Plan de mecanizado CNC para piezas metálicas de precisión típicas
El desarrollo de software de diseño tridimensional proporciona las condiciones para el diseño de dispositivos de posicionamiento de bajo costo, de corto período y. Y puede simular piezas de mecanizado CNC para verificación. La figura 1 muestra una pieza metálica típica con un ángulo de 45 ° con los planos YZ y ZX:
Figura 1 Elección del plan de mecanizado CNC de piezas
Este tipo de piezas con estructura espacial especial generalmente tiene 2 tipos de métodos de mecanizado CNC:
① Mejorar el rendimiento de la máquina herramienta, es decir, aumentar la máquina herramienta CNC original de 2,5 o 3 ejes a más de 5 ejes;
② Diseñe un dispositivo de posicionamiento adecuado y utilice el equipo existente para el procesamiento.
Teniendo en cuenta el costo de procesamiento, la segunda opción es obviamente una opción más ideal. Lo siguiente es diseñar un dispositivo de posicionamiento para esta pieza y usar el software CATIA para realizar modelado sólido, ensamblaje, detección de interferencias y análisis de precisión de cada componente del dispositivo. Importe el accesorio diseñado en el módulo de mecanizado CNC para el mecanizado virtual para verificar la viabilidad y corrección del diseño.
Diseño de dispositivos de posicionamiento y modelado 3D
Teniendo en cuenta las características de las piezas procesadas, asegurando la precisión del procesamiento y con el fin de mejorar el ámbito de aplicación del dispositivo, el dispositivo de posicionamiento está diseñado como un dispositivo modular combinado, como se muestra en la Figura 2. El dispositivo se compone principalmente de 4 partes: soporte de posicionamiento, placa de posicionamiento, módulo de guía y abrazadera de posicionamiento. El soporte de posicionamiento es la piedra angular de todo el dispositivo, que determina directamente la inclinación del posicionamiento, y otras partes también se instalan en él.
Figura 2 Modelo sólido tridimensional de dispositivo de posicionamiento
1. Clip de posicionamiento
2. Soporte de posicionamiento
3. Placa de posicionamiento
4. Módulo de orientación
La placa de posicionamiento se utiliza para instalar el módulo de guía en el soporte de posicionamiento, y cuando el tamaño y la forma de la superficie base de la pieza de trabajo a procesar con una inclinación de 45 ° cambian, solo la estructura y el tamaño del módulo de guía deben cambiar ser cambiado. La elección de una posición adecuada en la placa de posicionamiento para la fijación hace que la abrazadera de posicionamiento sea aplicable a un rango más amplio. El diseño del módulo de guía y la abrazadera de posicionamiento debe basarse en la estructura y forma de la pieza procesada, de modo que coincida con la superficie exterior de la pieza a procesar, y la altura debe ser la misma para facilitar la instalación del abrazadera de posicionamiento. La abrazadera de posicionamiento generalmente está diseñada e instalada con posicionamiento de tres puntos y coopera con la placa de posicionamiento para realizar la limitación de 6 grados de libertad de las piezas a procesar.
Inspección de interferencia estática del dispositivo de posicionamiento
Para garantizar que los componentes del dispositivo diseñado se puedan procesar y ensamblar, y que puedan lograr su función de posicionamiento, se debe realizar la detección de interferencias en el dispositivo.
El análisis de interferencia estática incluye la interferencia entre las unidades del accesorio y la interferencia entre el accesorio y la pieza de trabajo. Cada luminaria se compone de varias unidades y la terminación incluye posicionamiento y sujeción. Debido al espacio limitado y la estructura compleja de cada unidad, y el diseño de la luminaria generalmente se diseña capa por capa, es difícil controlar el margen del espacio y es fácil interferir. Además, la forma de la pieza de trabajo es compleja y es posible que la pieza de trabajo no se instale correctamente debido a la ubicación o estructura de la unidad de fijación.
Figura 3 Diagrama esquemático de detección de interferencia estática
Bajo el módulo "DMUSpaceAnalysis" en CATIA, realice un análisis de interferencia estática en el dispositivo y use la detección de colisión "CheckClash" y la herramienta de sección "SectioningDefinition" para detectar el dispositivo.
Análisis de interferencia dinámica
Utilice el módulo "DUMFitting" proporcionado por CATIA para inspeccionar los productos ensamblados. Puede registrar la ruta de transferencia de las piezas durante el ensamblaje, analizar el espacio dinámico requerido por las piezas móviles al ensamblar las piezas y detectar la interferencia entre las piezas. Primero cambie el "Diseño de ensamblaje" al módulo "DUMFitting" y proporcione cada ruta de ensamblaje de acuerdo con el ensamblaje del accesorio, incluida la información de la distancia de transferencia de cada componente. El propósito es poder obtener la posición y profundidad de la interferencia específica cuando ocurre la interferencia, luego establecer la simulación de montaje en orden y finalmente abrir el análisis de "colisión" El resultado del análisis se muestra en la Figura 4.
Figura 4 Detección dinámica de colisiones
El área A que se muestra en la Figura 4 es la ubicación donde se produce la interferencia, y su pantalla específica se muestra en la Figura 5. Se producen interferencias entre la abrazadera de posicionamiento y el módulo de guía. A través del análisis de la información de interferencia, se concluye que el clip de posicionamiento colisiona con la trayectoria de montaje del módulo guía durante el proceso de montaje. En respuesta a la interferencia, realice las siguientes modificaciones en el dispositivo:
Bajo la premisa de mantener sin cambios el punto de posicionamiento y el punto de sujeción, cambie la posición espacial o algunos parámetros de tamaño de otras partes de la unidad.
Figura 5, el área donde ocurre la interferencia
Procesamiento de simulación CNC
Utilice el módulo de "procesamiento" proporcionado por CATIA para realizar el mecanizado CNC en la pieza de trabajo para verificar si la herramienta choca con el accesorio al procesar la pieza de trabajo, a fin de verificar la viabilidad del mecanizado CNC. Para poder observar si la colisión se produce de forma intuitiva, este artículo opta por procesar el contorno exterior del cilindro de tiro con inclinación espacial en la pieza de trabajo. Primero cambie el accesorio ensamblado a "Mecanizado de superficies" en el módulo "Mecanizado" para realizar "Contorneado por contorno" (acabado por contorno) en la superficie exterior de la pieza mecanizada; A continuación, seleccione la zona de mecanizado como la pieza a mecanizar en el cuadro de diálogo emergente, y seleccionar los parámetros de trayectoria de herramienta apropiados, incluyendo la selección de la línea de guía de conducción, los parámetros de herramienta apropiados y la ruta de salida de la herramienta; Finalmente, se realiza el procesamiento de simulación CNC para generar la línea de trayectoria de la herramienta, como se muestra en la Figura 6.
Figura 6, la línea de trayectoria de la herramienta generada
Se puede ver claramente en la figura que la línea de la pista cubre toda el área de procesamiento y no choca con ninguna parte del accesorio, lo que puede lograr el propósito de procesamiento. Para mostrar todo el proceso de mecanizado CNC de manera más vívida, puede elegir la función "Simulación de carreteras". A través de la observación, la herramienta no chocó ni interfirió con el dispositivo durante todo el proceso de mecanizado.
Comprobación de precisión del dispositivo de posicionamiento
En el diseño de dispositivos de posicionamiento, la precisión de posicionamiento es un indicador importante para medir el rendimiento del dispositivo. La precisión de posicionamiento afecta directamente la calidad de la pieza de trabajo procesada, por lo que se debe verificar su precisión. La precisión de posicionamiento generalmente tiene una desigualdad de cálculo de errores, lo que requiere que la suma de todos los errores relacionados con el proceso sea menor que el rango de tolerancia del tamaño del proceso a verificar.
Durante el uso del dispositivo de fijación, los factores que afectan la exactitud del dispositivo de fijación se dividen generalmente en:
(1) Precisión de posicionamiento ΔD, incluido el error único de la referencia y el error de la no coincidencia de la referencia;
(2) Error de guiado y ajuste de la herramienta ΔT y ΔJ;
(3) El error de instalación ΔA del accesorio en la máquina herramienta;
(4) Error de sujeción ΔF.
Error de posicionamiento total del dispositivo:
(Donde δK = tolerancia de tamaño de proceso de la pieza de trabajo)
Los casos anteriores pueden reducir efectivamente los costos y acortar el ciclo de diseño y producción mediante el uso de las capacidades de diseño virtual 3D de CATIA y el diseño y las pruebas funcionales de dispositivos de posicionamiento;
En toda la composición del diseño, la computadora completa el proceso desde el diseño hasta el ensamblaje y el procesamiento de simulación en máquinas herramienta CNC, incluido el análisis de interferencia estática y dinámica. Esto es incomparable con los métodos de diseño tradicionales, y también es una tendencia inevitable en el desarrollo de la industria moderna de accesorios.
Figura 1 Elección del plan de mecanizado CNC de piezas
① Mejorar el rendimiento de la máquina herramienta, es decir, aumentar la máquina herramienta CNC original de 2,5 o 3 ejes a más de 5 ejes;
② Diseñe un dispositivo de posicionamiento adecuado y utilice el equipo existente para el procesamiento.
Teniendo en cuenta el costo de procesamiento, la segunda opción es obviamente una opción más ideal. Lo siguiente es diseñar un dispositivo de posicionamiento para esta pieza y usar el software CATIA para realizar modelado sólido, ensamblaje, detección de interferencias y análisis de precisión de cada componente del dispositivo. Importe el accesorio diseñado en el módulo de mecanizado CNC para el mecanizado virtual para verificar la viabilidad y corrección del diseño.
Diseño de dispositivos de posicionamiento y modelado 3D
Teniendo en cuenta las características de las piezas procesadas, asegurando la precisión del procesamiento y con el fin de mejorar el ámbito de aplicación del dispositivo, el dispositivo de posicionamiento está diseñado como un dispositivo modular combinado, como se muestra en la Figura 2. El dispositivo se compone principalmente de 4 partes: soporte de posicionamiento, placa de posicionamiento, módulo de guía y abrazadera de posicionamiento. El soporte de posicionamiento es la piedra angular de todo el dispositivo, que determina directamente la inclinación del posicionamiento, y otras partes también se instalan en él.
Figura 2 Modelo sólido tridimensional de dispositivo de posicionamiento
2. Soporte de posicionamiento
3. Placa de posicionamiento
4. Módulo de orientación
La placa de posicionamiento se utiliza para instalar el módulo de guía en el soporte de posicionamiento, y cuando el tamaño y la forma de la superficie base de la pieza de trabajo a procesar con una inclinación de 45 ° cambian, solo la estructura y el tamaño del módulo de guía deben cambiar ser cambiado. La elección de una posición adecuada en la placa de posicionamiento para la fijación hace que la abrazadera de posicionamiento sea aplicable a un rango más amplio. El diseño del módulo de guía y la abrazadera de posicionamiento debe basarse en la estructura y forma de la pieza procesada, de modo que coincida con la superficie exterior de la pieza a procesar, y la altura debe ser la misma para facilitar la instalación del abrazadera de posicionamiento. La abrazadera de posicionamiento generalmente está diseñada e instalada con posicionamiento de tres puntos y coopera con la placa de posicionamiento para realizar la limitación de 6 grados de libertad de las piezas a procesar.
Inspección de interferencia estática del dispositivo de posicionamiento
Para garantizar que los componentes del dispositivo diseñado se puedan procesar y ensamblar, y que puedan lograr su función de posicionamiento, se debe realizar la detección de interferencias en el dispositivo.
El análisis de interferencia estática incluye la interferencia entre las unidades del accesorio y la interferencia entre el accesorio y la pieza de trabajo. Cada luminaria se compone de varias unidades y la terminación incluye posicionamiento y sujeción. Debido al espacio limitado y la estructura compleja de cada unidad, y el diseño de la luminaria generalmente se diseña capa por capa, es difícil controlar el margen del espacio y es fácil interferir. Además, la forma de la pieza de trabajo es compleja y es posible que la pieza de trabajo no se instale correctamente debido a la ubicación o estructura de la unidad de fijación.
Figura 3 Diagrama esquemático de detección de interferencia estática
Bajo el módulo "DMUSpaceAnalysis" en CATIA, realice un análisis de interferencia estática en el dispositivo y use la detección de colisión "CheckClash" y la herramienta de sección "SectioningDefinition" para detectar el dispositivo.
Análisis de interferencia dinámica
Utilice el módulo "DUMFitting" proporcionado por CATIA para inspeccionar los productos ensamblados. Puede registrar la ruta de transferencia de las piezas durante el ensamblaje, analizar el espacio dinámico requerido por las piezas móviles al ensamblar las piezas y detectar la interferencia entre las piezas. Primero cambie el "Diseño de ensamblaje" al módulo "DUMFitting" y proporcione cada ruta de ensamblaje de acuerdo con el ensamblaje del accesorio, incluida la información de la distancia de transferencia de cada componente. El propósito es poder obtener la posición y profundidad de la interferencia específica cuando ocurre la interferencia, luego establecer la simulación de montaje en orden y finalmente abrir el análisis de "colisión" El resultado del análisis se muestra en la Figura 4.
Figura 4 Detección dinámica de colisiones
El área A que se muestra en la Figura 4 es la ubicación donde se produce la interferencia, y su pantalla específica se muestra en la Figura 5. Se producen interferencias entre la abrazadera de posicionamiento y el módulo de guía. A través del análisis de la información de interferencia, se concluye que el clip de posicionamiento colisiona con la trayectoria de montaje del módulo guía durante el proceso de montaje. En respuesta a la interferencia, realice las siguientes modificaciones en el dispositivo:
Bajo la premisa de mantener sin cambios el punto de posicionamiento y el punto de sujeción, cambie la posición espacial o algunos parámetros de tamaño de otras partes de la unidad.
Figura 5, el área donde ocurre la interferencia
Utilice el módulo de "procesamiento" proporcionado por CATIA para realizar el mecanizado CNC en la pieza de trabajo para verificar si la herramienta choca con el accesorio al procesar la pieza de trabajo, a fin de verificar la viabilidad del mecanizado CNC. Para poder observar si la colisión se produce de forma intuitiva, este artículo opta por procesar el contorno exterior del cilindro de tiro con inclinación espacial en la pieza de trabajo. Primero cambie el accesorio ensamblado a "Mecanizado de superficies" en el módulo "Mecanizado" para realizar "Contorneado por contorno" (acabado por contorno) en la superficie exterior de la pieza mecanizada; A continuación, seleccione la zona de mecanizado como la pieza a mecanizar en el cuadro de diálogo emergente, y seleccionar los parámetros de trayectoria de herramienta apropiados, incluyendo la selección de la línea de guía de conducción, los parámetros de herramienta apropiados y la ruta de salida de la herramienta; Finalmente, se realiza el procesamiento de simulación CNC para generar la línea de trayectoria de la herramienta, como se muestra en la Figura 6.
Figura 6, la línea de trayectoria de la herramienta generada
Se puede ver claramente en la figura que la línea de la pista cubre toda el área de procesamiento y no choca con ninguna parte del accesorio, lo que puede lograr el propósito de procesamiento. Para mostrar todo el proceso de mecanizado CNC de manera más vívida, puede elegir la función "Simulación de carreteras". A través de la observación, la herramienta no chocó ni interfirió con el dispositivo durante todo el proceso de mecanizado.
Comprobación de precisión del dispositivo de posicionamiento
En el diseño de dispositivos de posicionamiento, la precisión de posicionamiento es un indicador importante para medir el rendimiento del dispositivo. La precisión de posicionamiento afecta directamente la calidad de la pieza de trabajo procesada, por lo que se debe verificar su precisión. La precisión de posicionamiento generalmente tiene una desigualdad de cálculo de errores, lo que requiere que la suma de todos los errores relacionados con el proceso sea menor que el rango de tolerancia del tamaño del proceso a verificar.
Durante el uso del dispositivo de fijación, los factores que afectan la exactitud del dispositivo de fijación se dividen generalmente en:
(1) Precisión de posicionamiento ΔD, incluido el error único de la referencia y el error de la no coincidencia de la referencia;
(2) Error de guiado y ajuste de la herramienta ΔT y ΔJ;
(3) El error de instalación ΔA del accesorio en la máquina herramienta;
(4) Error de sujeción ΔF.
Error de posicionamiento total del dispositivo:
(Donde δK = tolerancia de tamaño de proceso de la pieza de trabajo)
Los casos anteriores pueden reducir efectivamente los costos y acortar el ciclo de diseño y producción mediante el uso de las capacidades de diseño virtual 3D de CATIA y el diseño y las pruebas funcionales de dispositivos de posicionamiento;
En toda la composición del diseño, la computadora completa el proceso desde el diseño hasta el ensamblaje y el procesamiento de simulación en máquinas herramienta CNC, incluido el análisis de interferencia estática y dinámica. Esto es incomparable con los métodos de diseño tradicionales, y también es una tendencia inevitable en el desarrollo de la industria moderna de accesorios.
