Ao combinar a fresa para canal frontal com o corpo da fresa para mandrilamento em ponte, uma ferramenta especial para canal frontal é projetada e fabricada para substituir a fresa final, e as ranhuras frontais de grandes peças estruturais são processadas por mandrilamento em vez de fresamento no centro de usinagem CNC de dupla face para mandrilamento e fresamento.
Após a otimização do processo, o tempo de processamento da ranhura da face final é bastante reduzido, o que fornece um método de processamento eficiente para processar as ranhuras da face final de grandes peças estruturais no centro de usinagem de mandrilamento e fresamento.
01 Introdução
Nos grandes componentes estruturais de máquinas de engenharia (consulte a Figura 1), é comum encontrar ranhuras nas extremidades da caixa. Por exemplo, a ranhura da face final representada na vista “Ⅰ ampliada” na seção GG da Figura 1 tem dimensões específicas: um diâmetro interno de 350 mm, um diâmetro externo de 365 mm, uma largura de ranhura de 7,5 mm e uma profundidade de ranhura de 4,6 mm.
Dado o papel crucial da ranhura da face final na vedação e outras funções mecânicas, é essencial alcançar alta precisão de processamento e posicionamento [1]. Portanto, o processamento pós-soldagem dos componentes estruturais é necessário para garantir que a ranhura da face final atenda aos requisitos de tamanho descritos no desenho.
A ranhura na face final de uma peça rotativa é normalmente processada usando um torno com uma fresa de ranhura na face final. Este método é eficiente para a maioria dos casos.
Porém, para peças estruturais grandes e com formatos complexos, não é viável a utilização de torno. Nesses casos, um centro de usinagem para mandrilamento e fresamento é usado para processar a ranhura da face final.
A tecnologia de processamento da peça de trabalho na Figura 1 foi otimizada e aprimorada usando mandrilamento em vez de fresamento, resultando em uma eficiência de processamento de canal de face final significativamente melhorada.
02 Otimize a tecnologia de processamento de ranhuras na face frontal
O material da parte estrutural representada na Figura 1 é SCSiMn2H. O equipamento de processamento de ranhura de face final utilizado é um centro de usinagem CNC para mandrilamento e fresamento dupla face com sistema operacional Siemens 840D sl. A ferramenta utilizada é uma fresa de topo de φ6mm e o método de resfriamento empregado é o resfriamento por névoa de óleo.
Técnica de processamento de ranhura frontal: O processo envolve o uso de uma fresa de topo integral de φ6mm para fresamento de interpolação espiral (consulte a Figura 2). Inicialmente, o fresamento em desbaste é realizado para atingir uma profundidade de canal de 2 mm, seguido de uma profundidade de canal de 4 mm, deixando 0,6 mm para o fresamento fino do canal. O programa de fresamento em desbaste está detalhado na Tabela 1. O fresamento fino pode ser realizado ajustando os parâmetros de corte e os valores das coordenadas de interpolação espiral no programa. Os parâmetros de corte para fresamento em desbaste e fresamento finoPrecisão de fresamento CNCestão descritos na Tabela 2.
Figura 2 Fresamento de topo com interpolação espiral para cortar a ranhura da face final
Tabela 2 Parâmetros de corte para fresamento de canais frontais
Com base na tecnologia e nos procedimentos de processamento, uma fresa de topo de φ6mm é utilizada para fresar uma ranhura frontal com largura de 7,5mm. São necessárias 6 voltas de interpolação espiral para fresamento em desbaste e 3 voltas para fresamento fino. O fresamento em desbaste com diâmetro de canal grande leva aproximadamente 19 minutos por volta, enquanto o fresamento fino leva cerca de 14 minutos por volta. O tempo total para fresamento de desbaste e fino é de aproximadamente 156 minutos. A eficiência do fresamento de canais com interpolação espiral é baixa, indicando a necessidade de otimização e melhoria do processo.
03 Otimize a tecnologia de processamento de ranhuras na face final
O processo de processamento de ranhura na face final em um torno envolve a rotação da peça enquanto a fresa de ranhura na face final realiza a alimentação axial. Uma vez atingida a profundidade especificada do canal, a alimentação radial alarga o canal da face final.
Para o processamento de ranhuras na face final em um centro de usinagem para mandrilamento e fresamento, uma ferramenta especial pode ser projetada combinando a fresa para ranhuras na face final e o corpo da fresa para mandrilamento em ponte. Neste caso, a peça permanece estacionária enquanto a ferramenta especial gira e realiza a alimentação axial para completar o processamento da ranhura da face final. Este método é conhecido como processamento de canal mandrilado.
Figura 3 Fresa para canal na face final
Figura 4 Diagrama esquemático do princípio de usinagem da ranhura da face final no torno
A precisão das peças mecânicas processadas por lâminas fixadas à máquina em centros de usinagem de mandrilamento e fresamento CNC geralmente pode atingir os níveis IT7 e IT6. Além disso, as novas lâminas de canal possuem uma estrutura especial de ângulo posterior e são afiadas, o que reduz a resistência ao corte e a vibração. Os chips gerados durante o processamento podem voar rapidamente para longe doprodutos usinadossuperfície, resultando em maior qualidade superficial.
A qualidade da superfície da ranhura interna do furo fresado pode ser controlada ajustando diferentes parâmetros de corte, como velocidade de avanço e velocidade. A precisão da ranhura da face final processada pelo centro de usinagem usando uma fresa de ranhura especial pode atender aos requisitos de precisão do desenho.
3.1 Projeto de uma ferramenta especial para processamento de canal frontal
O projeto da Figura 5 ilustra uma ferramenta especial para processamento de canais frontais, semelhante a uma ferramenta de mandrilamento de ponte. A ferramenta compreende um corpo de ferramenta de mandrilamento em ponte, um controle deslizante e um porta-ferramenta não padrão. O porta-ferramenta não padrão consiste em um porta-ferramenta, um porta-ferramenta e uma lâmina de canal.
O corpo da ferramenta de mandrilamento da ponte e o controle deslizante são acessórios de ferramenta padrão e apenas o porta-ferramenta não padrão, conforme mostrado na Figura 6, precisa ser projetado. Escolha um modelo de lâmina de ranhura adequado, monte a lâmina de ranhura no suporte da ferramenta de ranhura frontal, prenda o suporte de ferramenta não padrão ao controle deslizante e ajuste o diâmetro da ferramenta de ranhura frontal movendo o controle deslizante.
Figura 5 Estrutura da ferramenta especial para processamento de canal frontal
3.2 Usinagem da ranhura da face final usando uma ferramenta especial
A ferramenta especializada para usinar a ranhura da face final é mostrada na Figura 7. Use o instrumento de ajuste de ferramenta para ajustar a ferramenta ao diâmetro apropriado da ranhura movendo o controle deslizante. Registre o comprimento da ferramenta e insira o diâmetro e o comprimento da ferramenta na tabela correspondente no painel da máquina. Após testar a peça de trabalho e garantir que as medições sejam precisas, utilize o processo de mandrilamento de acordo com o programa de usinagem da Tabela 3 (consulte a Figura 8).
O programa CNC controla a profundidade da ranhura e a usinagem de desbaste da ranhura da face final pode ser concluída em um único mandrilamento. Após a usinagem de desbaste, meça o tamanho da ranhura e frese a ranhura ajustando os parâmetros de corte e de ciclo fixo. Os parâmetros de corte para usinagem de canal frontal estão detalhados na Tabela 4. O tempo de usinagem do canal frontal é de aproximadamente 2 minutos.
Figura 7 Ferramenta especial para processamento de ranhuras na face final
Tabela 3 Processo de mandrilamento de canal frontal
Figura 8 Mandrilamento de canal na face final
Tabela 4 Parâmetros de corte para mandrilamento de canal na face final
3.3 Efeito da implementação após otimização do processo
Depois de otimizar oProcesso de fabricação CNC, a verificação do processamento de mandrilamento da ranhura da face final de 5 peças foi realizada continuamente. A inspeção das peças mostrou que a precisão do processamento da ranhura da face final atendeu aos requisitos do projeto e a taxa de aprovação na inspeção foi de 100%.
Os dados de medição são mostrados na Tabela 5. Após um longo período de processamento em lote e verificação de qualidade de 20 ranhuras na face final da caixa, foi confirmado que a precisão da ranhura na face final processada por este método atende aos requisitos do desenho.
A ferramenta especial de processamento para ranhuras frontais é usada para substituir a fresa de topo integral, a fim de melhorar a rigidez da ferramenta e reduzir significativamente o tempo de corte. Após a otimização do processo, o tempo necessário para o processamento da ranhura da face final é reduzido em 98,7% em comparação com antes da otimização, levando a uma eficiência de processamento bastante melhorada.
A lâmina de ranhurar desta ferramenta pode ser substituída quando estiver desgastada. Possui menor custo e maior vida útil em comparação com a fresa de topo integral. A experiência prática mostrou que o método para processar ranhuras nas extremidades pode ser amplamente promovido e adotado.
04 FIM
A ferramenta de corte de ranhura na face final e o corpo da fresa para mandrilamento em ponte são combinados para projetar e fabricar uma ferramenta especial para processamento de ranhura na face final. As ranhuras da face final de grandes peças estruturais são processadas por mandrilamento no centro de usinagem de mandrilamento e fresamento CNC.
Este método é inovador e econômico, com diâmetro de ferramenta ajustável, alta versatilidade no processamento de canais frontais e excelente desempenho de processamento. Após extensa prática de produção, esta tecnologia de processamento de ranhuras na face final provou ser valiosa e pode servir como referência para o processamento de ranhuras na face final de peças estruturais semelhantes em centros de usinagem de mandrilamento e fresamento.
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Horário da postagem: 25 de setembro de 2024