カバー加工における空間円弧面の難しい加工、多くの加工要素、高い加工精度、高い表面粗さの要件を解決するために、工作機械システム、部品の製造性、加工ツール、プログラミング方法の分析を通じて、カバー加工の公式を作成します。マシニングセンタを開発。 工程実施計画では、筐体空間曲面の加工工程におけるボールノーズツールの適用方法を紹介します。
1 はじめに
カバーは通常シールとして使用されます。 組み立て前に、ガス、水、その他の圧力テストを受けて、製品が漏れないことを確認し、組み立ておよび使用の気密性を確保する必要があります。 その多くは複雑な形状や多重構造の一体鋳物や溶接部品です。 さまざまなサイズ、空洞状の内部、薄くて凹凸のある壁。 生産と製造では、高精度が要求される穴システム、シール溝、平面だけでなく、加工や製造が難しい特殊な形状のフィレット、ボス、不規則な曲面も数多く存在します[1]。
2 部品構造とプロセス分析
2.1 部品構造解析
カバーはボックス型のパーツです。 それは、不均一な空洞と内壁を持ち、ほとんどが不規則な構造を持つ半密閉型の多面体です。 主に本体の清浄度を確保し、作業中に本体から発生する騒音を低減するために使用されます。 同時に、見た目を美しくする役割も果たします。 機械加工では、処理要素が多く、処理量が多く、構造が不規則であるため、プロセスが複雑になります[2]。
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図 1 カバープロセスの要件
2.2 プロセス分析
カバー: ブランクは、厳しい表面品質要件を備えた固体鋳鉄部品であり、材料の加工が難しく、工具の摩耗が早く、空間曲面の加工が困難です。 カバー部品を図 1 に示します。フランジの背面には左右の円弧があり、中央の 14 mm のリブで区切られています。 上下片側を残した左右対称の構造です。 表面粗さ値Ra=1.6μm 。
2.3 難易度分析
カバーはボックスタイプのパーツです。 材質QT{{0}}は、高強度と良好な靭性を備えたダクタイル鋳鉄鋳物です。 耐摩耗性、振動吸収性、耐酸化性などの特性を持っていますが、切削性能は劣ります。 図面の要求に応じて、接続フランジの裏側を完全に加工する必要があります。 円弧は左右に対称的に分布し、中央のリブで区切られています。 円弧面は工具軸に対して垂直に加工されます。 曲面を加工する場合、最終的な曲面の形状がプロセス要件を確実に満たすように、ツールの幾何学的寸法をサーフェス ツール パスに適合させる必要があります。 。 図1に示すように、リブプレートの厚さは(16±0.025)mm、(14±0.02)mm、ルートフィレットR(82.5±0.025)mmです。 加工精度が高く、表面品質の要求も厳しい。 フランジの裏側はリブで区切られているため、三面フライスや旋盤では干渉して加工できません[3]。
3. 工程の流れとCNC加工方法
3.1 処理方法
この部品の円弧面は回転面ではありますが、その形状と構造は箱型部品（図2参照）であるため、旋削工作機械には適していません。 フランジの裏側は 3 つのリブで区切られており、付け根部分は丸みを帯びています。 裏面・表面は高い寸法精度と面粗さが要求され、三軸・多軸フライス盤での加工が可能です。 多軸加工では工具とワークの相互位置が加工中に随時変化するため、一度のクランプで全ての加工を完了し、最適な加工条件を得ることができます。 しかし、3軸に比べて調達コストやソフトウェアコストが非常に高く、保守・維持コストも高くなり、オペレータの操作スキルも高く求められるため、人件費も高くなります。 3 軸工作機械では、工具軸ベクトルは変更されず、Z 軸の法線面で加工されます。 リンケージフィッティングを使用すると、空間的な表面処理が完了し、システムの剛性が向上します。 この製品は少量かつ大量に生産されるため、ツールをカスタマイズする必要はありません。 この製品の製造ニーズは、位置決めとクランプ用に既存のユニバーサル等高パッドと下向き圧力プレートを使用することで満たすことができます。 工作機械のミーリングヘッドを現場で測定し、ハウジングの加工要因を分析した後、ボールエンドフライスを使用して、Z軸方向に沿ってZY平面に曲面フィレットを作成し、より良い表面を得ることができます。処理の精度、品質、効率。 そして最高のコストパフォーマンス。
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図 2 カバーブランク
3.2 ツールの概念
工具の選定と切削量の決定はCNC加工技術において重要な内容です。 これらは、CNC 工作機械の加工効率に影響を与えるだけでなく、加工品質にも直接影響し、同時に全体の加工コストも変化します。 工作機械の特性、ワーク材質の性能、クランプや加工要件などを考慮して、三面刃フライス、エンドミル、ボールエンドミルを選択して加工します。 フランジ裏面の3つのリブは90度等間隔に配置されているため、三面刃フライスで裏面加工するとリブ根元の削り残しが多く、エンドミルの加工が可能です。すべてのリブを円弧方向に沿って加工するために使用されます。 ルートアーク面は、下から上に向かって形成される３次元の面である。 補間フライス加工には、表面の最小曲率半径以下の半径を持つボールエンド ツールを使用する必要があります。 ブランクの片側6mmのマージンが大きいことが測定されます。 加工剛性と効率を確保するため、図3に示す仕様は、エンドミルはφ20mm×80mm×150mm×4F(YT)、ボールエンドミルはR10mm×80mm×150mm(YT)となります。 ナイフ。
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図3 エンドミル（下）とボールエンドミル（上）
3.3 切断計画
切削加工では、実際のワークの加工条件に合わせて、R曲面の精度と面粗さを確保するため、下から上へ登りフライスを使用します。 工具の開始点と工具の設定点を分離します。 安全性を確保することを前提として、工具の空移動を減らし、送り経路を短くし、加工プロセス中の実行時間を節約するために、工具の始点をワークピースにできるだけ近づける必要があります。 余白が大きいため、図 4 に示すようにサイクリック加工法を使用して順番にフライス加工を行い、YZ 方向に徐々に余白を取り除き、0.2 mm の余白を残して仕上げます。 この期間中、送り点と後退点は垂直である必要があることに注意してください。Z 軸方向では、送り速度を「G0」にすることはできず、「G0」コマンドは使用できません。 「Y、Z」を同時に動かすことは避けてください。
工具の切削パラメータはφ20mmエンドミルを選択します。 工具材質は線速度 vc 90~120m/min、背面切削量 ap 0.3~2mm、送り fz 0.07~0.3mm/z に対応しています。
R10mm×80mm×150mm (YT) ボールエンドミルカッター、工具材料は 120~150m/min の線速度 vc をサポート、バックエンゲージメント ap は 0.3 ～ 0.8mm、送り fz は 0.11 ～ 0.18mm/z です。
ブランクは固体鋳物であるため、鋳造プロセスの影響を受け、ブランクの表面に硬い斑点、気孔、砂の混入が発生する場合があります。 品質リスクを軽減し、切削の安定性を確保するために、テストピースのデバッグと検証の後、φ20mm エンドミルの最終切削パラメータは vc=92m/min、n=1465r/ として選択されました。最小、ap=1.5mm、fz=0.07mm/z、vf =410mm/min; R10mm ボールエンドミルの切削パラメータは、vc=130m/min、n=2070r/min、ap=0.5mm、vf=228mm/min として選択されます。 上記の切削パラメータを使用してバッチで 12 個の部品を加工した後、加工品質と安定性は良好で、ツールは耐久性があります。
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図 4: ツールパス
3.4 プログラミング
部品図の幾何寸法に基づいて工具中心の走行軌跡データを計算します。 円弧面がYZ平面内にあるため、ボールエンドミルを使用する場合は、接触点の座標を計算し、点近似によりR82.5mmの円弧加工を完了する必要があります。 数値計算の最終目標は、プログラミングに必要なすべての関連位置座標データを取得することです。 図 5: Y=Rcos 、Z=Rsin に従って、三角関数を使用して Y 座標値と Z 座標値を計算します。
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図5 座標計算原理
ハイデンハイン CNC プログラムをプログラミングするときは、開始角度として Q1=17、角度増分として Q2=0.1、終了角度として Q3=+76.5、Q{{5} を設定します。 }.5 (R=82.5+10) を円弧半径として、Q1=Q1 +Q2 に角度の変数を追加します。 プログラムをコンパイルした後、正式に制作や処理に使用する前に、プログラムの動作を確認する必要があります。 特殊な場合には部品の試加工検査も必要となります。 検査結果に応じてプログラムの修正や調整が行われ、処理要件を十分に満たすプログラムが得られるまで何度も繰り返されることが多い。
56 ツールコール「D20-QTD」Z S500
57L Z+100 R0 FMAX
58L X-50 Y-150 R0 FMAX
59L Z+26R0 FMAX
60 L X+32 R0 F1000
61 L Y-88.771
62 FN 0:Q1 =+17; 開始角度
63 FN 0:Q2 =+0.1; 角度増分
64 FN 0:Q3 =+76.5; 最終角度
65 FN 0:Q4 =+92.5; 円弧半径
66 フン0:Q5 =+0
67 フン0:Q6 =+0
68LBL.2
69 Q1=Q1+Q2; 角度が変化すると増加します
70 Q5=Q4×COS Q1; Y値のループ計算
71Q6=Q4×SIN Q1; Z値のループ計算
72 L Y-Q5 Z+Q6 R0 F1000
73 FN 12: IF+Q1LT+Q3 GOTO LBL 2; ループ判定
74L Y-21 Z+90.085
75L Z+100 FMAX; ナイフの引き込み
76 M0
4 デバッグ、加工、検査
プログラム上のサーフェスフィレットの処理原点はフランジの中心、つまりG54のX{{0}}、Y0、Z0はフランジの上面にあります。 。 エッジファインダーを使用して X および Y 方向のセンタリングを行った後、機械座標を対応する G54 に入力します。 Z方向のマンドレルまたは基準ナイフをフランジの外円に合わせた後、Z値を計算してG54に入力します。 加工前に工作機械を空運転させて、工具の動作軌跡が正確であることを確認します。 デバッグ中は、加工時の主軸速度と送り速度を実際の状況に応じて適切に調整し（加工プロセスについては図6を参照）、最高の切削性能を実現します。 最初のピースが完成すると、それは三次元測定器に送られ、直線寸法、幾何公差、表面粗さが測定されます。 テスト結果はプロセス要件を満たしています。
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図6 表面フィレット処理
5。結論
特殊なボールエンドミルの使用により、多くの試行とテストを経て、最終的にカバー表面を加工するための工程計画が決定され、カバー空間の円弧面の加工が難しく、加工要素が多く、高精度であるという問題を解決することに成功しました。加工精度と表面粗さ。 厳しい要件やその他の困難な問題。 カバー加工の正確性を確保し、加工品質の管理性と安定性を向上させ、最終的には量産能力を形成します。 同時に、この方法は幅広い実用性を備えており、同様の表面処理用途にヘルプとリファレンスを提供できます。
