Содержание
Технология ЧПУ является важной основой и ключевой технологией модернизации обрабатывающей промышленности. CNC-обработка решает сложные, точные и мелкосерийные проблемы обработки деталей. Стабилизирует качество, сокращает время обработки и повышает гибкость производства. Это повышает эффективность, ускоряет разработку продукта и повышает рыночную адаптивность и экономические выгоды компании.
Качество продукции является ключом к конкурентоспособности компании и экономическим преимуществам. Качество процесса является основой качества продукции. Основой контроля качества в производстве является контроль процесса обработки. Изучение контроля качества обработки на станках с ЧПУ имеет решающее значение для повышения основной конкурентоспособности компании.
В данной статье рассматривается переход от традиционного к ЧПУ Оборудование в производстве. В нем рассматривается программное обеспечение и оборудование для обработки на станках с ЧПУ. Исследование фокусируется на контроле качества обработки на станках с ЧПУ в цифровом производстве с целью выявления ключевых элементов для эффективного контроля.
Структура системы контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ
1. Текущее состояние и проблемы структуры системы контроля качества
Несколько лет назад несколько дальновидных компаний перешли от традиционной обработки к производству на станках с ЧПУ в рамках своей стратегии развития.
Отраслям промышленности требуется более высокая эффективность и точность, что обусловливает замену традиционных токарных, фрезерных и сверлильных станков на станки с ЧПУ.
Однако в процессе перехода, при контроле качества процесса обработки на станках с ЧПУ, возникают следующие проблемы:
(1) Традиционный технологический процесс ограничивает стабильность качества детали.
Традиционный технологический процесс в основном организует обычную обработку на станках с разрозненными рабочими процессами и большим количеством звеньев оборота деталей.
Многократное повторение позиционирования и зажима приводит к большой деформации деталей, что затрудняет обеспечение допусков формы и положения. Это делает качество деталей нестабильным.
(2) Грубая подготовка программ технологического процесса. Традиционная программа технологического процесса не учитывает использование новых режущих инструментов, а эффективные параметры резки не имеют практической проверки.
Работники обрабатывают детали, основываясь на опыте, что существенно влияет на качество обработки.
Их производственные навыки влияют на фактическую эффективность обработки, что приводит к низкой эффективности и многочисленным скрытым проблемам с качеством.
(3) Недостаточная поддержка технологических процессов
Слишком мало технических специалистов, а их навыки различаются, что приводит к нестабильному качеству новых производственных процессов.
Карта процесса обработки на станке с ЧПУ слишком проста и не содержит необходимой информации, что затрудняет эффективное руководство производством.
Эффективность программирования ЧПУ низкая, а подготовка инструмента, приспособления, режущего инструмента и калибра занимает слишком много времени, что снижает производительность станка.
(4) отсутствует применение методов и инструментов контроля качества
Передовых методов и инструментов контроля качества в процессе обработки на станках с ЧПУ недостаточно.
Пока не создана модель контроля качества для процесса обработки на станках с ЧПУ, применимая к специализированным производственным цехам.
Отсутствие инструментов контроля качества ограничивает качество обработки деталей и эффективность станков с ЧПУ, что влияет на успешность производства.
2. Модель последовательности операций процесса обработки на станке с ЧПУ
На рисунке 1 показана старая модель процесса для большинства операций обработки на станках с ЧПУ компании.
Благодаря применению контроля качества процесса качество обработки на станках с ЧПУ отражает, насколько хорошо результаты соответствуют требованиям конструкции, технологии и производства.
Мы отслеживаем такие показатели процесса, как процент успешной поставки, процент брака, процент доработки, потери качества, соблюдение производственного процесса и своевременная поставка.
Рисунок 1 Модель потока операций процесса обработки на станке с ЧПУ
Контроль качества обработки на станках с ЧПУ ограничивает колебания процесса в требуемых пределах.
Показатели процесса на выходе отражают ключевые аспекты управления процессом.
Шесть ключевых факторов, тесно связанных с контролем качества, можно определить из этапов процесса обработки на станке с ЧПУ, представленных на рисунке 1.
(1) Машина
Стабильность, точность и надежность станков с ЧПУ напрямую влияют на качество обработки.
Особое значение имеют техническое обслуживание оборудования, текущий ремонт и своевременное устранение неисправностей.
(2) персонал (человек)
Уровень квалификации рабочих и осознание ими качества влияют на результаты обработки.
Улучшить профессиональную подготовку персонала и повысить осведомленность в вопросах управления качеством.
(3) Метод
Научный характер программы процесса и стратегии обработки.
Оптимизируйте проектирование процессов, разумно подготавливайте программы ЧПУ и внедряйте передовые методы обработки.
(4) Информация
Передача информации и обратная связь, связанные с обработкой на станках с ЧПУ.
Убедитесь, что документация по процессу обработки на станках с ЧПУ, рабочие процедуры и параметры процесса являются точными.
(5) Материал
Качество сырья оказывает существенное влияние на качество обработки деталей.
Усилить тестирование материалов и управление цепочкой поставок, чтобы гарантировать, что сырье соответствует требованиям обработки.
(6) Измерение
Точность испытательного оборудования и научный характер методов испытаний.
Оснащены передовыми измерительными инструментами и усовершенствованы процессы испытаний, чтобы гарантировать, что обработанные детали соответствуют проектным требованиям.
3. Структура системы контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ
Система контроля качества обработки на станках с ЧПУ включает в себя ключевые этапы, обеспечивающие соответствие процесса требованиям к конструкции, технологии и качеству производства.
(1) Планирование качества
Планирование качества является отправной точкой контроля качества процесса обработки с ЧПУ. Переведите требования к проектированию, процессу и производству в конкретные характеристики качества обработки с ЧПУ.
Эти характеристики определяют качество обработки на станках с ЧПУ и устанавливают стандарты для будущего контроля качества.
(2) Формирование целей контроля качества
На основе выявленных характеристик качества мы определяем цели контроля качества для ключевых процессов.
Эти цели устанавливают стандарты качества для каждого ключевого процесса и определяют контроль качества.
(3) Разложение спецификаций контроля качества и параметров процесса
Мы разлагаем цели контроля качества ключевых процессов на конкретные спецификации контроля качества и параметры контроля процесса.
Данные спецификации обеспечивают детальный мониторинг и контроль качества на каждом этапе.
(4) Сбор и измерение качественных данных в режиме реального времени
В процессе динамической обработки на станках с ЧПУ система собирает данные о качестве продукции в режиме реального времени.
Современные датчики и измерительное оборудование обеспечивают своевременный контроль качества деталей и параметров процесса для соответствия требованиям обработки.
(5) Качественный статистический анализ и контроль
Мы используем инструменты статистического анализа (например, SPC) и методы контроля (например, контроль с обратной связью) для сравнения фактических данных с целями контроля качества ключевых процессов.
Это позволяет нам оценивать качество обработки в режиме реального времени и выявлять потенциальные проблемы с качеством.
(6) Оценка качества и принятие решений
Мы оцениваем качество на основе статистического анализа для определения текущего уровня качества производственного процесса.
Результаты оценки качества служат основой для принятия решений, определяющих необходимость корректировки и оптимизации производственного процесса.
(7) Обратная связь и улучшение качества
Своевременная обратная связь для оценки качества и принятия решений на различных этапах процесса обработки на станках с ЧПУ.
Этот механизм обратной связи позволяет команде быстро устранять отклонения в качестве, оптимизировать производство и повышать качество обработки.
(8) Внедрение контроля качества обратной связи
За счет использования постоянной обратной связи, улучшения качества, управления с обратной связью и постоянной оптимизации процесса обработки на станках с ЧПУ.
Каждая обратная связь для следующего этапа подкрепляет данные и опыт, способствуя постоянному совершенствованию системы контроля качества.
Структурная схема системы контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структура системы контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ
Ключевые ссылки контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ
Контроль качества процесса обработки на станках с ЧПУ состоит из пяти основных этапов: разработка программ обработки, программирование ЧПУ, моделирование процессов для проверок, применение методов контроля качества и формирование квалифицированной команды специалистов по ЧПУ.
1. Разработка программы процесса обработки на станках с ЧПУ
Проектирование процесса обработки на станках с ЧПУ включает определение содержания обработки, анализ чертежей деталей, выбор маршрутов процесса, указание деталей процесса и выбор соответствующих инструментов.
По сравнению с традиционной обработкой на станках общего назначения обработка на станках с ЧПУ во многом следует схожим базовым принципам.
Обработка на станках с ЧПУ характеризуется высокой степенью автоматизации, различными методами управления и более высокими затратами, что обуславливает специфику процесса, строгость конструкции и особое внимание к адаптивности.
Рациональность программы обработки на станках с ЧПУ отражается в трех аспектах: специфичность и адаптивность процесса, строгость проектирования и оптимизация программы.
Разумная программа процесса обеспечивает основу для подготовки программы ЧПУ, что является предпосылкой для программирования.
Если программа процесса не разработана должным образом, это может привести к ошибкам в процессе обработки на станках с ЧПУ. Если программа процесса не оптимизирована, это может увеличить рабочую нагрузку и напрасные усилия.
Качество программы обработки на станке с ЧПУ напрямую определяет общее качество обработки.
2. Программирование ЧПУ
Программа ЧПУ является результатом программирования ЧПУ, отражающим конкретную реализацию программы технологии обработки ЧПУ. Следующие аспекты отражают ее точность.
Точность математической модели обработки деталей:
При программировании ЧПУ необходимо обеспечить точность обработки математической модели детали.
Программирование должно определять систему координат и точно устанавливать точку инструмента, плоскость безопасности и атрибуты станка с ЧПУ.
Обоснованность разделения и последовательности процессов:
Процесс обработки на станке с ЧПУ должен следовать логической последовательности с точным разделением этапов.
Геометрия инструмента, маршрут и параметры резания должны быть правильно выбраны, а командные буквы должны соответствовать синтаксису системы ЧПУ.
При выборе параметров резания необходимо учитывать материал, инструмент, станок, припуск на обработку и другие факторы.
Безопасность дорожки качения инструмента:
Траектория движения инструмента должна исключать перерезы, подрезы, столкновения и помехи со столом ЧПУ, деталями и приспособлениями.
Расширенное программирование ЧПУ включает выбор правильных методов обработки на основе характеристик обработки ЧПУ, оптимизацию функций станков и систем ЧПУ, а также повышение производительности оборудования и эффективности программ. В частности:
Скорость работы программы оборудования с ЧПУ:
Время, необходимое оборудованию с ЧПУ для выполнения программы (PRT), и коэффициент использования оборудования (EUT) в течение определенного периода.
Производительность обработки оборудования:
Отношение фактической и желаемой эффективности обработки за определенный период.
Этот показатель можно рассчитать на основе удаленного материала, времени резки шпинделя, количества обработанных деталей или времени использования оборудования.
Популярное программное обеспечение для ЧПУ, такое как UGNX, MASTER CAM и CATIA, обеспечивает надежную техническую поддержку программирования.
Это программное обеспечение может обеспечить точность и сложность программирования ЧПУ. Цель та же: эффективная и точная обработка ЧПУ, независимо от используемого инструмента программирования.
3. Проверка моделирования процесса обработки на станках с ЧПУ
Моделирование процесса обработки на станках с ЧПУ является одной из основных технологий виртуального производства. Оно в основном использует геометрическое и физическое моделирование для обеспечения точности и безопасности процесса обработки.
(1) Геометрическое моделирование
Программное обеспечение для моделирования ЧПУ VERICUT в первую очередь фокусируется на геометрических проверках, используя передовые 3D-дисплеи и виртуальную реальность для моделирования обработки и операций станков для получения высокореалистичных результатов. Основная роль геометрического моделирования заключается в следующем:
Проверка правильности траектории инструмента: Обеспечивать что траектория движения инструмента в программе ЧПУ соответствует требованиям конструкции и позволяет избежать ошибки обработки.
Проверка геометрических помех и столкновений при движении станка:
Моделирование позволяет обнаружить столкновения между станком и деталями или приспособлениями, предотвращая повреждения.
Геометрическое моделирование является важной частью проверки точности и безопасности процесса обработки с ЧПУ. Оно может эффективно избегать ненужных потерь и снижать риск процесса.
(2) Физическое моделирование
Более точное моделирование требует моделирования физических явлений в процессе обработки.
Физическое моделирование фокусируется на реальных механических и тепловых явлениях, которые происходят при обработке на станках с ЧПУ. Ниже приведены некоторые типичные приложения физического моделирования:
Оптимизация моделирования динамики процесса фрезерования:
Передовые предприятия используют программное обеспечение SIM-CUT от BUAA для моделирования механики фрезерования и оптимизации параметров резания.
Моделирование может помочь в дальнейшем анализе силы резания, вибрации и других физических явлений для повышения эффективности и точности обработки.
Моделирование конечно-элементного анализа:
Некоторые предприятия используют системы моделирования на основе конечно-элементного анализа для изучения процесса ЧПУ-резки сложных деталей самолетов.
Модель обработки методом конечных элементов имитирует физический процесс, включая свойства материала, граничные условия, нагрузку траектории инструмента и распределение напряжений.
Это помогает изучать деформацию деталей, точность обработки и связанные с этим вопросы для лучшего контроля деформации при сложной обработке крупногабаритных деталей.
4. Систематическое применение методов и инструментов контроля качества.
Контроль качества обработки на станках с ЧПУ гарантирует соответствие результатов стандартам за счет минимизации колебаний процесса.
Этот процесс включает планирование качества, разработку стандартов контроля, анализ возможностей процесса и использование статистических методов.
Основные этапы контроля качества
Планирование качества: Планирование качества должно в первую очередь контролировать показатели качества процесса и контрольные точки.
Обследование и анализ возможностей процесса: Каждое обследование процесса обработки выявляет факторы, влияющие на колебания качества, и подготавливает таблицы качества процесса, контрольные документы и средства контроля качества процесса ЧПУ.
Сбор и анализ данных: Собирайте точные данные о качестве в режиме реального времени, анализируйте их с использованием методов контроля качества, оценивайте качество процесса, выявляйте ключевые факторы, внедряйте вмешательства и гарантируйте, что процесс соответствует ожидаемым целям качества.
Индекс возможностей процесса является важным параметром для оценки соответствия процесса требованиям контроля качества.
Он вычисляет индекс возможностей процесса, чтобы определить, может ли он соответствовать фактическим требованиям контроля качества. При вычислении индекса возможностей процесса необходимо убедиться, что процесс находится в стабильном, контролируемом состоянии.
Точность вывода выборки зависит от метода выборки, размера выборки и межвыборочной вариации. Чем больше выборка, тем выше правильность вывода.
Методы контроля качества
Методы контроля качества процессов обработки на станках с ЧПУ включают в себя:
Методы статистического анализа: Анкеты, стратификация, диаграммы причинно-следственных связей, диаграммы перестановок, гистограммы, диаграммы корреляции, контрольные карты и 7 других статистических методов.
Методы качественного анализа: Семь типов методов рефлексивного анализа: диаграмма корреляции, диаграмма сродства, системная диаграмма, матричная диаграмма, матричный анализ данных, процедура принятия решений по процессу и стрелочная диаграмма.
Эти методы анализируют и контролируют колебания качества, обеспечивая точный контроль качества обработки деталей.
Обработка на станках с ЧПУ требует качественных данных и учитывает навыки оператора и контроль качества, чтобы обеспечить эффективные и гибкие методы контроля качества деталей в процессе обработки.
Методы и инструменты контроля качества процесса, являющиеся частью принципов управления качеством ISO 2008 9001, обеспечивают желаемый эффект обработки на станках с ЧПУ.
5. Создание команды высококвалифицированных технических специалистов ЧПУ
Эффективная командная работа в области обработки на станках с ЧПУ включает в себя таких специалистов, как планировщики производства, программисты, наладчики инструментов, операторы и инспекторы.
Осведомленность, ответственность и навыки каждого сотрудника в области качества напрямую влияют на качество и эффективность обработки.
Создание квалифицированной рабочей силы для работы с ЧПУ является ключом к улучшению управления производством в среде цифрового производства.
Текущее разделение труда и проблемы персонала
Программирование ЧПУ: В настоящее время в большинстве компаний подготовка программ ЧПУ является основной обязанностью техников-технологов.
Специалисты по технологическому процессу готовят новые протоколы, решают технические проблемы, оптимизируют существующие протоколы и создают программы ЧПУ.
Большая рабочая нагрузка ограничивает возможности технического специалиста по оптимизации программирования ЧПУ и проведения глубоких исследований.
Подготовка и предварительная обработка инструмента с ЧПУ: Постоянные рабочие по подготовке станков с ЧПУ занимаются подготовкой и предварительной обработкой инструментов с ЧПУ.
Возможности технических исследований этих работников часто ограничиваются их индивидуальными навыками, образованием и физическим состоянием, что препятствует общему повышению производительности обработки на станках с ЧПУ.
Потребность в высококвалифицированной и специализированной рабочей силе
В связи с непрерывным развитием производственных процессов на современных цифровых производственных предприятиях растут требования предприятий к специалистам по ЧПУ.
Создание квалифицированной команды техников ЧПУ имеет решающее значение для повышения эффективности и качества обработки. Высококачественная команда по технологиям ЧПУ может:
Повысить технический уровень навыков программирования станков с ЧПУ у технических специалистов-технологов посредством обучения и семинаров, что позволяет им оптимизировать и внедрять инновации в программирование в своей повседневной работе.
Усиление исследований производительности инструментов h: Улучшить навыки технических исследований операторов станков с ЧПУ и способствовать постоянному повышению производительности инструмента.
Эффективно управлять производственным процессом: Повышение эффективности обработки на станках с ЧПУ и стабильности качества за счет командного взаимодействия и синергии.
Практическое применение
На рисунке 3 показано использование программного обеспечения CATIA V5R18 для проектирования процесса изготовления корпуса гидроусилителя, включая создание цифровой модели обработки для определения плана процесса и оптимизации траектории инструмента.
Интерфейс проверки моделирования процесса обработки на станке с ЧПУ показан на рисунке 4.
Рисунок 3. Проектирование программы обработки оболочки на станке с ЧПУ
Рисунок 4 Интерфейс проверки моделирования процесса обработки на станке с ЧПУ
Моделирование процесса обработки на станках с ЧПУ с использованием программного обеспечения VERICUT7.1 показало, что после усовершенствований технологический процесс сократился со 195 до 21 процедуры, а оборачиваемость деталей снизилась с 43 до 15 раз.
Для оптимизации параметров резки и определения эффективных и практичных процессов использовались два режущих инструмента (Showa и один Deray).
Рисунок 5. Карта управления подвижным полюсом с одним значением
Применение контроля качества процесса обработки на станках с ЧПУ для оптимизации управления производством и улучшения ключевых задач, таких как изготовление деталей с узкими местами (корпусов), позволило сократить цикл обработки с 4–5 месяцев до всего лишь 24 дней для четырех деталей корпусов.
Основными мерами для достижения результатов являются следующие.
1) Разработать программу усовершенствования процесса путем оптимизации операций с использованием цифрового токарного станка COBAR65, вертикально-горизонтальных обрабатывающих центров DMC60U, сверлильных станков с ЧПУ и электроэрозионных станков ROBOFORM2000 в качестве основы четырех небольших подразделений.
2) Подготовка производства является основой успеха этого блиц-атаки. Специальный композитный инструмент был предварительно заказан для программы технического усовершенствования, заложив прочную основу для усовершенствования процесса. Группа подготовки производства также сыграла ключевую роль в процессе блиц-атаки детали.
3) Новый метод инспекции играет ключевую роль. Инспекция процесса отслеживает и регистрирует все параметры на протяжении всего процесса, при этом общие инспекции проводятся заранее, что сокращает общее время инспекции вдвое (всего 2 дня для процесса, который обычно занимает 4).
Заключение
При трансформации производства с ЧПУ необходимо проверить структуру модели контроля качества и ключевые аспекты на примере типовых деталей, используя подход «планирование, анализ, диагностика и улучшение» для оценки эффективности и осуществимости повышения эффективности в аналогичных производственных процессах.
