¿Cuáles son los principios de la ruta de avance del fresado de herramientas?
Investigación sobre el procesamiento de generación de superficies EDM
Fuente: Escuela de Mecánica, Eléctrica y Automatización, Universidad de Huaqiao, Quanzhou, Fujian Autor: Liu Shian
Investigación abstracta sobre Tecnología de procesamiento de fresado CNC EDM, explora el método de procesamiento de fresado de superficies curvas de gran área. La ruta de procesamiento es generada directamente por el software de diseño de moldes general y la compensación de pérdida de electrodos se calcula de acuerdo con el método de compensación incremental uniforme de la ruta de procesamiento.
Palabras clave EDM; fresado por electroerosión; compensación de electrodos
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La formación por descarga eléctrica es el procesamiento de la cavidad del molde. El método principal, uno de La clave para la calidad del procesamiento es la fabricación de los electrodos. Dado que los espacios de descarga durante el mecanizado de desbaste, medio y acabado son diferentes, los tamaños de los electrodos también deben ser diferentes, por lo que es necesario fabricar varios electrodos para cumplir en última instancia con los requisitos de precisión del mecanizado. Especialmente cuando el área de procesamiento de la cavidad es grande, a veces se debe utilizar el método de procesamiento de electrodos divididos para completar el procesamiento de cada parte de la cavidad en secuencia. Esto aumenta el coste de fabricación de los electrodos. Al dividir el electrodo, también habrá costuras en la superficie de la cavidad y problemas con la precisión del posicionamiento repetido de la sujeción secundaria del electrodo, lo que afectará la calidad del proceso de electroerosión.
Con el desarrollo de la tecnología CNC, existe un nuevo método de proceso para el procesamiento de cavidades de moldes: el fresado por electroerosión CNC, que utiliza electrodos simples para desarrollar perfiles complejos. La clave del proceso de fresado CNC EDM es la generación de trayectorias de mecanizado y la compensación de la pérdida de electrodos. Muchos estudiosos del mecanizado eléctrico en el país y en el extranjero han realizado muchas investigaciones profundas y detalladas sobre esto, como estudiar el modelo de mecanizado jerárquico de pérdidas iguales y establecer un software CAM especial para la generación de trayectorias de mecanizado basado en este modelo, estudiando la precisión de la pérdida de electrodos. tecnología de detección, compensación de electrodos en línea, etc. [1 ~4].
El proceso de fresado CNC EDM puede realizar procesamiento de ángulos de afilado, procesamiento de espacios estrechos y procesamiento de servo lateral, etc., pero este artículo está más preocupado por el problema de la alimentación del servo lineal espacial y el contenido principal de la investigación. se centra en la trayectoria de la curva espacial. La dirección de procesamiento y la superficie espacial se desarrollan en la dirección de procesamiento, y se explora el proceso de fresado CNC EDM de la superficie de la cavidad.
Este artículo cita la ruta del proceso del centro de mecanizado de corte de metales, utiliza el software de procesamiento de moldes general UG modelado para generar la ruta de procesamiento y compila el código de procesamiento en instrucciones CNC para máquinas herramienta específicas. En términos de compensación de pérdida de electrodo, solo se considera la compensación en la dirección del eje Z, y se propone un método para aumentar uniformemente la pérdida de electrodo a lo largo de la ruta de procesamiento del electrodo y de acuerdo con la trayectoria.
1 Proceso de fresado por electroerosión CNC
El proceso de fresado del centro de mecanizado es muy maduro, por lo que se introduce en el proceso de fresado por electroerosión CNC. Después de investigaciones y experimentos, se ha confirmado que los problemas de procesamiento como el procesamiento de contornos, ranurado, procesamiento a lo largo de superficies curvas, recorte y eliminación de residuos pueden resolverse mediante métodos de procesamiento CNC EDM, es decir, la generación de rutas de procesamiento en CNC. Fresado por electroerosión El problema se puede resolver con un software general de procesamiento de moldes.
Cabe señalar que el fresado por electroerosión no es lo mismo que el corte de metales. Debido a la existencia de espacios de descarga y pérdidas de electrodos, afectará la precisión dimensional de la cavidad, por lo tanto, al programar el fresado por electroerosión CNC. Se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones:
(1) Subsidio de procesamiento. Se requiere que el valor mínimo de este parámetro sea mayor que la separación de descarga. El margen de mecanizado no es cero durante el superacabado y el proceso anterior debe dejar un margen para el siguiente proceso.
(2) Método de procesamiento. Puede optar por generar programas de segmentos de arco durante el mecanizado de contornos o el mecanizado de ranuras. Al mecanizar a lo largo de una superficie curva, se debe seleccionar un método de mecanizado en línea recta, incluido un programa de corte y corte, es decir, el segmento del programa debe ser un segmento de línea micro-recto espacial, que también es propicio para el electrodo. cálculos de compensación de pérdidas.
(3) Precisión del procesamiento. Cuanto mayor sea la precisión del mecanizado, mayor será la aproximación de la línea de cuerda a la curva espacial, más segmentos de línea microrrectos habrá en el espacio y más largo será el programa. En el mecanizado real, se puede seleccionar una precisión más baja para el mecanizado de desbaste para reducir el número de segmentos del programa.
(4) Altura de cresta de ola residual. Este parámetro se refiere a la cantidad de avance lateral de la herramienta. Cuanto menor sea el valor, más suave será la superficie mecanizada. Este parámetro también se puede expresar como porcentaje del diámetro de la herramienta.
(5) Tamaño del electrodo. Este artículo requiere que se ingrese el valor real medido del diámetro del electrodo durante cada programación de procesamiento, de modo que el cálculo de compensación de pérdida del electrodo solo deba colocarse en la dirección del eje Z.
(6) Parámetros eléctricos y compensación de longitud de electrodos. La selección de los parámetros eléctricos debe referirse a la tolerancia de mecanizado. Durante el superacabado, se debe seleccionar el método de procesamiento de polaridad positiva y se debe utilizar la energía de los electrones para suavizar las protuberancias de las marcas de descarga.
El valor de compensación de pérdida del electrodo está determinado por la experiencia del proceso y está relacionado con los parámetros eléctricos, los pares de materiales de los electrodos, el fluido de trabajo, etc. El valor de compensación de pérdida del electrodo se inserta uniformemente en el punto final de cada segmento de línea microrecta.
La ruta de programación de fresado CNC EDM (Figura 1) establece parámetros de acuerdo con los seis aspectos anteriores para generar rutas de mecanizado de desbaste, medio y acabado e instrucciones CNC de máquina herramienta.
Margen de mecanizado, método de procesamiento, precisión, altura de pico residual, tamaño real del electrodo
Piezas
En blanco
UG-NX
p>Software de compensación de trayectoria de herramienta
Parámetros eléctricos
Ingreso del valor de compensación de longitud de herramienta
Programa de fresado CNC EDM
Figura 1 Ruta de programación de fresado CNC EDM
Utilizando el software de moldes UG, se diseñó una superficie curva espacial con la palabra "EDM". Para reflejar las capacidades de fresado por electroerosión CNC, todos los procesos adoptan soluciones de fresado por electroerosión CNC. Use electrodos de ф14 mm para mecanizado en desbaste, use procesamiento en capas según el ranurado, y la alimentación transversal es el 80% del diámetro del electrodo use electrodos finales de ф8 mm y ф4 mm para mecanizado medio y fino, procese de acuerdo con el vector y a lo largo de la superficie curva, y el las alimentaciones transversales son el 80% del diámetro del electrodo y el 2,5%. La Figura 2 muestra la trayectoria de la herramienta de acabado medio.
Electrodo ф8mm, E293 Electrodo ф4mm, E250
(a) Procesamiento medio (b) Acabado medio
Electrodo ф4mm, E250 Electrodo ф4mm, E200
p>
(c) Acabado medio (d) Acabado
Figura 2 Ruta de la herramienta de fresado medio y de acabado EDM
En la Figura 2d, hay una pieza rosa En la esquina inferior izquierda, el área residual coloreada (en el área cóncava con una gran curvatura de la superficie curva) no puede ser penetrada profundamente por la cuchilla final en esta área, por lo que después de terminar, es necesario usar una cuchilla R con forma de dedo de ф4 mm. Electrodo para el proceso de alisado final y eliminación de residuos.
Además, bajo la misma condición de tolerancia de mecanizado, el proceso también requiere generar una trayectoria de herramienta inversa para el fresado inverso para eliminar la superficie ondulada escalonada causada por la pérdida de electrodos durante el mecanizado hacia adelante en el proceso anterior, para mejorar. Precisión de la forma de la superficie.
2 Contramedidas de compensación de la pérdida del electrodo
2.1 Influencia de la pérdida del electrodo
Durante el proceso de fresado CNC EDM, la descarga generalmente ocurre en el borde anterior del extremo del electrodo. En , la densidad de corriente es grande, la concentración de descarga es alta y hay una pérdida grave de electrodos. Al comienzo del procesamiento, la cantidad de material removido de la pieza de trabajo es grande; al final del procesamiento, la cantidad de material removido de la pieza de trabajo es mínima, por lo que la superficie de procesamiento real es una "superficie inclinada", como se muestra en la superficie en la Figura 3A. . Entre la superficie A y la superficie B se encuentra el área sin procesar de este proceso. Obviamente, la pérdida de electrodos afecta la precisión del mecanizado.
Compensación del electrodo exceso de superficie C
Superficie de procesamiento ideal B sin pérdida de electrodo
Superficie de mecanizado A sin compensación
h1 Espesor de capa actual
h2 Espesor de la siguiente capa
Figura 3 Superficie de referencia de control de compensación de pérdida de electrodo
2.2 El propósito de la compensación de pérdida de electrodo
Por un lado , puede controlar la precisión del tamaño y la forma de cada capa de fresado; por otro lado, también puede reducir la carga acumulada de tolerancia de mecanizado para la siguiente capa de fresado. El valor de compensación de pérdida del electrodo debe establecerse según el principio de no sobrecompensación, es decir, su valor debe ser menor que la suma de la cantidad de procesamiento de esta capa y la tolerancia de procesamiento de la siguiente capa.
2.3 Método para calcular la compensación de pérdida del electrodo
Al fresar a lo largo de una superficie curva, la ruta de procesamiento se genera en línea recta. Todos los segmentos del programa son segmentos microlineales en el espacio. Se supone que la ruta de procesamiento es relativamente larga. Bajo la condición de, la pérdida del electrodo se distribuye uniformemente a lo largo de la ruta y su valor de compensación se compensa de manera uniforme e incremental a lo largo de la trayectoria de acuerdo con la distancia al punto final de cada línea recta espacial. , entonces el valor del valor de compensación de pérdida del electrodo en el i-ésimo segmento del programa es:
△i=(△/∑Lk)·(∑j=0→iLj)
En la fórmula: △i es el valor de compensación de pérdida del electrodo de la i-ésima sección del programa; △ es la pérdida del electrodo del proceso de fresado de la capa actual. Valor estimado ∑Lk es la longitud total de la ruta de procesamiento de la capa actual ∑j; =0→iLj es la longitud de la ruta de procesamiento que ha recorrido el electrodo en el i-ésimo bloque.
El valor △ está relacionado con los parámetros eléctricos y la longitud de la ruta de procesamiento, y se utiliza principalmente para el mecanizado intermedio y de acabado EDM; su valor se establece en cero durante el mecanizado de súper acabado.
El valor △i se utiliza para compensar la pérdida del electrodo en la dirección del eje Z del i-ésimo segmento del programa, que se obtiene utilizando el método de cálculo de compensación fuera de línea.
Experimento del proceso de fresado de superficies curvas 3 EDM
El experimento del proceso se llevó a cabo en la máquina conformadora de electroerosión CNC de tres ejes RobForm30 y se utilizó el software UG para dar forma y generar el archivo de ruta de procesamiento. , y se utilizó el sistema experto para generar el proceso. La tolerancia de mecanizado y los parámetros eléctricos luego se procesan mediante compensación de pérdida de electrodos para generar el código del programa de fresado CNC EDM.
La Tabla 1 muestra los parámetros de procesamiento seleccionados para el experimento. El material de la pieza de trabajo eliminado durante el acabado tiene un espesor de 0,016 mm y la pérdida estimada del electrodo △ varía de 0,05 a 0,07 mm (valor experimental). La longitud total real del recorrido de procesamiento es de aproximadamente 45000,00 mm. Según el cálculo teórico, de 0,10 a 100 mm. Con una compensación de 0,16 μm, cada uno de los 18.000 programas obtiene una compensación promedio de 0,0025 ~ 0,0038 μm. Por lo tanto, si se calcula de acuerdo con la estandarización, el electrodo de la herramienta no realizará una compensación real hasta que la herramienta haya procesado una larga distancia. En la práctica, la proporción de segmentos de programas compensados es muy baja.
Tabla 1 Parámetros de fresado EDM mm
Tipo de procesamiento Margen de mecanizado Parámetros eléctricos Compensación de electrodos
Mecanizado de desbaste
Mecanizado de desbaste
Procesamiento medio
Acabado medio
Acabado
Super acabado
0.800 E383 0.500
0.400 E373 0,250
0,200 E293 0,100
0,150 E250 0,075
0,134 E220 0,050～0,070
0,122 E200 0
Nota: Los parámetros eléctricos se basan en las especificaciones de RobForm30 EDM.
La compensación del electrodo durante el mecanizado en desbaste depende de la situación específica. Primero elija el método de compensación para el procesamiento. El valor de compensación es generalmente menor que el margen de mecanizado si la pérdida del electrodo es grande y el filete del extremo del electrodo es demasiado. grande, debe reemplazarse en este momento Después de que el electrodo y el eje Z se restablezcan a la posición cero, procese nuevamente. Durante el súper acabado, solo necesita generar trayectorias de herramientas de mecanizado hacia adelante y hacia atrás, y pulir y pulir la superficie hacia adelante y hacia atrás. También se agregaron al experimento procesamiento de contornos, procesamiento residual y recorte de bordes, y también se consideraron configuraciones de precisión de procesamiento, configuraciones de longitud máxima de segmento microlineal, etc.
La parte de producción de electrodos es un vínculo relativamente importante, por lo que fabricamos un dispositivo de rectificado en máquina de fabricación propia basado en el principio de rectificado de herramientas de la máquina fresadora, está diseñado con un posicionamiento de "golpe eléctrico". Datum, que puede posicionar y recortar con precisión la superficie cilíndrica del electrodo, y también se puede recortar la superficie esférica del extremo del electrodo. Sin embargo, dado que los electrodos de cobre se deforman fácilmente bajo fuerza mecánica, sólo se han recortado con éxito electrodos de varilla en forma de dedo con un diámetro de 5 a 8 mm.
La Figura 4 es una foto física de un fresado por electroerosión CNC. Es una superficie curva con un área de aproximadamente 100 mm×70 mm.