60 ensembles d'équipements, résultant en une longue
lignes de révision des produits et une grande zone d'occupation du site. Son efficacité de production est entièrement améliorée par le nombre de processus de panne et de marges. La voie du centre d'usinage à commande numérique CNC Efficacité de coupe L'usinage CNC, en tant que représentant de la productivité de fabrication avancée dans la fabrication moderne, joue un rôle extrêmement important dans les industries mécaniques, aérospatiales et des moules. Depuis les années 1990, des pays d’Europe, des États-Unis et du Japon se sont affrontés pour développer et appliquer une nouvelle génération de machines-outils CNC à grande vitesse, accélérant ainsi le développement de machines-outils à grande vitesse. Vitesse de broche moteur haute vitesse 15 000 ~ 100 000r / min, vitesse élevée et accélération / décélération élevée des parties mobiles de la vitesse de transfert rapide 60 ~ 120 m / min, vitesse de coupe jusqu'à 60 m / min, usinage à grande vitesse vitesse d'avance du centre Jusqu'à 80 m / min, vitesse de l'air jusqu'à 100 m / min. La vitesse d’alimentation de CINCINNATI, USA sur HyperMach est jusqu’à 60 m / min, la vitesse est de 100 m / min et la vitesse de la broche a atteint 60 000 tr / min. En termes de précision d'usinage, la précision d'usinage des machines-outils CNC ordinaires a augmenté de 10 µm à 5 µm au cours des 10 dernières années, les centres d'usinage de précision de 3 à 5 µm à 1 à 1,5 µm et la précision d'usinage ultra-précise pour entrer le niveau nanométrique (0,01 μm). Le développement et l’application d’une nouvelle génération de machines-outils CNC à grande vitesse, en particulier les centres d’usinage à grande vitesse, sont étroitement liés à la coupe ultra-rapide.
1. Différences de niveau de coupe entre les centres d'usinage à la maison et à l'étranger
À l'heure actuelle, les vitesses de coupe dans le tournage et l'usinage dans les pays avancés ont atteint 5 000 à 8 000 m / min ou plus; les vitesses de rotation des machines-outils sont supérieures à 30 000 tr / min (certaines atteignant même 100 000 tr / min ou plus). Par exemple, dans le plan de fraisage, la vitesse de coupe dans les pays étrangers est généralement supérieure à 1000 à 2000 m / min, tandis que l’équivalent national n’est que de 1/12 à 1/15 du pays étranger, c’est-à-dire de 12 à 15 heures de vie équivalent à 1 heure sèche étrangère. Selon l'enquête, le temps de coupe effectif de nombreux centres d'usinage est inférieur à 55% du temps de travail. Par conséquent, la façon d'améliorer l'efficacité de traitement et de réduire le taux de rebut est devenue un problème commun pour de nombreuses entreprises. Une étude de l'efficacité de coupe des centres d'usinage à commande numérique en Chine a révélé qu'il existe de nombreux problèmes, tels qu'une faible précision des outils, un grand nombre de dépassements de lames, une faible finition de traitement et des équipements de traitement inégalés.
2. Moyens d'améliorer l'efficacité de coupe
(1) Choix raisonnable de la quantité de coupe
Les nouvelles technologies de découpe telles que la coupe à sec et la coupe dure, représentées par la coupe à grande vitesse, ont présenté de nombreux avantages et une forte vitalité. La pratique a prouvé que lorsque la vitesse de coupe est augmentée de 10 fois et que la vitesse d'avance est augmentée de 20 fois, bien au-delà de la «zone interdite» de coupe traditionnelle, le mécanisme de coupe a subi un changement fondamental. En conséquence, le taux d'enlèvement de métal par unité de puissance est amélioré de 30% à 40%, la force de coupe est réduite de 30%, la durée de vie de l'outil est augmentée de 70% et la chaleur de coupe restant sur la pièce considérablement réduit, et la vibration de coupe est presque éliminée. Le processus de coupe a fait un bond en avant essentiel. Selon la situation actuelle des machines-outils, afin de pouvoir jouer pleinement avec la capacité d'usinage à grande vitesse des outils avancés, un usinage à grande vitesse est nécessaire pour augmenter le volume de matériau éliminé par unité de temps (taux d'enlèvement de matière Q).
Tout en sélectionnant une quantité de coupe raisonnable, essayez de choisir le couteau dense (le nombre de dents de coupe par pouce de diamètre ≥ 3), augmentez le débit par dent, améliorez la productivité et la durée de vie de l'outil. Des études expérimentales pertinentes ont montré que lorsque la vitesse de la ligne est de 165 m / min et que l'alimentation par dent est de 0,04 mm, la vitesse d'alimentation est de 341 m / min et la durée de vie de l'outil est de 30 pièces. Si la vitesse de coupe est augmentée à 350 m / min, l'alimentation par dent est de 0,18 mm et le débit est de 2785 m / min, soit 817% de l'efficacité d'usinage d'origine et la durée de vie de l'outil est augmentée à 117 pièces.
(2) Choisissez un matériau d’outil performant
Dans le processus de découpe des machines-outils à commande numérique, le rôle des outils de coupe des métaux n'est pas moindre que celui de la vapeur inventé par Watt. Les matériaux utilisés pour fabriquer l'outil doivent présenter une dureté et une résistance à l'usure élevées, une résistance à la flexion nécessaire, une résistance aux chocs et une inertie chimique, une bonne aptitude au traitement (coupe, forgeage, traitement thermique, etc.). Actuellement, les matériaux d'outillage domestiques et étrangers performants comprennent: les cermets, les outils à revêtement en alliage dur, les outils en céramique, le diamant polycristallin (PCD) et les outils à base de nitrure de bore cubique (CBN). Ils ont leurs propres caractéristiques et s'adaptent à différents matériaux et vitesses de coupe. CBN convient à la coupe d'aciers trempés à haute dureté et de fontes dures. Par exemple, les outils de coupe en céramique et les outils de coupe CBN sont utilisés pour l'usinage des aciers de haute dureté (50 à 67HRC) et de la fonte réfrigérée. Parmi ceux-ci, des pièces ayant une dureté de 60 à 65HRC ou moins peuvent être utilisées pour les outils de coupe en céramique. , Et 65HRC au-dessus de la pièce est utilisé outil de coupe CBN; Le PCD convient à la coupe des métaux non ferreux et des alliages, des plastiques et de la fibre de verre, etc. lors du traitement de pièces en alliage d'aluminium, l'utilisation principale des outils de revêtement en film PCD et diamant; outils en carbone Les aciers à outils en acier et en alliage ne sont plus utilisés que pour des outils tels que des outils de forage, des matrices et des tarauds; Les outils à revêtement en alliage dur (TiN, TiC, TiCN, TiAIN, etc.) ont une grande dureté et une large gamme de pièces à usiner. La température anti-oxydation n'est généralement pas élevée, donc l'amélioration de la vitesse de coupe est également limitée, généralement dans la gamme de 400 ~ 500 m / min de traitement des pièces en acier, et la dureté à haute température du revêtement Al2O3, traitement dans la gamme haute vitesse. son usure C'est mieux que les revêtements TiC et TiN.
De plus, les paramètres géométriques de la partie coupante de l'outil de coupe ont une grande influence sur l'efficacité de coupe et la qualité d'usinage. Dans la coupe à grande vitesse, l'angle d'inclinaison de l'outil est généralement inférieur de 10 ° à celui de la coupe ordinaire et l'angle arrière est de 5 ° à 8 °. Afin d'éviter l'usure thermique au niveau de la pointe de l'outil, la pointe des arêtes de coupe principale et auxiliaire doit être utilisée avec une pointe ronde ou une pointe chanfreinée pour augmenter l'angle d'inclinaison local. volume de matériau de l'outil. Améliore la rigidité des outils et réduit la casse des outils.
(3) Accélérer le développement de la technologie de revêtement
Depuis sa création, la technologie de revêtement des outils a joué un rôle important dans l'amélioration des performances des outils et de la technologie de traitement. Les outils enduits sont devenus le symbole des outils modernes et la proportion d'outils dans l'outil a dépassé 50%. Au début du 21ème siècle, la proportion d’outils revêtus augmentera encore, et on espère que la technologie de revêtement CBN sera techniquement révolutionnaire et que l’excellente performance du CBN sera appliquée à davantage d’outils et de processus de découpe outils complexes et outils de formage). Cela augmentera considérablement le niveau de coupe des métaux ferreux traités. En outre, le développement et l’application de matériaux de revêtement ultra-minces et ultra-fins à l’échelle nanométrique et de nouveaux matériaux de revêtement vont s’accélérer et le revêtement deviendra le principal moyen d’améliorer les performances des outils.
(4) Sélectionner des lames de haute précision
La faible précision de la lame, la quantité de fuite sont trop élevées, la finition de surface de la fraise à surfacer sera réduite et même un fossé apparaîtra. La sortie de la lame sur une machine-outil CNC de haute précision doit être contrôlée entre 2 et 5 µm. Avec le développement des machines-outils CNC, l'apparition du traitement de revêtement par modification de la surface de la lame (le substrat est en acier rapide, carbure WCo, cermet à base de Ti) améliore dans une large mesure la précision de la lame. Dans le même temps, de nouvelles structures d'insertion indexables ont vu le jour, telles que des lames de racloir efficaces pour le tournage, des lames d'alésage de forme complexe, des lames de fraise à billes et des fraises à grande vitesse qui empêchent le vol. Les inserts indexables sont entrés dans la nouvelle étape du développement complet des matériaux, des revêtements et des rainures. Selon la combinaison rationnelle des matériaux, des revêtements et des types de rainures dans le traitement des matériaux et des processus d'usinage, des pales présentant les meilleurs résultats d'usinage peuvent être développées pour répondre aux exigences. Différentes exigences pour la technologie de production d'usinage de coupe à grande vitesse et haute durée de vie.
(5) Améliorer la qualité des surfaces usinées
Tout en conservant la même efficacité de coupe (c.-à-d. La même valeur Q), l'augmentation de la vitesse de coupe peut améliorer le processus de formation des copeaux, atténuer le flutter et réduire la quantité d'aliments par lame afin de réduire la formation de traces. de la surface de la surface de coupe Hauteur, améliorer la rugosité de la surface, ce qui est propice au traitement des pièces de précision et des moules.
(6) Établir un inventaire d'outils raisonnable
Les outils proposés ici sont des outils très efficaces et le prix de ces outils est plus élevé. Le même diamètre de la fraise, le prix d'un bon outil peut être plusieurs fois, voire plus de dix fois supérieur à celui d'un outil normal. Si une entreprise conserve un grand nombre de bons outils pendant une longue période et que ces outils risquent de ne pas être utilisés pendant une longue période, cela entraînera un arriéré de fonds. Cependant, si un outil n'est généralement pas réservé ou si le nombre de réserves est trop petit, il sera rapidement utilisé et le nouvel outil ne pourra pas être acheté à la fois. Cela affectera inévitablement l'efficacité de l'usinage CNC. Les magasins d'outils des centres d'usinage de la plupart des entreprises peuvent accueillir plus de 40 fraises, et il existe des magasins d'outils avec un nombre de fraises différent, par exemple 60, 90, 120, etc. Le temps d'échange entre les outils est de plus en plus court. Le temps de changement d'outil du BZ-26 de STEINEL en Allemagne, de MCC86 de MAKINO au Japon et du MAXIM500 de CINCINNATI aux États-Unis ne prend que 3 à 4 secondes.
(7) Pince à aiguiser à conception simple
Les fraises à découper ont un rendement élevé et sont faciles à utiliser. Ils sont bien accueillis par les opérateurs. Cependant, la consommation de lames est élevée et le coût d'utilisation élevé. Dans la plupart des cas, les dommages causés par les lames sont dus à l’usure de l’arête de coupe, de sorte que la rectification et la réutilisation des lames permettent à l’usine d’obtenir des avantages économiques plus importants. Les plaquettes en carbure cémenté ont une dureté élevée et une faible efficacité de broyage. L'utilisation de la rectification monopuce n'atteindra pas l'objectif d'économie. Il est nécessaire de concevoir un luminaire simple et à haut rendement pour réaliser plusieurs bridages à la fois.
(8) Sélection des méthodes de traitement
Les méthodes de traitement peuvent être divisées en deux types: le broyage et le contre-broyage. Le système de transmission mécanique et la structure du centre d'usinage lui-même ont une précision et une rigidité supérieures, le coefficient de frottement de la surface mobile relative est faible, le jeu de la transmission est faible, l'inertie de la transmission est faible et le taux d'amortissement est approprié, donc le broyeur peut être utilisé. Méthodes de traitement pour améliorer l'efficacité du traitement. De plus, en fonction de l'expérience de traitement, la durée de vie de l'outil est multipliée par une fois par rapport au fraisage par coupe. L'utilisation d'une méthode de fraisage asymétrique peut augmenter la durée de vie de l'outil de 2 à 3 fois.
(9) Choisissez un itinéraire de traitement raisonnable
Les machines-outils à commande numérique, en particulier les centres d'usinage à quatre axes, sont généralement des systèmes de serrage et d'usinage multi-axes en une étape, et tous ont des magasins d'outils pouvant changer automatiquement d'outils et les façonner une fois. Par conséquent, la détermination de la voie de traitement correcte et simple est la base pour garantir la qualité du traitement et améliorer l'efficacité. Le principe de détermination de la voie de traitement pendant la programmation est principalement le suivant: Les exigences de précision de traitement et de rugosité de surface de la pièce doivent être garanties; la voie de traitement doit être raccourcie autant que possible et le temps de parcours de l'outil doit être réduit; le calcul numérique doit être simple et le nombre de blocs réduit pour réduire le nombre de blocs. Charge de travail de programmation. Pour l'usinage avec des exigences élevées en termes de précision de positionnement et de tolérances dimensionnelles, le traitement des diamètres de trous inférieurs à 18 à 20 mm est le suivant: alésage-alésage-perçage et diamètres de trous supérieurs à 18-20 mm. Le processus est le forage - alésage - alésage brut - alésage fin.
De plus, grâce à l’application intégrée de la technologie de traitement, le nombre d’installations de pièces peut être réduit, ce qui permet de raccourcir efficacement le temps de manipulation et d’installation. Par exemple, un centre d'usinage à cinq et cinq axes et un tour vertical sont combinés pour former un centre d'usinage universel, et la plupart (ou la totalité) des usinages de pièces peuvent être réalisés en même temps.
(10) Sélection des pinces à pièces
En raison de la concentration du processus lors de l'usinage CNC, il convient de prendre en compte le positionnement des composants, la conception du serrage, la sélection des éléments et la conception. Tout d'abord, le gabarit combiné doit être utilisé autant que possible. En raison de la faible flexibilité de la fixation universelle et de la précision de positionnement relativement faible, un dispositif spécial peut être conçu lorsque le lot de produits est important et que la précision de traitement est élevée. Deuxièmement, lors du choix de l'outillage, l'échange d'outils et la mesure en ligne doivent être facilités pour éviter les interférences.
(11) L'équipement auxiliaire du centre d'usinage doit être équipé
Dans le centre d'usinage, des appareils de mesure tels que des prérégleurs d'outils, des appareils de mesure automatiques et des détecteurs sophistiqués sont utilisés. Avec le dispositif de mesure automatique, l'opérateur n'a pas besoin de s'assurer de la précision du positionnement des pièces et n'exige pas que l'opérateur déplace et ajuste les pièces à tout moment pour correspondre à certains systèmes de coordonnées fixes du programme d'usinage. réduire le temps d'installation. À l'aide de la mesure, un processus nécessitant 2,5 heures, y compris le temps de montage, a été réduit à 1,5 heure. De plus, l'application de ces appareils de mesure peut également réduire les erreurs d'usinage.
(12) Compétences et formation des opérateurs
L'efficacité d'usinage d'un centre d'usinage dépend largement du rapport entre le temps de coupe et le temps de travail du centre d'usinage. Plus le rapport est élevé, plus l'efficacité d'usinage est élevée. Dans le même temps, le contenu technologique des équipements de traitement modernes est de plus en plus élevé et les exigences de qualité pour le personnel sont de plus en plus élevées. En production réelle, en raison du faible niveau technique du personnel et des opérations non qualifiées, le temps passé sans traitement, comme le débogage de programme et le changement de pièces, est trop long, ce qui réduit l'efficacité du traitement du centre d'usinage. En outre, leur expertise est trop limitée et ils manquent de conseils scientifiques sur les principes du traitement à commande numérique, de la technologie de contrôle numérique, des outils de contrôle numérique et des paramètres de coupe. Il est donc indispensable de mettre en place un système de formation complet, de préparer de nouveaux matériels pédagogiques adaptés au développement des technologies modernes de coupe et de traitement, de renforcer l’étude des connaissances théoriques et de renforcer les échanges technologiques internes et externes entre entreprises.
Vilebrequin du moteur: après que l’usinage composite a remplacé l’ancien métier et est entré dans le 21ème siècle, de grands changements ont eu lieu dans le vilebrequin du moteur en termes de processus de fabrication, d’outils, etc. Leader du processus de tournage multi-couteaux et du processus de rectification manuelle depuis plus d'un demi-siècle, il se retire progressivement du stade historique en raison de sa faible précision de traitement et de sa faible flexibilité. La technologie et l’équipement de traitement des composites à haute vitesse et à haut rendement font rapidement leur entrée dans l’industrie automobile et la technologie d’usinage de composites à grande vitesse et à haut rendement est largement utilisée dans le traitement et la production de vilebrequins. tendance de développement.
Équipement de technologie de traitement de vilebrequin
À l'heure actuelle, les anciennes lignes de production de vilebrequins en Chine sont principalement composées de machines-outils ordinaires et de machines-outils spéciales, et leur efficacité de production et leur automatisation sont relativement faibles. L'équipement d'ébauche utilise généralement des tours à plusieurs couteaux pour tourner les journaux principaux du vilebrequin et les tourillons. La qualité du processus est médiocre en termes de stabilité et il est facile de produire de grandes contraintes de traitement, ce qui rend difficile l'obtention d'une tolérance d'usinage raisonnable. L'usinage général des vilebrequins tels que la rectifieuse de vilebrequin MQ8260 est généralement utilisé pour le meulage grossier, le meulage de semi-finition, le meulage fin et le polissage. Habituellement, le fonctionnement manuel est utilisé et la qualité de l'usinage est instable et la consistance dimensionnelle est médiocre.
L'une des principales caractéristiques de l'ancienne chaîne de production est qu'il y a trop d'équipements courants. Selon le traitement des vilebrequins en fonte ductile, une chaîne de production dispose de 35 à 40 ensembles d'équipements. L’auteur a examiné une ligne de production de vilebrequins en acier forgé à usage domestique. L'ébauchage adopte l'usinage externe ordinaire de l'arbre principal et du col de bielle, puis l'arbre principal de finition à commande numérique et le col de bielle, puis passe par de multiples procédures de rectification et est transféré à l'usinage final. Processus. Par conséquent, cette ligne de production a plus que
L’industrie actuelle de la fabrication de vilebrequins est confrontée aux problèmes suivants:
1. Multi-variété, production par petits lots;
2. le délai de livraison est grandement raccourci;
3. réduire les coûts de production;
4. L’émergence de matériaux difficiles à couper a rendu la transformation plus difficile. De nombreux problèmes doivent être résolus lors du traitement, tels que la découpe dure;
5. Pour protéger l'environnement, il est nécessaire d'utiliser moins ou pas de liquide de coupe pour obtenir une coupe à sec ou une coupe quasi sèche;