’est pas envisageable d’utiliser un tour. Dans de tels cas, un centre d'usinage de perçage et de fraisage est utilisé pour traiter la rainure de la face d'extrémité.
La technologie de traitement de la pièce illustrée à la figure 1 a été optimisée et améliorée en utilisant l'alésage au lieu du fraisage, ce qui entraîne une amélioration significative de l'efficacité du traitement des rainures d'extrémité.
02 Optimiser la technologie de traitement des rainures de la face avant
Le matériau de la pièce structurelle représentée sur la figure 1 est du SCSiMn2H. L'équipement de traitement des rainures d'extrémité utilisé est un centre d'usinage CNC double face d'alésage et de fraisage avec le système d'exploitation Siemens 840D sl. L'outil utilisé est une fraise en bout de φ6 mm et la méthode de refroidissement utilisée est le refroidissement par brouillard d'huile.
Technique de traitement des rainures d'extrémité : le processus implique l'utilisation d'une fraise intégrale de φ6 mm pour le fraisage par interpolation en spirale (voir Figure 2). Initialement, un fraisage grossier est effectué pour atteindre une profondeur de rainure de 2 mm, suivi d'une profondeur de rainure de 4 mm, laissant 0,6 mm pour le fraisage fin de la rainure. Le programme de fraisage grossier est détaillé dans le tableau 1. Le fraisage fin peut être réalisé en ajustant les paramètres de coupe et les valeurs des coordonnées d'interpolation en spirale dans le programme. Les paramètres de coupe pour le fraisage grossier et finPrécision de fraisage CNCsont présentés dans le tableau 2.
Figure 2 Fraisage en bout avec interpolation en spirale pour couper la rainure de la face frontale
Tableau 2 Paramètres de coupe pour le fraisage de rainures frontales
Sur la base de la technologie et des procédures de traitement, une fraise en bout de φ6 mm est utilisée pour fraiser une fente frontale d'une largeur de 7,5 mm. Il faut 6 tours d'interpolation en spirale pour le fraisage grossier et 3 tours pour le fraisage fin. Le fraisage grossier avec un grand diamètre de fente prend environ 19 minutes par tour, tandis que le fraisage fin prend environ 14 minutes par tour. La durée totale du fraisage grossier et fin est d'environ 156 minutes. L'efficacité du fraisage de rainures par interpolation en spirale est faible, ce qui indique la nécessité d'optimiser et d'améliorer le processus.
03 Optimiser la technologie de traitement des rainures d'extrémité
Le processus de traitement des rainures d'extrémité sur un tour implique la rotation de la pièce tandis que la fraise à rainures d'extrémité effectue une alimentation axiale. Une fois la profondeur de rainure spécifiée atteinte, l'alimentation radiale élargit la rainure d'extrémité.
Pour le traitement des rainures d'extrémité sur un centre d'usinage de perçage et de fraisage, un outil spécial peut être conçu en combinant la fraise à rainures d'extrémité et le corps de la fraise à alésage en pont. Dans ce cas, la pièce reste immobile pendant que l'outil spécial tourne et effectue une alimentation axiale pour terminer le traitement de la rainure d'extrémité. Cette méthode est appelée traitement des rainures d'alésage.
Figure 3 Fraise à rainurer pour face d'extrémité
Figure 4 Diagramme schématique du principe d'usinage de la rainure d'extrémité sur un tour
La précision des pièces mécaniques traitées par des lames serrées par machine dans les centres d'usinage d'alésage et de fraisage CNC peut généralement atteindre les niveaux IT7 et IT6. De plus, les nouvelles lames à rainurer ont une structure d'angle arrière spéciale et sont tranchantes, ce qui réduit la résistance de coupe et les vibrations. Les copeaux générés lors du traitement peuvent rapidement s'envoler duproduits usinéssurface, ce qui entraîne une qualité de surface supérieure.
La qualité de surface de la rainure du trou intérieur de fraisage peut être contrôlée en ajustant différents paramètres de coupe tels que la vitesse d'avance et la vitesse. La précision de la rainure de la face d'extrémité traitée par le centre d'usinage à l'aide d'une fraise à rainure spéciale peut répondre aux exigences de précision du dessin.
3.1 Conception d'un outil spécial pour l'usinage des rainures frontales
La conception de la figure 5 illustre un outil spécial pour traiter les rainures frontales, similaire à un outil de forage de pont. L'outil comprend un corps d'outil d'alésage de pont, un curseur et un porte-outil non standard. Le porte-outil non standard se compose d'un porte-outil, d'un porte-outil et d'une lame à rainurer.
Le corps de l'outil d'alésage de pont et le curseur sont des accessoires d'outils standard, et seul le porte-outil non standard, comme le montre la figure 6, doit être conçu. Choisissez un modèle de lame à rainurer approprié, montez la lame à rainurer sur le porte-outil à rainure frontale, fixez le porte-outil non standard au curseur et ajustez le diamètre de l'outil à rainure frontale en déplaçant le curseur.
Figure 5 Structure de l'outil spécial pour l'usinage des rainures frontales
3.2 Usinage de la rainure frontale à l'aide d'un outil spécial
L'outil spécialisé pour l'usinage de la rainure de la face d'extrémité est illustré à la figure 7. Utilisez l'instrument de réglage d'outil pour ajuster l'outil au diamètre de rainure approprié en déplaçant le curseur. Enregistrez la longueur de l'outil et entrez le diamètre et la longueur de l'outil dans le tableau correspondant sur le panneau de la machine. Après avoir testé la pièce et vous être assuré que les mesures sont exactes, utilisez le processus d'alésage conformément au programme d'usinage du tableau 3 (voir Figure 8).
Le programme CNC contrôle la profondeur de la rainure et l'usinage grossier de la rainure de la face d'extrémité peut être réalisé en un seul alésage. Après l'usinage grossier, mesurez la taille de la rainure et fraisez finement la rainure en ajustant les paramètres de coupe et de cycle fixe. Les paramètres de coupe pour l'usinage de l'alésage des rainures des faces d'extrémité sont détaillés dans le tableau 4. Le temps d'usinage des rainures des faces d'extrémité est d'environ 2 minutes.
Figure 7 Outil spécial pour l'usinage des rainures frontales
Tableau 3 Processus d'alésage des rainures d'extrémité
Figure 8 Alésage de rainure d'extrémité
Tableau 4 Paramètres de coupe pour l'alésage de fente d'extrémité
3.3 Effet de mise en œuvre après optimisation du processus
Après avoir optimisé leProcessus de fabrication CNC, la vérification du traitement d'alésage de la rainure de la face d'extrémité de 5 pièces a été effectuée en continu. L'inspection des pièces a montré que la précision du traitement des rainures d'extrémité répondait aux exigences de conception et que le taux de réussite à l'inspection était de 100 %.
Les données de mesure sont présentées dans le tableau 5. Après une longue période de traitement par lots et de vérification de la qualité de 20 rainures de face d'extrémité de boîte, il a été confirmé que la précision de la rainure de face d'extrémité traitée par cette méthode répond aux exigences du dessin.
L'outil de traitement spécial pour les rainures frontales est utilisé pour remplacer la fraise intégrée afin d'améliorer la rigidité de l'outil et de réduire considérablement le temps de coupe. Après l'optimisation du processus, le temps requis pour le traitement des rainures d'extrémité est réduit de 98,7 % par rapport à avant l'optimisation, ce qui conduit à une efficacité de traitement considérablement améliorée.
La lame à rainurer de cet outil peut être remplacée lorsqu'elle est usée. Son coût est inférieur et sa durée de vie est plus longue que celle de la fraise intégrée. L'expérience pratique a montré que la méthode de traitement des rainures d'extrémité peut être largement promue et adoptée.
04 FIN
L'outil de coupe de rainure d'extrémité et le corps de fraise d'alésage de pont sont combinés pour concevoir et fabriquer un outil spécial pour le traitement de rainure d'extrémité. Les rainures d'extrémité des grandes pièces structurelles sont traitées par alésage sur le centre d'usinage d'alésage et de fraisage CNC.
Cette méthode est innovante et rentable, avec un diamètre d'outil réglable, une grande polyvalence dans le traitement des rainures d'extrémité et d'excellentes performances de traitement. Après une pratique de production approfondie, cette technologie de traitement des rainures d'extrémité s'est avérée précieuse et peut servir de référence pour le traitement des rainures d'extrémité de pièces structurelles similaires sur des centres d'usinage d'alésage et de fraisage.
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Heure de publication : 25 septembre 2024