Mecanizado de control numérico del núcleo del molde
Palabras clave: mecanizado CNC de núcleos de moldes, mecanizado CNC
El núcleo y la cavidad del molde a menudo tienen varias superficies de forma libre, que son muy adecuadas para el procesamiento en máquinas herramienta CNC. El proceso de mecanizado CNC es bastante diferente del proceso ordinario. Este artículo combina el diseño del proceso de mecanizado NC del núcleo del molde de la decoración de productos para niños, analiza y resume las características del proceso de mecanizado NC del molde y proporciona una referencia para el diseño del proceso NC del molde.
El proceso de mecanizado CNC se refiere a la suma de varios métodos y medios técnicos utilizados en el mecanizado de piezas con máquinas herramienta CNC, que se aplica a todo el proceso de mecanizado CNC. Debido a que el mecanizado CNC tiene las características de alta eficiencia de procesamiento, calidad estable, requisitos técnicos relativamente bajos para los trabajadores, y la sujeción única puede completar el procesamiento de superficies curvas complejas. Por lo tanto, la aplicación del mecanizado CNC en la industria de fabricación de moldes está cada vez más extendida y su estatus es cada vez más importante. La calidad del diseño del proceso CNC afectará directamente la precisión dimensional y la calidad de la superficie de las dimensiones de mecanizado CNC, la duración del tiempo de mecanizado, el consumo de materiales y mano de obra, e incluso afectará directamente la seguridad del mecanizado. El siguiente ejemplo analiza el proceso de mecanizado CNC de partes típicas de formación de molde.
1. Análisis de productos
El producto ejemplificado en este artículo es una decoración para productos infantiles y el material es ABS. Puede verse en la imagen del producto (Figura 1) que el producto tiene una estructura relativamente simple, con una superficie plana, orificios semicirculares en el lateral y múltiples orificios redondos en la parte superior. Dado que el producto es un adorno y no es una pieza estructural precisa, la calidad de apariencia del producto es mayor y la tolerancia dimensional no es estricta.
2. Estructura y análisis de piezas moldeadas
Después de obtener el modelado sólido o el dibujo de ingeniería del producto, el molde se puede diseñar utilizando la función CAD en Pro / ENGINEER, NX o MasterCAM. El núcleo del molde diseñado se muestra en la Figura 2.
El núcleo del molde tiene las siguientes características:
(1) El tamaño del núcleo en bruto es 200 × 170 × 65 mm, el tamaño después del procesamiento es 160,8 × 126,6 × 35,8 mm y el material es acero S136.
(2) La altura de la posición del pegamento del núcleo del molde es de 35,8 mm, y las esquinas redondeadas en la intersección de la superficie elíptica y la superficie triangular son pequeñas, solo R1 mm. Es más difícil procesar directamente estas posiciones con una fresa y se puede utilizar el mecanizado por descarga eléctrica para cumplir con los requisitos.
Debido a que la tolerancia dimensional del producto no es alta, el núcleo puede ser procesado directamente por máquinas herramienta CNC.
3. Análisis de procesos
Existe una cierta diferencia entre la tecnología de mecanizado CNC y la tecnología de mecanizado tradicional. Dado que la mayoría de las máquinas herramienta CNC no tienen la capacidad de procesamiento, cada detalle del proceso de mecanizado debe determinarse de antemano, y el mecanizado se completa automáticamente de acuerdo con el programa programado. Por tanto, la tecnología de procesamiento debe ser analizada en detalle antes de la programación, y deben diseñarse los procedimientos de procesamiento correspondientes.
(1). Selección de parámetros de proceso
El mecanizado CNC adopta principalmente el principio de concentración de procesos. Por lo tanto, al seleccionar los puntos de referencia del proceso, deben seleccionarse elementos de referencia apropiados tanto como sea posible para reducir el número de sujeciones y mejorar la eficiencia y la precisión del procesamiento;
Al mismo tiempo, a la hora de seleccionar el dato de posicionamiento, es necesario hacer referencia a los requisitos del plano para hacer coincidir el dato del proceso con el dato de diseño y reducir el error causado por la no superposición del dato.
En este ejemplo, la pieza en bruto es una pieza en bruto rectangular en forma de paralelepípedo después del rectificado. Se ha garantizado el paralelismo, la perpendicularidad y la precisión dimensional. Por lo tanto, los lados opuestos de la longitud y el ancho se pueden seleccionar como referencia en la dirección horizontal (dirección XY); la superficie inferior se puede seleccionar como referencia en la dirección de la altura (dirección Z). Al mismo tiempo, busque un par de referencias de herramienta en la máquina herramienta para asegurarse de que la referencia de altura programada, que es el punto Z0 del sistema de coordenadas de la pieza de trabajo, aún se pueda encontrar con precisión después de cambiar la herramienta. Estos planos de referencia ya no se procesan en el proceso de mecanizado CNC, ya que la referencia de mecanizado puede garantizar la precisión y uniformidad de la referencia.
(2). Elección del método de sujeción
Durante el fresado, los métodos de sujeción de la pieza de trabajo generalmente incluyen la sujeción presionando placas y pernos, sujeción mediante alicates de punta plana de máquina y sujeción mediante accesorios especiales. El núcleo del molde es un pedido de producción de una sola pieza y generalmente no se utilizan accesorios especiales; El tamaño del núcleo del molde es de 200 × 170 × 65 mm, que es una pieza de trabajo pequeña, por lo que se seleccionan alicates de punta plana para máquinas para sujetar. Cuando se utilizan alicates de punta plana de máquina, la altura del núcleo es de 35,8 mm. Por lo tanto, la altura de la superficie superior de la pieza en bruto desde las mordazas de los alicates de punta plana después de la sujeción debe ser superior a 35,8 mm, y la superficie inferior se puede amortiguar con una almohadilla de contorno.
(3). Disposición de la secuencia de procesamiento
Las piezas procesadas en máquinas herramienta CNC generalmente se dividen en procesos de acuerdo con el principio de concentración de procesos, es decir, cada proceso debe incluir la mayor cantidad de contenido de procesamiento posible. Los métodos de división del proceso se dividen según las herramientas utilizadas, se dividen según el número de instalaciones, se dividen según el mecanizado fino y desbastado o se dividen según la posición de procesamiento. Este ejemplo es el núcleo del molde, que pertenece a la producción de una sola pieza. Por lo tanto, la concentración del proceso es el principio al organizar la secuencia de procesamiento para reducir el número de cambios de herramienta y mejorar la eficiencia del procesamiento.
Si la secuencia de procesamiento se organiza de manera razonable, afecta directamente la calidad del procesamiento, la eficiencia del procesamiento y el costo de procesamiento. Al seleccionar la secuencia de procesamiento, es necesario combinar la referencia de posicionamiento y el método de sujeción de la pieza de acuerdo con la condición rugosa y la estructura de la pieza. Es necesario considerar los puntos clave para garantizar que la rigidez de la pieza de trabajo no se dañe durante el procesamiento, reducir la deformación y garantizar la calidad del procesamiento. El material en blanco del núcleo del molde es un paralelepípedo rectangular y la superficie de partición del producto tiene una gran cantidad de corte. Primero se debe realizar el mecanizado desbaste y luego se completan el semiacabado y el acabado. Una vez procesada la superficie de partición, la superficie superior, la superficie de contacto y la posición del pegamento se terminan en orden.
(4). Selección de herramientas
La elección de las herramientas de corte es uno de los contenidos importantes de la tecnología de mecanizado CNC. La herramienta de mecanizado no solo afecta la eficiencia de mecanizado de la máquina herramienta, sino que también afecta directamente la calidad de mecanizado de las piezas. Debido a que la velocidad del husillo y el rango de las máquinas herramienta CNC son mucho mayores que las de las máquinas herramientas comunes, y la potencia de salida del husillo es relativamente grande. Por lo tanto, en comparación con los métodos de mecanizado tradicionales, se imponen mayores requisitos a las herramientas de mecanizado CNC, que requieren alta precisión, alta resistencia, buena rigidez y alta durabilidad, y requieren dimensiones estables y una fácil instalación y ajuste. Las herramientas CNC son uno de los requisitos previos para mejorar la eficiencia del procesamiento, su selección depende de la geometría de las piezas procesadas, las condiciones del material, los accesorios y la rigidez de las herramientas seleccionadas de la máquina herramienta.
El material del núcleo del molde es acero S136, y la dureza es de aproximadamente 220HB;
Los alicates de punta plana se utilizan para la sujeción de piezas en bruto, lo que proporciona suficiente rigidez. Por lo tanto, para el procesamiento de este núcleo se utilizan fresas de carburo cementado.Los parámetros de la herramienta son los siguientes:
(1) Cortador redondo con un diámetro de 30 mm y un radio de 5 mm;
(2) Cuchillo de punta redonda con un diámetro de 16 mm y un radio de 0,5 mm;
(3) Cuchillo de punta esférica con un radio de 5 mm;
(4) Fresa de fondo plano con un diámetro de 8 mm.
4. Proceso de mecanizado de control numérico basado en MaterCAM
El software MaterCAM es un sistema CAD / CAM basado en la plataforma de PC. Debido a que tiene bajos requisitos de hardware, operación flexible, fácil de aprender y fácil de usar, se usa ampliamente en el procesamiento mecánico, la fabricación de moldes, la industria del automóvil y la industria aeroespacial. Tiene las funciones de diseño geométrico bidimensional, diseño de superficie tridimensional, simulación de trayectoria de herramienta y simulación de entidad de procesamiento. Este ejemplo utiliza MasterCAM 9.1 para la programación de la trayectoria de la herramienta. La secuencia de procesamiento se muestra en la Tabla 1.
Los pasos de procesamiento anteriores se han verificado mediante procesamiento real, lo que demuestra que el efecto del procesamiento es bueno y que la precisión dimensional y la calidad del procesamiento de la superficie cumplen con los requisitos de los dibujos.
5. Análisis y resumen
(1) Las máquinas herramienta CNC tienen ventajas obvias en el procesamiento de piezas de moldeado con superficies curvas complejas. Siempre que el diseño del proceso sea razonable, se puede completar más del 80% del volumen de procesamiento.
(2) El mecanizado CNC de moldes es generalmente un prototipo rápido de producción de lotes pequeños. Por lo tanto, los accesorios de uso general se utilizan generalmente para sujetar y se completan varios procesos en una sujeción. Por lo tanto, en el diseño de procesos, se debe adoptar el principio de concentración de procesos para que el proceso sea lo más concentrado posible. Al mismo tiempo, minimice el número de cambios de herramienta para reducir el tiempo de espera y mejorar la utilización de la máquina herramienta.
(3) Las piezas formadoras de moldes generalmente se pueden completar a través de tres procesos: mecanizado en bruto → semiacabado → acabado. En el diseño de procesos, se debe prestar atención a la selección del datum de posicionamiento, tratar de asegurar la coincidencia del datum de posicionamiento y el datum de diseño y reducir los errores causados por datums inconsistentes. Al mismo tiempo, la elección de la referencia de posicionamiento debería simplificar el ajuste del sistema de coordenadas de la pieza.
(4) Al seleccionar una herramienta, se deben tener en cuenta muchos factores, como la máquina herramienta, el material de la pieza de trabajo y los requisitos de diseño. La configuración de los parámetros de la herramienta debe basarse en los parámetros mejorados por el fabricante de la herramienta, y las modificaciones correspondientes deben realizarse de acuerdo con las condiciones de procesamiento para maximizar el potencial de la herramienta. Con la premisa de garantizar que la herramienta no interfiera con la pieza de trabajo, intente acortar la longitud de la herramienta para reducir la vibración de la herramienta, extender la vida útil de la herramienta y mejorar la precisión del mecanizado.
El núcleo y la cavidad del molde a menudo tienen varias superficies de forma libre, que son muy adecuadas para el procesamiento en máquinas herramienta CNC. El proceso de mecanizado CNC es bastante diferente del proceso ordinario. Este artículo combina el diseño del proceso de mecanizado NC del núcleo del molde de la decoración de productos para niños, analiza y resume las características del proceso de mecanizado NC del molde y proporciona una referencia para el diseño del proceso NC del molde.
El proceso de mecanizado CNC se refiere a la suma de varios métodos y medios técnicos utilizados en el mecanizado de piezas con máquinas herramienta CNC, que se aplica a todo el proceso de mecanizado CNC. Debido a que el mecanizado CNC tiene las características de alta eficiencia de procesamiento, calidad estable, requisitos técnicos relativamente bajos para los trabajadores, y la sujeción única puede completar el procesamiento de superficies curvas complejas. Por lo tanto, la aplicación del mecanizado CNC en la industria de fabricación de moldes está cada vez más extendida y su estatus es cada vez más importante. La calidad del diseño del proceso CNC afectará directamente la precisión dimensional y la calidad de la superficie de las dimensiones de mecanizado CNC, la duración del tiempo de mecanizado, el consumo de materiales y mano de obra, e incluso afectará directamente la seguridad del mecanizado. El siguiente ejemplo analiza el proceso de mecanizado CNC de partes típicas de formación de molde.
1. Análisis de productos
El producto ejemplificado en este artículo es una decoración para productos infantiles y el material es ABS. Puede verse en la imagen del producto (Figura 1) que el producto tiene una estructura relativamente simple, con una superficie plana, orificios semicirculares en el lateral y múltiples orificios redondos en la parte superior. Dado que el producto es un adorno y no es una pieza estructural precisa, la calidad de apariencia del producto es mayor y la tolerancia dimensional no es estricta.
2. Estructura y análisis de piezas moldeadas
Después de obtener el modelado sólido o el dibujo de ingeniería del producto, el molde se puede diseñar utilizando la función CAD en Pro / ENGINEER, NX o MasterCAM. El núcleo del molde diseñado se muestra en la Figura 2.
El núcleo del molde tiene las siguientes características:
(1) El tamaño del núcleo en bruto es 200 × 170 × 65 mm, el tamaño después del procesamiento es 160,8 × 126,6 × 35,8 mm y el material es acero S136.
(2) La altura de la posición del pegamento del núcleo del molde es de 35,8 mm, y las esquinas redondeadas en la intersección de la superficie elíptica y la superficie triangular son pequeñas, solo R1 mm. Es más difícil procesar directamente estas posiciones con una fresa y se puede utilizar el mecanizado por descarga eléctrica para cumplir con los requisitos.
Debido a que la tolerancia dimensional del producto no es alta, el núcleo puede ser procesado directamente por máquinas herramienta CNC.
3. Análisis de procesos
Existe una cierta diferencia entre la tecnología de mecanizado CNC y la tecnología de mecanizado tradicional. Dado que la mayoría de las máquinas herramienta CNC no tienen la capacidad de procesamiento, cada detalle del proceso de mecanizado debe determinarse de antemano, y el mecanizado se completa automáticamente de acuerdo con el programa programado. Por tanto, la tecnología de procesamiento debe ser analizada en detalle antes de la programación, y deben diseñarse los procedimientos de procesamiento correspondientes.
(1). Selección de parámetros de proceso
El mecanizado CNC adopta principalmente el principio de concentración de procesos. Por lo tanto, al seleccionar los puntos de referencia del proceso, deben seleccionarse elementos de referencia apropiados tanto como sea posible para reducir el número de sujeciones y mejorar la eficiencia y la precisión del procesamiento;
Al mismo tiempo, a la hora de seleccionar el dato de posicionamiento, es necesario hacer referencia a los requisitos del plano para hacer coincidir el dato del proceso con el dato de diseño y reducir el error causado por la no superposición del dato.
En este ejemplo, la pieza en bruto es una pieza en bruto rectangular en forma de paralelepípedo después del rectificado. Se ha garantizado el paralelismo, la perpendicularidad y la precisión dimensional. Por lo tanto, los lados opuestos de la longitud y el ancho se pueden seleccionar como referencia en la dirección horizontal (dirección XY); la superficie inferior se puede seleccionar como referencia en la dirección de la altura (dirección Z). Al mismo tiempo, busque un par de referencias de herramienta en la máquina herramienta para asegurarse de que la referencia de altura programada, que es el punto Z0 del sistema de coordenadas de la pieza de trabajo, aún se pueda encontrar con precisión después de cambiar la herramienta. Estos planos de referencia ya no se procesan en el proceso de mecanizado CNC, ya que la referencia de mecanizado puede garantizar la precisión y uniformidad de la referencia.
(2). Elección del método de sujeción
Durante el fresado, los métodos de sujeción de la pieza de trabajo generalmente incluyen la sujeción presionando placas y pernos, sujeción mediante alicates de punta plana de máquina y sujeción mediante accesorios especiales. El núcleo del molde es un pedido de producción de una sola pieza y generalmente no se utilizan accesorios especiales; El tamaño del núcleo del molde es de 200 × 170 × 65 mm, que es una pieza de trabajo pequeña, por lo que se seleccionan alicates de punta plana para máquinas para sujetar. Cuando se utilizan alicates de punta plana de máquina, la altura del núcleo es de 35,8 mm. Por lo tanto, la altura de la superficie superior de la pieza en bruto desde las mordazas de los alicates de punta plana después de la sujeción debe ser superior a 35,8 mm, y la superficie inferior se puede amortiguar con una almohadilla de contorno.
(3). Disposición de la secuencia de procesamiento
Las piezas procesadas en máquinas herramienta CNC generalmente se dividen en procesos de acuerdo con el principio de concentración de procesos, es decir, cada proceso debe incluir la mayor cantidad de contenido de procesamiento posible. Los métodos de división del proceso se dividen según las herramientas utilizadas, se dividen según el número de instalaciones, se dividen según el mecanizado fino y desbastado o se dividen según la posición de procesamiento. Este ejemplo es el núcleo del molde, que pertenece a la producción de una sola pieza. Por lo tanto, la concentración del proceso es el principio al organizar la secuencia de procesamiento para reducir el número de cambios de herramienta y mejorar la eficiencia del procesamiento.
Si la secuencia de procesamiento se organiza de manera razonable, afecta directamente la calidad del procesamiento, la eficiencia del procesamiento y el costo de procesamiento. Al seleccionar la secuencia de procesamiento, es necesario combinar la referencia de posicionamiento y el método de sujeción de la pieza de acuerdo con la condición rugosa y la estructura de la pieza. Es necesario considerar los puntos clave para garantizar que la rigidez de la pieza de trabajo no se dañe durante el procesamiento, reducir la deformación y garantizar la calidad del procesamiento. El material en blanco del núcleo del molde es un paralelepípedo rectangular y la superficie de partición del producto tiene una gran cantidad de corte. Primero se debe realizar el mecanizado desbaste y luego se completan el semiacabado y el acabado. Una vez procesada la superficie de partición, la superficie superior, la superficie de contacto y la posición del pegamento se terminan en orden.
(4). Selección de herramientas
La elección de las herramientas de corte es uno de los contenidos importantes de la tecnología de mecanizado CNC. La herramienta de mecanizado no solo afecta la eficiencia de mecanizado de la máquina herramienta, sino que también afecta directamente la calidad de mecanizado de las piezas. Debido a que la velocidad del husillo y el rango de las máquinas herramienta CNC son mucho mayores que las de las máquinas herramientas comunes, y la potencia de salida del husillo es relativamente grande. Por lo tanto, en comparación con los métodos de mecanizado tradicionales, se imponen mayores requisitos a las herramientas de mecanizado CNC, que requieren alta precisión, alta resistencia, buena rigidez y alta durabilidad, y requieren dimensiones estables y una fácil instalación y ajuste. Las herramientas CNC son uno de los requisitos previos para mejorar la eficiencia del procesamiento, su selección depende de la geometría de las piezas procesadas, las condiciones del material, los accesorios y la rigidez de las herramientas seleccionadas de la máquina herramienta.
El material del núcleo del molde es acero S136, y la dureza es de aproximadamente 220HB;
Los alicates de punta plana se utilizan para la sujeción de piezas en bruto, lo que proporciona suficiente rigidez. Por lo tanto, para el procesamiento de este núcleo se utilizan fresas de carburo cementado.Los parámetros de la herramienta son los siguientes:
(1) Cortador redondo con un diámetro de 30 mm y un radio de 5 mm;
(2) Cuchillo de punta redonda con un diámetro de 16 mm y un radio de 0,5 mm;
(3) Cuchillo de punta esférica con un radio de 5 mm;
(4) Fresa de fondo plano con un diámetro de 8 mm.
4. Proceso de mecanizado de control numérico basado en MaterCAM
El software MaterCAM es un sistema CAD / CAM basado en la plataforma de PC. Debido a que tiene bajos requisitos de hardware, operación flexible, fácil de aprender y fácil de usar, se usa ampliamente en el procesamiento mecánico, la fabricación de moldes, la industria del automóvil y la industria aeroespacial. Tiene las funciones de diseño geométrico bidimensional, diseño de superficie tridimensional, simulación de trayectoria de herramienta y simulación de entidad de procesamiento. Este ejemplo utiliza MasterCAM 9.1 para la programación de la trayectoria de la herramienta. La secuencia de procesamiento se muestra en la Tabla 1.
Los pasos de procesamiento anteriores se han verificado mediante procesamiento real, lo que demuestra que el efecto del procesamiento es bueno y que la precisión dimensional y la calidad del procesamiento de la superficie cumplen con los requisitos de los dibujos.
5. Análisis y resumen
(1) Las máquinas herramienta CNC tienen ventajas obvias en el procesamiento de piezas de moldeado con superficies curvas complejas. Siempre que el diseño del proceso sea razonable, se puede completar más del 80% del volumen de procesamiento.
(2) El mecanizado CNC de moldes es generalmente un prototipo rápido de producción de lotes pequeños. Por lo tanto, los accesorios de uso general se utilizan generalmente para sujetar y se completan varios procesos en una sujeción. Por lo tanto, en el diseño de procesos, se debe adoptar el principio de concentración de procesos para que el proceso sea lo más concentrado posible. Al mismo tiempo, minimice el número de cambios de herramienta para reducir el tiempo de espera y mejorar la utilización de la máquina herramienta.
(3) Las piezas formadoras de moldes generalmente se pueden completar a través de tres procesos: mecanizado en bruto → semiacabado → acabado. En el diseño de procesos, se debe prestar atención a la selección del datum de posicionamiento, tratar de asegurar la coincidencia del datum de posicionamiento y el datum de diseño y reducir los errores causados por datums inconsistentes. Al mismo tiempo, la elección de la referencia de posicionamiento debería simplificar el ajuste del sistema de coordenadas de la pieza.
(4) Al seleccionar una herramienta, se deben tener en cuenta muchos factores, como la máquina herramienta, el material de la pieza de trabajo y los requisitos de diseño. La configuración de los parámetros de la herramienta debe basarse en los parámetros mejorados por el fabricante de la herramienta, y las modificaciones correspondientes deben realizarse de acuerdo con las condiciones de procesamiento para maximizar el potencial de la herramienta. Con la premisa de garantizar que la herramienta no interfiera con la pieza de trabajo, intente acortar la longitud de la herramienta para reducir la vibración de la herramienta, extender la vida útil de la herramienta y mejorar la precisión del mecanizado.
