En producción, los fabricantes suelen clasificar las piezas con formas irregulares como piezas conformadas. Estas piezas presentan características estructurales únicas según sus usos específicos.
Sus requisitos técnicos varían según sus funciones y los entornos en los que se aplican. Por lo tanto, no existe una norma fija que se aplique a todas las piezas moldeadas.
Las piezas conformadas no tienen una forma regular. Se utilizan principalmente en producción para solucionar el problema del posicionamiento y la sujeción de la pieza.
La producción por lotes de piezas garantiza la precisión del procesamiento de las piezas, satisface las necesidades de las instalaciones de sujeción, acorta el tiempo de procesamiento y mejora la eficiencia de la producción.
Como se muestra en la Figura 1, las piezas tienen formas y estructuras complejas. Requieren mecanizado multisuperficie y alta precisión.
En tales casos, el uso de una prensa directamente en un centro de mecanizado de tres ejes no puede completar el procesamiento.
Para solucionar este problema, los ingenieros diseñaron una serie de accesorios para apoyar el proceso de mecanizado.
Estos accesorios permiten una sujeción rápida y sencilla, garantizan la precisión del mecanizado y mejoran la eficiencia de la producción.
Características de las piezas y requisitos técnicos
Características de la pieza.
El tamaño máximo del perfil 3 (pulg.) × 9311 (pulg.) × 3 (pulg.) es una pieza cónica que consta de dos orificios de precisión ø 3711 (+ 1 / – 445) y ø 0 (+ 5910 / – 0) con sus ejes intersecándose en 0.0005 (+ 0 / – 9450).
La pieza presenta ranuras en el centro de ambos lados, y un extremo del ø0.9450 tiene una ranura de sujeción para limitar la posición. El otro extremo presenta roscas y superficies curvas.
Esta pieza tiene una forma y estructura complejas. Requiere una alta precisión de mecanizado, especialmente en la intersección de los ejes de los dos orificios de precisión.
Este tamaño de intersección es una dimensión funcional crítica y difícil de controlar.
Análisis tecnológico
Las dimensiones externas de las piezas y los requisitos de rugosidad superficial no deben ser inferiores a Ra63. El proceso general se basa en lo siguiente: fresado de desbaste de la pieza bruta -> fresado -> perfilado -> acabado de dos agujeros de precisión -> fresado de la ranura central.
Fresado en bruto (número de proceso: OP10)
Corte la pieza de trabajo a unas dimensiones de 4.0 pulg. × 4.0 pulg. × 1.575 pulg. Corte la pieza en la dirección del espesor. Utilice una fresa frontal de ø60 mm para fresar un lado a un ángulo de 7.5° desde el centro de la pieza. Asegúrese de que el extremo pequeño no sea inferior a 2.810 pulg.
A continuación, gire la pieza y sujétela de nuevo por su grosor, con la superficie mecanizada hacia abajo. Nivele la parte inferior de la pieza con un bloque inclinado de 7.5°.
A continuación, utilice una fresa de disco de ø60 mm para fresar el lado opuesto con un ángulo de conicidad de 15° respecto a la superficie superior mecanizada. Finalmente, fresa el lado restante con la misma fresa de disco de ø60 mm.
El otro lado del disco de 60 mm fresa y el lado del escalón superior tiene un cono de 15°, el tamaño del extremo pequeño es de 2.8 pulgadas, como se muestra en la Figura 2.
Perfil de fresado de precisión (Proceso n.° OP20)
Accesorio especial, utilizando el proceso anterior de cono de 15 ° para eliminar el espacio libre, la presión del tornillo de la superficie inferior, con el método de mecanizado de posicionamiento de cuatro ejes, primero 0 ° procesando el extremo del arco pequeño de la fila exterior, y luego - 15 ° procesando el perfil del extremo del arco grande y, finalmente, - 7.5 ° de espacio libre.
Los dos lados del eje central del arco se intersecan en un tamaño de 5.76, como se muestra en la Figura 3; los puntos de diseño del accesorio y el proceso de producción se muestran en la Figura 4.
Fig. 4 Diagrama esquemático del accesorio de mecanizado de 4 ejes.
Puntos de diseño:
Según el principio de coincidencia de datos, el centro de rotación y el punto de intersección de dos ejes coinciden, minimizando el error.
Proceso de producción:
Material 45 #, las dos primeras piezas pequeñas soldadas en un todo, y luego use el centro de mecanizado en ambos lados de la pestaña central giratoria de cuatro ejes, fresado, fresado de ranura en forma de cintura y, finalmente, utilice el mecanizado de ángulo fijo de cuatro ejes 3 2 y 3 3 proceso con la forma.
Fresado de precisión de cuatro ejes de ambos lados del orificio de precisión (Proceso n.° OP30)
(1) La forma del proceso de acabado anterior coincide con el cono del accesorio, eliminando la holgura. Aplique presión con el tornillo en la parte inferior del extremo del orificio pequeño.
Fije el ángulo mediante el posicionamiento de cuatro ejes a -90° y -105° para mecanizar los dos planos cónicos pequeños en el extremo pequeño. A continuación, gire a la posición de 75° para realizar el taladrado y el escariado.
Mecanice los agujeros de precisión ø0.5910 (0 / -0.005) en esta etapa.
(2) Pause el programa. Afloje los tornillos del lado del orificio de la cabeza de biela. Esto permite que los tornillos del lado del orificio del pie de biela apliquen compresión.
Utilice el posicionamiento de cuatro ejes para girar a 105° y fresar el perfil de desbaste. Finalmente, taladre y rosca el orificio fino de ø0.9450 (0 /—0.005) perforando en su lugar. Simultáneamente, mecanice la ranura del resorte en este paso. Esto garantiza la precisión de posicionamiento necesaria entre las características.
Durante el proceso de mecanizado, comprobar que la intersección de los ejes de los dos agujeros finos ø0 (5910/- 0) y ø0.005 (0/- 9450) esté en la dimensión de 0 (+ 0.005/6.125), como se muestra en la Fig. 0.005.
Puntos de diseño del accesorio:
Además del principio de coincidencia de datos, este diseño permite al operador verificar por sí mismo si el tamaño es el adecuado sin desmontar ni montar el accesorio.
Ranura para fresado de extremos de orificios pequeños (número de orden de trabajo: OP40)
Accesorio especial (como se muestra en la Fig. 5), posicionamiento de orificio fino 0 5910, sujeción lateral de mordazas móviles, con una llave dinamométrica para controlar la fuerza de sujeción de 2 kg, para evitar la deformación de los orificios finos de ø0. 5910 (0/- 0.005) procesados en el proceso anterior debido a una fuerza de sujeción excesiva.
Fresado de desbaste y acabado de ranura intermedia: El mecanizado de esta pieza requiere una atención especial en la elección de la dosis de corte.
El diámetro de la herramienta no debe ser demasiado grande, lo que reduce la fricción entre la herramienta y la pieza. Reduzca la resistencia y la tensión interna para evitar la deformación de la pieza.
Para el desbaste, elija una fresa de 20 mm de diámetro, 𝑎p = 0.030 pulgadas, 𝑓z = 0.005 pulgadas, y para el acabado, elija una fresa de 12 mm de diámetro, 𝑎p = 0.2 pulgadas (filo de corte lateral), 𝑓z = 0.001 pulg.
3.5 Fresado de extremos de agujeros grandes (Proceso n.° OP50)
El núcleo se mecaniza en cuatro ejes con un mandril endurecido de tres mordazas. El otro extremo se aprieta con un contrapunto.
El eje cuenta con un orificio de precisión de ø 0.5910 y un pasador detiene el rotor. La muesca está mecanizada en ángulos de 125° y 20°, como se muestra en la Fig. 6.
Análisis y solución de dificultades de mecanizado
Asegurarse del tamaño funcional en esta intersección de los dos ejes de tamaño es un desafío, pero esta no es la parte más difícil del procesamiento.
La clave es comprobar si las piezas están cualificadas. El uso de las tres coordenadas es difícil de controlar eficazmente, ya que se trata de una intersección virtual.
Es muy fácil producir resultados pequeños que amplíen aún más el fenómeno de resultados de pruebas significativos y engañosos.
Se diseñó un dispositivo de inspección especial (Figura 7) para inspeccionar el problema del autor según la intención del diseñador y el uso de la funcionalidad.
Las tres lecturas demostraron que los saltos de tabla en el rango de 0.010 están calificados.
Principio del dispositivo de inspección.
Esta parte necesita de otra parte para convertirse en un mecanismo que pueda desempeñar su función.
Tras combinar las dos piezas para que coincidan, los ejes se intersecan en un punto. El diseñador utilizó este punto de intersección como punto de rotación del verificador.
Esto se debe a que el punto de rotación no mantiene la posición ideal durante el movimiento.
A medida que el punto de rotación se mueve hacia el centro de la esfera, el indicador de porcentaje entra en contacto con la superficie de la esfera con lecturas consistentes en cualquier punto.
El uso inteligente de este principio, con un indicador del tres por ciento para probarlo, implica correr en diferentes direcciones.
Esto ayuda a detectar el componente de cada dirección del descentramiento.
Como resultado, puede simular con precisión varias piezas, lo cual resulta útil para analizar el error acumulativo en su combinación.
Precauciones para los parámetros de mecanizado
Selección de herramientas
Como la pieza de trabajo es una aleación de aluminio, el procesamiento debe mantener el filo de la herramienta.
Se recomienda una fresa de dos filos para facilitar la evacuación de la viruta. Para agujeros de precisión, se recomienda seleccionar un modo de mandrinado con herramienta de mandrinado.
Respecto a la rigidez de la herramienta, el acero de alta velocidad es más apropiado porque el filo de la herramienta de acero de alta velocidad generalmente es más afilado que el de la herramienta de carburo.
Para reducir la deformación por tensión en el proceso de corte, se debe elegir la punta de R más pequeña, con una ranura de eliminación de viruta y una partícula de corte lisa.
Parámetros de corte
Como las fresas utilizadas en el proceso de mecanizado son todas fresas de carburo sólido, los parámetros de corte son los siguientes.
Velocidad de corte Vc = 300 ~ 600 (m/min).
Profundidad de corte axial de fresado de desbaste 𝑎p = 0.75 ~ 1.50 (mm).
Profundidad de corte de acabado 𝑎p = 0.10 mm.
Borrador de desbaste por diente 𝑓z = 0.10 mm; Borde de acabado por diente 𝑓z = 0.10 mm.
El borrador por diente para desbaste 𝑓z = 0.10 mm; para acabado 𝑓z = 0.05 mm.
Debido a que las piezas de aluminio tienen un buen rendimiento de corte pero se deforman fácilmente, los parámetros de corte deben seguir los siguientes principios: alta velocidad lineal Vc, pequeño tiro axial 𝑎p y gran avance F.
Precauciones durante el mecanizado
(1) La resistencia del aluminio es baja; cuando se elimina la mayor parte del material en la última parte del proceso de sujeción, se debe prestar atención al método para evitar una fuerza de sujeción excesiva causada por la deformación de la sujeción.
Se puede utilizar una llave dinamométrica para mantener constante la fuerza de sujeción si es necesario.
(2) El tamaño de la pieza de trabajo es muy alto y una gran parte de la máquina depende de la precisión de la máquina herramienta.
Cada vez que se ajuste la máquina, se debe comprobar la repetibilidad de la máquina herramienta y la holgura de los cuatro ejes para poder realizar la compensación adecuada.
( 3) Verifique la precisión del accesorio y la precisión de coincidencia con los cuatro ejes.
Conclusión
A través de la verificación de corte repetida, el proceso anterior de mecanizado de esta pieza y una sujeción conveniente y confiable, la precisión del mecanizado es fácil de garantizar y estable.
La precisión de detección de la herramienta de inspección especial es muy fiable. Los clientes reconocen unánimemente el mecanizado y las pruebas de esta pieza.
PREGUNTAS MÁS FRECUENTES:
Las piezas conformadas son componentes de estructura irregular que se utilizan en producción para resolver complejos retos de posicionamiento y sujeción. Desempeñan un papel crucial para garantizar una alta precisión y estabilidad del mecanizado, especialmente en procesos de fabricación por lotes.
Debido a su compleja geometría y estructura multisuperficie, las piezas conformadas suelen requerir utillajes más avanzados y mecanizado multieje. El uso de una prensa estándar en una máquina de tres ejes no proporciona la precisión ni la accesibilidad necesarias para un procesamiento preciso.
Los accesorios especiales están diseñados para adaptarse a los contornos únicos de las piezas moldeadas, lo que permite una sujeción segura y precisa. Estos accesorios mejoran la estabilidad del mecanizado, reducen el tiempo de preparación y ayudan a lograr tolerancias ajustadas, especialmente en el mecanizado de cuatro ejes.
Controlar la dimensión funcional en la intersección de dos orificios de precisión es particularmente difícil. Garantizar que estos orificios cumplan con los estrictos requisitos de tolerancia exige un posicionamiento de cuatro ejes de alta precisión, técnicas avanzadas de mandrinado y dispositivos de inspección especiales.
El flujo de trabajo típico de mecanizado incluye el fresado de desbaste de la pieza bruta, el fresado de perfiles de precisión, el mandrilado de agujeros de precisión en cuatro ejes, el fresado de ranuras y el contorneado final. Cada paso requiere una selección específica de herramientas, el diseño de utillajes y una planificación minuciosa del proceso.
Las máquinas de medición de coordenadas (MMC) estándar a menudo no pueden medir con precisión los puntos de intersección virtuales. Una plantilla de inspección personalizada simula la funcionalidad y el comportamiento de rotación de la pieza, lo que permite verificar con precisión la alineación crítica y la intersección de ejes.
Para aleaciones de aluminio, utilice velocidades lineales altas (Vc = 300–600 m/min), profundidades de corte axiales reducidas y herramientas afiladas de dos filos para una eliminación eficaz de la viruta. El desbaste suele utilizar un ap de 0.75–1.5 mm, mientras que el acabado utiliza un ap de 0.10 mm con velocidades de avance menores.
Para evitar la deformación, utilice una sujeción controlada con llaves dinamométricas (p. ej., 2 kg de fuerza), minimice la fuerza de sujeción en las zonas de orificios de precisión y diseñe accesorios que distribuyan la presión uniformemente. Esto garantiza la integridad dimensional durante todo el proceso.
El mecanizado de cuatro ejes ofrece la flexibilidad de posicionar y procesar con precisión múltiples superficies y ángulos de piezas complejas. Garantiza una alineación precisa de características críticas, como la intersección de agujeros y contornos, que las máquinas de tres ejes no pueden lograr.
El éxito en la producción de piezas moldeadas depende de un diseño preciso de los accesorios, parámetros de corte optimizados y herramientas de verificación precisas. Este enfoque integrado garantiza una alta repetibilidad, tolerancias ajustadas y una calidad garantizada por el cliente en la fabricación de componentes complejos.
