Pamatojoties uz Edgecam viedo programmēšanas sistēmu, šajā rakstā ir pētītas viedās programmēšanas stratēģijas augstas{0} precizitātes apstrādei, koncentrējoties uz tehnisko ieviešanu tādās jomās kā precīza funkciju atpazīšana, instrumenta trajektorijas optimizācija un griešanas stabilitātes kontrole. Izmantojot praktisku gadījuma izpēti, kas ietver augstas-precizitātes antenas komponenta-apstrādi ar īpaši gludu atstarojošu virsmu (virsmas raupjums Ra < 0,2 μm) priekšpusē un augstu-izmēra-attiecību, sarežģītu papīra procesu, tostarp visa stratēģijas{8}}veidojuma detaļas aizmugurē. izmantošana, adaptīvā parametru pielāgošana un simulācijas pārbaude. Praktiskie rezultāti parāda, ka viedais programmēšanas režīms, kas apvieno procesa zināšanu bāzi ar adaptīvo vadību, ievērojami uzlabo izmēru stabilitāti un virsmas integritāti, piedāvājot efektīvu veidu, kā panākt augstas precizitātes komponentu "pareizo-pirmo-reizi" ražošanu.
01
Ievads
Strauji attīstoties{0}}augstākās klases iekārtu ražošanas nozarei, prasības kritisko komponentu apstrādes precizitātei ir kļuvušas arvien stingrākas. Piemēram, augstas precizitātes antenām aviācijā, lodveida galviņām medicīniskos lietojumos un spoguļiem optiskajās iekārtās bieži ir nepieciešama ģeometriskās pielaides kontrole ±0,005 mm robežās un virsmas raupjums Ra ir mazāks vai vienāds ar 0,2 μm. Šādas augstas-precizitātes daļas parasti raksturo grūti--apstrādājami materiāli (piemēram, titāna sakausējumi, supersakausējumi), sarežģītas struktūras (brīvas-formas virsmas, plānas sienas) un zema stingrība [1], kas padara CNC apstrādi un programmēšanu par ļoti sarežģītu.
Tradicionālās programmēšanas metodes balstās uz atkārtotiem izmēģinājuma izgriezumiem un manuālu precīzo{0}}noregulēšanu, ko veic inženieri; šīs pieejas ir ne tikai laikietilpīgas-un dārgas, bet arī grūti nodrošināt partiju-uz-konsekvenci. Īpaši apdares posmā pat nelielas darba ceļa novirzes vai griešanas vibrācijas var izraisīt neatgriezeniskus pielaides pārkāpumus. Tāpēc ir steidzami nepieciešama inteliģenta programmēšanas metode, kas spēj integrēt augstas-precizitātes procesu zināšanas, lai sasniegtu stabilus un kontrolējamus rezultātus [2]. Pēdējos gados viedās CAM sistēmas, piemēram, Edgecam, ir ieviesušas specializētas stratēģijas augstas-precizitātes apstrādei, pilnveidotai instrumentu ceļa kontrolei un procesa atgriezeniskās saites mehānismiem, piedāvājot jaunas pieejas augstas precizitātes komponentu programmēšanai.
02
Edgecam galvenās tehniskās ieviešanas{0}}augstas precizitātes programmēšana
2.1. augstas-precīzas rīkceļa ģenerēšanas tehnoloģija
Edgecam ļauj ģenerēt apdares instrumentu celiņus, kas nodrošina augstu instrumenta trajektorijas un oriģinālās CAD virsmas izlīdzināšanu [3]. Virsmas apdarei sistēma atbalsta tādas stratēģijas kā plūsmas līnijas frēzēšana un spirālveida apdare, nodrošinot vienmērīgu instrumenta kustību izliekuma virzienā un izvairoties no triecieniem, ko izraisa straujas virziena izmaiņas. Turklāt sistēma piedāvā "adaptīvās pakāpeniskās pārejas" funkciju, kas automātiski blīvē instrumentu celiņus apgabalos ar lielu izliekuma variāciju, vienlaikus izvietojot tos līdzenākos apgabalos, tādējādi līdzsvarojot precizitāti un efektivitāti.
2.2. Specializētā apdares stratēģijas bibliotēka
Edgecam viedajā programmēšanas sistēmā ir iekļautas iebūvētas-stratēģijas veidnes, kas paredzētas augstas-precizitātes apstrādei, piemēram: ① pastāvīga skaidu slodzes apdare: saglabā stabilus griešanas spēkus, saglabājot nemainīgu padeves precizitāti uz vienu zobu un griezuma dziļumu. ② Kāpšanas frēzēšanas prioritātes stratēģija: nodrošina kāpšanas frēzēšanu ikreiz, kad apstākļi ļauj samazināt instrumenta novirzi un virsmas plīsumu. ③ Vairāku-asu vienlaicīga izlīdzināšana: izmanto 5 asu darbgaldu rotācijas brīvības pakāpes, lai saglabātu optimālo instrumenta ievades leņķi, tādējādi uzlabojot virsmas kvalitāti. Programmētāji var ātri izvēlēties atbilstošo stratēģiju, pamatojoties uz daļas tipu, ievērojami palielinot programmēšanas efektivitāti.
2.3. Griešanas procesa stabilitātes nodrošināšana
Augstas{0}}precizitātes apstrāde ir ļoti jutīga pret vibrācijām; Edgecam uzlabo stabilitāti, izmantojot šādas metodes: ① Instrumenta pārkares optimizācija: automātiski iesaka īsāko efektīvo pārkares garumu, lai palielinātu sistēmas stingrību. ② Vārpstas ātruma vibrācijas novēršana: novērš rezonanses ātruma diapazonus, ņemot vērā darbgalda frekvences reakcijas raksturlielumus. ③ Adaptīvā padeves vadība: pārrauga griešanas slodzi-reāllaikā un automātiski samazina ātrumu, kad rodas grūti punkti vai stūri, lai novērstu tūlītēju pārslodzi [4].
2.4. Ražošanas zināšanu kodifikācija un atkārtota izmantošana
Edgecam pārvērš klusuciešamās zināšanas skaidrās zināšanās, izmantojot "Strategy Manager". Piemēram, "plānsienu titāna sakausējuma detaļu apdares stratēģiju" var iekapsulēt visaptverošā procesa stratēģijas pakotnē, kas ietver noteikumus par instrumenta veidu, griešanas parametriem (griešanas ātrums, padeve uz vienu zobu), dzesēšanas metodēm un padeves virzieniem. Jaunie darbinieki var vienkārši izvēlēties šo stratēģiju, lai radītu programmas, kas tuvojas ekspertu-līmeņa kvalitātei, tādējādi ievērojami samazinot atkarību no individuālajiem prasmju līmeņiem. 03
Lietojumprogramma: integrēta augstas-precīzas antenas{1}}precīza apstrāde
3.1. Daļas raksturojums un tehniskās problēmas
Augstas-precizitātes antena (sk. 1. attēlu) sastāv no ieliektas paraboliskas atstarojošas virsmas priekšpusē un neregulāras formas dobuma aizmugurē; visa sastāvdaļa ir apstrādāta kā viena vienība no 7075-T6 alumīnija sakausējuma. ① Priekšpuse: ieliekts paraboloīds; virsmas raupjuma prasība ir labāka par 0,2 μm, un profila pielaide ir mazāka vai vienāda ar 0,015 mm. ② Aizmugurējā puse: neregulāras formas dobums ar malu attiecību (dziļums- pret platumu) līdz 26:1 (dobuma dziļums aptuveni . 52 mm, sienas biezums tikai 2 mm). ③ Konstrukcija: priekšpusi un aizmuguri savieno centrālais 2 mm biezs savienojošais ribiņš; kopējā konstrukcijas stingrība ir ārkārtīgi slikta, tādēļ tā ir pakļauta deformācijai. ④ Izmēri: Maksimālie izmēri ir 105 mm × 520 mm × 550 mm.
Attēls
a) Priekšējā puse
Attēls
b) Aizmugurējā puse
1. attēls Augstas-precizitātes antenas struktūras shematiska diagramma
3.2. Inteliģentas programmēšanas ieviešana, pamatojoties uz Edgecam
Lai risinātu šīs daļas sarežģītās funkcijas, šajā pētījumā Edgecam programmatūras vidē tiek izmantota programmēšanas pieeja "stratēģijas izsaukšanai + vietējai precīzai{1}}noregulēšanai". Konkrētie darbības posmi ir šādi:
(1) Modeļa importēšana un funkciju atpazīšana: palaidiet Edgecam programmatūru un importējiet antenas daļas 3D modeli STEP formātā. 2. attēlā parādīts frēzēšanas vides iestatīšanas interfeiss programmā Edgecam. Izmantojot Edgecam funkciju "Automātiskā funkciju atpazīšana", sistēma automātiski identificē "virsmas laukumu" priekšpusē, "dziļās dobuma zonu" aizmugurē un "plānās -sienu savienojošo ribu" vidū. Programmatūra automātiski kategorizē dažādas ģeometriskās īpašības atbilstošās apstrādes grupās, liekot pamatu turpmākai stratēģijas saskaņošanai [5].
Attēls
2. attēls Edgecam frēzēšanas vides iestatīšanas saskarne
(2) Neapstrādātas apstrādes stratēģijas pielietojums: modulī "Frēzēšana" izsauciet iepriekš-konfigurētu "Augstas-efektivitātes alumīnija roughing" stratēģijas pakotni. Izvēlieties "Trohoidālās frēzēšanas" algoritmu. Iestatiet radiālo griezuma platumu uz 12% no instrumenta diametra un aksiālo griezuma dziļumu uz 60% no instrumenta diametra. Sistēma automātiski ģenerē spirālveida ievades ceļu ar nemainīgu slodzi, lai ātri noņemtu 95% no materiāla, vienlaikus izvairoties no ietekmes uz plānās -sienu konstrukciju, atstājot 0,3 mm apdari.
(3) Daļēja-apdare un spriedzes mazināšana: stratēģija "Constant Z-level Profiling" tiek izmantota, lai veiktu slāņainu pus-apstrādi dziļā dobuma sānu sienās. Ir atlasīts solis uz leju- par 0,5 mm un vienvirziena padeves režīms. Tas nodrošina vienmērīgu atlikušās masas sadalījumu un atbrīvo iekšējos spriegumus, kas rodas raupjēšanas laikā, tādējādi novēršot deformāciju, ko rada spriedzes atbrīvošanās apdares posmā.
(4) Priekšējās atstarojošās virsmas apdare: šis ir kritiskais solis, lai nodrošinātu virsmas raupjuma vērtību Ra mazāku vai vienādu ar 0,2 μm. Stratēģijas bibliotēkā ir atlasīta specializētā "High-Smooth Flowline" apdares stratēģija. No rīku bibliotēkas tiek izvēlēta R5 mm viena-kristāla dimanta lodveida{7}}gala frēze, un sistēma automātiski saskaņo instrumentu ar atbilstošajiem vārpstas ātruma un padeves ātruma augšējiem ierobežojumiem. Galvenie parametri ir šādi: griešanas ātrums (vc) iestatīts uz 180 m/min; padeve uz zobu (f) iestatīta uz 0,015 mm/z; un soli-pār (ae) iestatiet uz 0,1 mm (aptuveni 2% no instrumenta rādiusa). Trajektorijas vadība: opcija "Force Unidirectional Cutting" ir atlasīta, lai izvairītos no instrumenta atzīmēm, ko izraisa divvirzienu griešana, un funkcija "Adaptive Feed" ir iespējota, lai automātiski samazinātu padeves ātrumu līdz 60% punktos, kad pēkšņi mainās virsmas izliekums. Simulācijas pārbaude: Edgecam iebūvētais -mašīnas simulācijas modulis tiek izmantots, lai simulētu 5-asu vienlaicīgu apstrādes procesu un pārbaudītu traucējumus vai rievošanu. Simulācija apstiprina, ka instrumenta ass visu laiku paliek perpendikulāra virsmai, neradot sadursmes risku. Simulācijas saskarne priekšpuses apdarei ir parādīta 3. attēlā.
Attēls
3. attēls Simulācijas interfeiss priekšpuses-sānu apdarei
(5) Dziļās dobuma apdare otrā pusē: neregulāram dobumam ar dziļuma -pret-platuma attiecību 26:1 ir atlasīta stratēģija "Dziļa dobuma frēzēšana". Šī stratēģija ietver fiksētas-ass apstrādes virsmas atlasi, lai gan dažām detaļām ir nepieciešama precīza-regulēšana, pamatojoties uz faktiskajiem apstākļiem. Tika izmantota karbīda gala frēze ar garuma -pret-diametra attiecību 12:1, izmantojot zema griešanas dziļuma (0,2 mm) un lielu padeves stratēģiju. Tika aktivizēta funkcija "Skaidu evakuācijas pacelšana", automātiski ievelkot instrumentu, lai notīrītu skaidas ik pēc 0,6 mm griešanas dziļuma, lai novērstu instrumenta lūzumu vai virsmas skrāpējumus, ko izraisa skaidu aizsērēšana. 4. attēlā parādīta simulācijas saskarne reversās{18}}puses apdares rīkceļam.
Attēls
4. attēls Simulācijas saskarne reversās-puses apdares rīkceļam
3.3. Apstrādes rezultāti un pārbaude
(1) Faktiskā apstrāde: ģenerētais NC kods tika pārsūtīts uz 5-ass apstrādes centru ražošanai. Apstrādes process bija stabils, bez ievērojamas vibrācijas vai trokšņa, un augstas{6}}precizitātes virsmas faktūra priekšpusē bija viendabīga un smalka. 5. attēlā parādīts apstrādātās priekšpuses tuvplāns.
Attēls
5. attēls Apstrādātās priekšpuses tuvplāns-
(2) Precizitātes pārbaude: pēc apstrādes pirmajai daļai tika veikta visaptveroša pārbaude (sk. 6. attēlu).
Attēls
6. attēls CMM pārbaude
1) Virsmas raupjuma pārbaude. Lai izmērītu piecas dažādas vietas uz atstarojošās virsmas, tika izmantots pārnēsājams virsmas raupjuma testeris Mitutoyo SJ{5}}410. Rezultāti uzrādīja vidējo Ra vērtību 0, 098 μm piecos mērījumos, un maksimālā vērtība nepārsniedz 0, 11 μm, kas ievērojami pārsniedz Ra projektēšanas prasību, kas ir mazāka par 0, 2 μm vai vienāda ar to.
2) Izmēru un ģeometriskās pielaides pārbaude: Detaļas nulles punktu koordinātu sistēmas noteikšanai tika izmantota sešstūra Global S 07.10.07 CMM (koordinātu mērīšanas mašīna).
3) Profila pielaide: tika skenēta priekšējā paraboliskā virsma; izmērītā profila kļūda bija 0,012 mm, kas atbilst prasībai Mazāks par vai vienāds ar 0,015 mm.
4) Pozīcijas pielaide: tika izmērīti montāžas caurumi aizmugurē; pozicionālā kļūda bija 0,022 mm, kas atbilst prasībai Mazāks par vai vienāds ar 0,03 mm.
5) Konsekvences pārbaude: secīgi tika apstrādātas trīs daļas; pārbaudes dati parādīja, ka kritisko izmēru standarta novirze bija mazāka par 0,003 mm, kas liecina par labu apstrādes konsistenci.
3.4. Ieviešanas galvenie punkti
Lai sekmīgi izmantotu viedo programmēšanu augstas{0}precizitātes ražošanā, jāņem vērā tālāk norādītie punkti. (1) Pamata darbgaldu un griezējinstrumentu atbalsts: viedā programmēšana nevar kompensēt aparatūras ierobežojumus; ir svarīgi nodrošināt, lai tādi parametri kā darbgaldu ģeometriskā precizitāte, vārpstas skrējiens un instrumenta turētāja dinamiskais līdzsvars atbilstu augstas-precizitātes apstrādes prasībām.
(2) Dzesēšana un vides kontrole: lai samazinātu termisko novirzi, ieteicams izmantot darbnīcas ar kontrolētu temperatūru un augsta spiediena iekšējo dzesēšanu.
(3) Neaizvietojama simulācija un pārbaude: pat tad, ja tiek izmantotas viedas stratēģijas, ir jāveic simulācijas, izmantojot virtuālo darbgaldu, lai pārbaudītu iespējamos traucējumus un pārgriešanu.
(4) Pakāpeniska iteratīva optimizācija. Sākotnējā fāzē var saglabāt ierobežotu daudzumu manuālas iejaukšanās, un pāreja uz pilnīgu automatizāciju notiek tikai pēc stratēģijas bibliotēkas nogatavināšanas.
