Combinando la fresa per scanalatura frontale con il corpo della fresa per alesatura a ponte, viene progettato e prodotto uno speciale utensile per la scanalatura frontale per sostituire la fresa frontale e le scanalature frontali di grandi parti strutturali vengono lavorate mediante alesatura anziché fresatura sul centro di lavoro di alesatura e fresatura CNC bilaterale.
Dopo l'ottimizzazione del processo, il tempo di lavorazione della scanalatura frontale è notevolmente ridotto, il che fornisce un metodo di lavorazione efficiente per la lavorazione delle scanalature frontali di grandi parti strutturali sul centro di lavoro di alesatura e fresatura.
01 Introduzione
Nei componenti strutturali di grandi dimensioni delle macchine ingegneristiche (fare riferimento alla Figura 1), è comune trovare scanalature sulle superfici terminali all'interno della scatola. Ad esempio, la scanalatura della faccia finale raffigurata nella vista "Ⅰ ingrandita" nella sezione GG della Figura 1 ha dimensioni specifiche: un diametro interno di 350 mm, un diametro esterno di 365 mm, una larghezza della scanalatura di 7,5 mm e una profondità della scanalatura di 4,6 mm.
Dato il ruolo cruciale della scanalatura frontale nella tenuta e in altre funzioni meccaniche, è essenziale ottenere un'elevata precisione di lavorazione e posizionamento [1]. Pertanto, è necessaria la lavorazione post-saldatura dei componenti strutturali per garantire che la scanalatura della faccia terminale soddisfi i requisiti dimensionali delineati nel disegno.
La scanalatura frontale di un pezzo rotante viene generalmente lavorata utilizzando un tornio con una fresa per scanalatura frontale. Questo metodo è efficace nella maggior parte dei casi.
Tuttavia, per parti strutturali di grandi dimensioni con forme complesse, non è possibile utilizzare un tornio. In questi casi, per la lavorazione della scanalatura frontale viene utilizzato un centro di lavoro per alesatura e fresatura.
La tecnologia di lavorazione per il pezzo in Figura 1 è stata ottimizzata e migliorata utilizzando l'alesatura invece della fresatura, con conseguente miglioramento significativo dell'efficienza di lavorazione della scanalatura frontale.
02 Ottimizzare la tecnologia di lavorazione della scanalatura frontale
Il materiale della parte strutturale illustrata nella Figura 1 è SCSiMn2H. L'attrezzatura utilizzata per la lavorazione delle scanalature frontali è un centro di lavoro di alesatura e fresatura CNC a doppia faccia con sistema operativo Siemens 840D sl. L'utensile utilizzato è una fresa a candela da φ6 mm e il metodo di raffreddamento utilizzato è il raffreddamento a nebbia d'olio.
Tecnica di lavorazione della scanalatura della faccia finale: il processo prevede l'utilizzo di una fresa integrale da φ6 mm per la fresatura con interpolazione a spirale (fare riferimento alla Figura 2). Inizialmente, viene eseguita una fresatura grossolana per ottenere una profondità della scanalatura di 2 mm, seguita dal raggiungimento di una profondità della scanalatura di 4 mm, lasciando 0,6 mm per la fresatura fine della scanalatura. Il programma di fresatura di sgrossatura è dettagliato nella Tabella 1. La fresatura di precisione può essere eseguita regolando i parametri di taglio e i valori delle coordinate di interpolazione della spirale nel programma. I parametri di taglio per la fresatura grezza e finePrecisione della fresatura CNCsono delineati nella Tabella 2.
Figura 2 Fresatura finale con interpolazione a spirale per tagliare la scanalatura frontale
Tabella 2 Parametri di taglio per la fresatura di cave frontali
In base alla tecnologia e alle procedure di lavorazione, viene utilizzata una fresa frontale da φ6 mm per fresare una fessura frontale con una larghezza di 7,5 mm. Sono necessari 6 giri di interpolazione a spirale per la fresatura grossolana e 3 giri per la fresatura fine. La fresatura grossolana con il diametro della fessura grande richiede circa 19 minuti per giro, mentre la fresatura fine richiede circa 14 minuti per giro. Il tempo totale sia per la macinazione grossolana che per quella fine è di circa 156 minuti. L'efficienza della fresatura di cave con interpolazione a spirale è bassa, il che indica la necessità di ottimizzare e migliorare il processo.
03 Ottimizzare la tecnologia di lavorazione delle scanalature frontali
Il processo per la lavorazione della scanalatura frontale su un tornio prevede la rotazione del pezzo mentre la fresa per scanalatura frontale esegue l'avanzamento assiale. Una volta raggiunta la profondità della scanalatura specificata, l'avanzamento radiale allarga la scanalatura frontale.
Per la lavorazione di scanalature frontali su un centro di lavoro di alesatura e fresatura, è possibile progettare un utensile speciale combinando la fresa per scanalature frontali e il corpo della fresa per alesatura a ponte. In questo caso, il pezzo rimane fermo mentre l'utensile speciale ruota ed esegue l'avanzamento assiale per completare la lavorazione della scanalatura frontale. Questo metodo viene definito elaborazione di scanalature noiose.
Figura 3 Fresa per scanalatura frontale
Figura 4 Diagramma schematico del principio di lavorazione della scanalatura frontale sul tornio
La precisione delle parti meccaniche lavorate dalle lame bloccate a macchina nei centri di lavoro di alesatura e fresatura CNC può generalmente raggiungere i livelli IT7 e IT6. Inoltre, le nuove lame per scanalatura hanno una speciale struttura ad angolo posteriore e sono affilate, il che riduce la resistenza al taglio e le vibrazioni. I trucioli generati durante la lavorazione possono volare via rapidamente dalprodotti lavoratisuperficie, con conseguente qualità superficiale più elevata.
La qualità della superficie della scanalatura del foro interno di fresatura può essere controllata regolando diversi parametri di taglio come velocità di avanzamento e velocità. La precisione della scanalatura della faccia terminale elaborata dal centro di lavoro utilizzando una speciale fresa per scanalature può soddisfare i requisiti di precisione del disegno.
3.1 Progettazione di un utensile speciale per la lavorazione di scanalature frontali
Il progetto nella Figura 5 illustra un utensile speciale per la lavorazione di scanalature frontali, simile a un utensile per alesatura di ponti. L'utensile comprende un corpo dell'utensile per alesatura a ponte, un cursore e un portautensile non standard. Il portautensile non standard è costituito da un portautensile, un portautensile e una lama per scanalatura.
Il corpo dell'utensile per alesatura a ponte e il cursore sono accessori standard dell'utensile e deve essere progettato solo il portautensile non standard, come mostrato nella Figura 6. Scegliere un modello di lama per scanalatura adatto, montare la lama per scanalatura sul portautensile per scanalatura frontale, collegare il portautensile non standard al cursore e regolare il diametro dell'utensile per scanalatura frontale spostando il cursore.
Figura 5 Struttura dell'utensile speciale per la lavorazione di scanalature frontali
3.2 Lavorazione della scanalatura frontale utilizzando un utensile speciale
L'utensile specializzato per la lavorazione della scanalatura della faccia finale è illustrato nella Figura 7. Utilizzare lo strumento di impostazione utensile per regolare l'utensile sul diametro appropriato della scanalatura spostando il cursore. Registrare la lunghezza dell'utensile e inserire il diametro e la lunghezza dell'utensile nella tabella corrispondente sul pannello della macchina. Dopo aver testato il pezzo e accertato che le misurazioni siano accurate, utilizzare il processo di alesatura secondo il programma di lavorazione nella Tabella 3 (fare riferimento alla Figura 8).
Il programma CNC controlla la profondità della scanalatura e la lavorazione di sgrossatura della scanalatura frontale può essere completata con una sola operazione di alesatura. Dopo la lavorazione di sgrossatura, misurare la dimensione della scanalatura e fresare finemente la scanalatura regolando i parametri di taglio e del ciclo fisso. I parametri di taglio per la lavorazione di alesatura della scanalatura della faccia finale sono dettagliati nella Tabella 4. Il tempo di lavorazione della scanalatura della faccia finale è di circa 2 minuti.
Figura 7 Utensile speciale per la lavorazione di scanalature frontali
Tabella 3 Processo di alesatura della scanalatura della faccia terminale
Figura 8 Alesatura della scanalatura della faccia finale
Tabella 4 Parametri di taglio per l'alesatura di scanalature sulla faccia frontale
3.3 Effetti dell'implementazione dopo l'ottimizzazione del processo
Dopo aver ottimizzato ilProcesso di produzione CNC, la verifica della lavorazione di alesatura della scanalatura frontale di 5 pezzi è stata eseguita in continuo. L'ispezione dei pezzi ha dimostrato che la precisione di lavorazione della scanalatura della faccia terminale soddisfaceva i requisiti di progettazione e la percentuale di superamento dell'ispezione era del 100%.
I dati di misurazione sono mostrati nella Tabella 5. Dopo un lungo periodo di elaborazione batch e verifica della qualità di 20 scanalature frontali della scatola, è stato confermato che la precisione della scanalatura frontale elaborata con questo metodo soddisfa i requisiti del disegno.
Lo speciale utensile di lavorazione per scanalature frontali viene utilizzato per sostituire la fresa integrale al fine di migliorare la rigidità dell'utensile e ridurre significativamente i tempi di taglio. Dopo l'ottimizzazione del processo, il tempo richiesto per la lavorazione della scanalatura frontale è ridotto del 98,7% rispetto a prima dell'ottimizzazione, con conseguente miglioramento dell'efficienza di lavorazione.
La lama per scanalatura di questo utensile può essere sostituita quando usurata. Ha un costo inferiore e una maggiore durata rispetto alla fresa integrale. L'esperienza pratica ha dimostrato che il metodo per la lavorazione delle scanalature frontali può essere ampiamente promosso e adottato.
04 FINE
L'utensile da taglio per scanalature frontali e il corpo della fresa per alesatura a ponte sono combinati per progettare e produrre un utensile speciale per la lavorazione delle scanalature frontali. Le scanalature frontali delle parti strutturali di grandi dimensioni vengono lavorate mediante alesatura sul centro di lavoro di alesatura e fresatura CNC.
Questo metodo è innovativo ed economico, con un diametro dell'utensile regolabile, un'elevata versatilità nella lavorazione delle scanalature frontali ed eccellenti prestazioni di lavorazione. Dopo un'ampia pratica di produzione, questa tecnologia di lavorazione delle scanalature frontali si è rivelata preziosa e può servire da riferimento per la lavorazione delle scanalature frontali di parti strutturali simili su centri di lavoro di alesatura e fresatura.
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Orario di pubblicazione: 25 settembre 2024