CNC obdelava kot napredna proizvodna metoda se pogosto uporablja v letalski, ladjedelniški in elektronski industriji za proizvodnjo visoko natančnih in kompleksnih delov. Pri CNC obdelavi je postopek od risbe delov do izdelave kvalificiranega končnega dela tesno integrirano in zapleteno zaporedje korakov. Če katera koli povezava v tej verigi naleti na težavo, bo celoten postopek obdelave prekinjen.
Ta članek analizira nekatere ključne dejavnike pri CNC obdelavi v treh fazah, ki temeljijo na specifičnih primerih obdelave, da bi izboljšali razumevanje CNC operacij in zagotovili smernice za proizvodnjo.
1. Faza načrtovanja procesa
Večina CNC strojev nima vgrajenih zmogljivosti načrtovanja procesov. Cilj načrtovanja CNC procesov je podoben cilju običajnih strojev; ker pa mora biti vsaka podrobnost CNC obdelave vnaprej določena in izvedena samodejno, ima svoje značilnosti v primerjavi s tradicionalno pripravo procesa.
1.1 Nastavitev orodja in menjava orodja
Pri običajni obdelavi se razmerje med orodjem in obdelovancem vzpostavi ročno z merilnimi orodji in ročnimi kolesi. Če je položaj orodja pravilen, ga lahko upravljavec kadar koli prilagodi.
Pri CNC obdelavi pa se pogosto uporablja več orodij v eni nastavitvi. Parametre vsakega orodja je treba vnesti v računalnik, ki s koordinatnimi transformacijami vzpostavi razmerje med orodjem in obdelovancem. Za razliko od običajne obdelave - kjer se nastavitev orodja ne šteje za glavni dejavnik - CNC obdelava zahteva natančno nastavitev orodja pred izvedbo programa, sicer lahko pride do resnih posledic.
Menjava orodij pri običajni obdelavi pogosto temelji na občutku upravljavca, pri CNC obdelavi pa je treba položaj zamenjave orodja skrbno pretehtati, da se izognemo trkom.
1.2 Izbira metode vpenjanja
Ker vsako vpenjanje pri CNC obdelavi zahteva ponovno nastavitev orodij, bodo številne nastavitve močno povečale čas pomožne obdelave in zmanjšale učinkovitost, hkrati pa premalo izkoristile zmogljivosti CNC stroja. Zato je bolje, da vse potrebne površine obdelate z enim vpenjanjem, s čimer v celoti izkoristite potencial CNC stroja.
Primer:
- Oprema:CNC obdelovalni center Schaublin
- Orodja:(1) Orodje za grobo struženje, (2) Orodje za končno struženje, (3) Orodje za grobo žlebljenje, (4) Orodje za končno žlebljenje, (5) Središčni vrtalnik, (6) Sveder, (7) Orodje za vrtanje, (8) Orodje za rezanje
- Stalnica:Pnevmatska tričeljustna vpenjalna glava
S CNC obdelavo se lahko zgornji postopek zaključi z enim vpenjanjem, medtem ko bi konvencionalna obdelava običajno zahtevala štiri.
1.3 Oblikovanje orodja
V primerjavi s konvencionalno obdelavo ima CNC orodje naslednje značilnosti:
-
Poenostavitev oblikovanja orodij
Na primer, pri obdelavi površine dela (kot je prikazano na sliki 2) bi konvencionalna obdelava zahtevala orodje z dvema roboma, da se zagotovi natančnost položaja in dimenzij. CNC stroji pa lahko natančno nadzorujejo položaje orodij, kar omogoča uporabo enoreznih orodij. Posebej zasnovano orodje za žlebljenje z enim robom je uspešno zaključilo obdelavo. -
Oblikovanje posebnih orodij
Medtem ko CNC obdelava poenostavlja nekatere oblike orodij, pogosto zahteva posebno orodje za dele, ki jih je težko ali nemogoče obdelovati na običajni opremi. Na primer, obdelava neprekinjene ukrivljene površine (slika 3) lahko zahteva prilagojeno orodje, ob upoštevanju sestave površine, poti orodja, najmanjšega polmera, konveksnih/konkavnih prehodov in morebitnih motenj. Ker je obdelava ukrivljenih površin ključni trend v CNC, so bili v ta namen razviti trije modeli orodij (sl. 4–6), pri čemer sta bili sl. 4 in 5 uspešno izdelani in preizkušeni, s čimer so bili doseženi neprekinjeni rezultati obdelave.
2. Faza matematične obdelave
2.1 Računsko delo
Koordinatni sistem v risbah delov se pogosto razlikuje od tistega, ki se uporablja v programih za strojno obdelavo, kar zahteva pretvorbo. Poleg tega se dimenzije, navedene na risbah, morda ne ujemajo z zahtevami programa, zato je treba potrebne koordinate izračunati glede na značilnosti stroja.
Za kompleksne površine, sestavljene iz črt in lokov, morajo izračuni vključevati začetne/končne točke črte, začetne/končne točke loka in koordinate središča loka.
2.2 Analiza poti središča orodja
Večina sodobnih CNC sistemov ima funkcije kompenzacije rezalnika, ki omogočajo programiranje neposredno iz konture dela. Vendar pa lahko v nekaterih posebnih primerih - zlasti pri neprekinjeni površinski obdelavi - pride do motenj orodja in obdelovanca, zaradi česar je kompenzacija neuporabna. V takih primerih je treba pot središča orodja analizirati ročno.
Primer:
- Oprema:Obdelovalni center Schaublin
-
Pot polkrožnega orodja
Analiza gibanja orodja in poti rezanja kaže, da središčna pot orodja ustreza neprekinjeni krivulji, sestavljeni iz vzporednih segmentov, koncentričnih krogov in ekscentričnih krogov glede na konturo dela (slika 7). -
Pot orodja z dvojnim lokom
Analiza je enaka kot pri polkrožnem orodju. Točke središča orodja so prikazane na sliki 8.
3. Faza programiranja
CNC program je edini "jezik", ki ga CNC stroj lahko razume, in mu pošilja ukaze po korakih za nadzor vsake operacije. Kakovost programa neposredno vpliva na natančnost in učinkovitost obdelave. To zahteva ne le temeljito razumevanje zmogljivosti stroja in vsakega koraka obdelave, temveč tudi stalno prakso za izboljšanje veščin programiranja.
3.1 Učinkovita uporaba vgrajenih programov
Sodobni CNC stroji so vse močnejši tako v mehanskih kot programskih funkcijah. Številni sistemi imajo zrele vgrajene programe za obdelavo za običajne operacije. Izbira in učinkovita uporaba teh vgrajenih programov je pomemben del programskega dela.
3.2 Upravljanje programov
Programi za strojno obdelavo, ustvarjeni iz podatkov o poti orodja in obdelanih koordinat z uporabo posebnih kod CNC, so dragoceni tehnični dokumenti, ki vsebujejo metode obdelave, tehnike in celo odražajo tehnično raven delavnice. Skrbno jih je treba shraniti in arhivirati.
Pogosto uporabljeni programi so pogosto shranjeni v krmilnem sistemu CNC, z zabeleženimi imeni delov. Manj pogosto uporabljene programe je treba dokumentirati v pisni obliki, z dodanimi opombami za morebitna problematična področja, ki pomagajo pri prihodnji uporabi.
3.3 Uporaba parametričnega programiranja za reševanje praktičnih vprašanj
Primer:
- Del:Notranja izvrtina s spodnjo površino v obliki loka
- Stroj:Šanghajska CNC precizna stružnica
Pri splošni obločni obdelavi se pogosto uporablja konzervirani cikel G66 (slika 9). Vendar pa lahko v praksi šibka trdnost konice orodja povzroči slabo življenjsko dobo orodja, če je orodje izpostavljeno dvosmernim silam v ostrih vogalih. Analiza procesa je predlagala alternativno orodno pot (slika 10).
Neposredno programiranje za to pot bi zahtevalo ponovni izračun koordinat orodja za vsak prehod, kar je zamudno, še posebej, če je zaradi slabe togosti orodja potrebnih več plitvih prehodov. Namesto tega je bilo uporabljeno parametrično programiranje, ki je omogočilo hitro prilagoditev globine rezanja brez ponovnega izračuna vseh koordinat, kar je učinkovito rešilo problem obdelave.
Sklep
Analiza ključnih dejavnikov pri CNC obdelavi zagotavlja praktično podlago za izboljšanje stopnje izkoriščenosti CNC strojev. Uporaba teh vpogledov lahko učinkovito zagotovi natančnost obdelave in doseže visokokakovostne rezultate.
