Un documento muy necesario sobre el procesamiento de metales
Fuente: Escuela de Mecánica, Eléctrica y Automatización, Universidad de Huaqiao, Quanzhou, Fujian Autor: Liu Shian Liu Shian
Resumen: Investigación sobre fresado por chispa electromecánico CNC tecnología de procesamiento, explorar métodos de procesamiento de fresado de gran superficie, utilizar software de diseño de moldes general para generar directamente rutas de procesamiento y calcular la compensación de pérdida de electrodos basándose en el método de compensación incremental uniforme de la ruta de procesamiento.
Palabras clave EDM; fresado por electroerosión; compensación de electrodos
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El moldeo por electroerosión es el procesamiento de la cavidad del molde. La forma principal, una Una de las claves para la calidad del procesamiento es la fabricación de los electrodos. Dado que los espacios de descarga del 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 finalmente cumplir con los requisitos. la tecnología de procesamiento. Es necesario fabricar varios electrodos para cumplir en última instancia con los requisitos de precisión del procesamiento. Especialmente cuando el área de procesamiento de la cavidad es grande, a veces es necesario 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 producción de electrodos. Durante el mecanizado de electrodos separados, la superficie de la cavidad también producirá problemas repetidos de precisión de posicionamiento de las uniones y 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 convierte electrodos simples en superficies curvas complejas. La clave del proceso de fresado CNC EDM es la generación de trayectorias de mecanizado y la compensación de la pérdida de electrodos. En este sentido, muchos estudiosos del mecanizado eléctrico en el país y en el extranjero han realizado muchas investigaciones en profundidad, 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 y compensación de electrodos en línea. [1~4].
El fresado CNC EDM se puede utilizar para el procesamiento de reparación de esquinas afiladas, procesamiento de espacios estrechos y procesamiento de servo lateral, etc., pero este artículo presta más atención al problema de la alimentación del servo lineal espacial. y el contenido principal de la investigación se centra en la dirección de procesamiento de la trayectoria de la curva espacial, la dirección de procesamiento de la alimentación de la superficie curva espacial y los problemas de la superficie de la cavidad del fresado por electroerosión CNC.
Este artículo cita la ruta del proceso del centro de mecanizado de corte de metales, utiliza el software de procesamiento de moldes general UG para el modelado, genera la ruta de procesamiento y compila el código de procesamiento en instrucciones CNC de máquina herramienta específicas. En términos de compensación de pérdida de electrodo, solo se considera la dirección del eje Z y se propone un método para aumentar uniformemente la pérdida de electrodo de acuerdo con la distancia de movimiento de la trayectoria a lo largo de la ruta de procesamiento del electrodo.
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 de superficies, recorte y residuos pueden resolverse mediante métodos de procesamiento de electroerosión CNC. En otras palabras, las rutas de procesamiento de fresado por electroerosión CNC se pueden generar utilizando métodos generales. Software de procesamiento de moldes para resolver.
Vale la pena señalar que el fresado por electroerosión es diferente del corte de metales. Debido a la existencia de espacios de descarga y pérdidas de electrodos, afectará la precisión dimensional de la cavidad, por lo que debe usarse en la programación de electroerosión CNC. Preste atención a las siguientes cuestiones:
(1) Subsidio de procesamiento. Se requiere que el valor mínimo de este parámetro sea mayor que la brecha de descarga, el margen de súper acabado no es cero 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 de ranuras. Al procesar a lo largo de la superficie, se debe seleccionar el método de procesamiento lineal, incluidos los programas de corte y corte, es decir, el segmento del programa debe ser un segmento de línea micro-recta espacial, lo que también favorece los cálculos de compensación de pérdida de electrodos. .
(3) Precisión del procesamiento. Cuanto mayor sea la precisión del mecanizado, mayor será la aproximación de las curvas espaciales en sentido de cuerda, más segmentos de línea microrectas habrá en el espacio y más largo será el programa. En funcionamiento real, se puede seleccionar una precisión más baja para el desbaste para reducir el número de segmentos del programa.
(4) Altura de ola residual. Este parámetro se refiere al 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 medido del diámetro del electrodo durante cada proceso de programación, de modo que el cálculo de compensación de pérdida del electrodo se pueda realizar solo en la dirección del eje Z.
(6) Parámetros eléctricos y compensación de longitud de electrodos. La selección de los parámetros eléctricos debe hacer referencia a la tolerancia de mecanizado, y se debe seleccionar el método de procesamiento de polaridad positiva para el superacabado con el fin de utilizar la energía de los electrones para suavizar las irregularidades de las trazas de descarga. El valor de compensación de pérdida del electrodo depende de la experiencia del proceso y está relacionado con los parámetros eléctricos, los pares de materiales de los electrodos y los fluidos de trabajo. Los valores de compensación de pérdida de electrodos se insertan uniformemente en los puntos finales de cada microsegmento.
La ruta de programación para el fresado por electroerosión CNC (Figura 1) se basa en los seis aspectos anteriores de la configuración de parámetros, que pueden generar rutas de mecanizado de desbaste, medio y acabado e instrucciones CNC de máquina herramienta.
Tolerancia de mecanizado, método de procesamiento, precisión, altura de onda 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 del fresado por electroerosión CNC, todos los procesos se utilizarán en todos los programas de fresado por electroerosión CNC. Utilice electrodos de ф14 mm para el mecanizado en desbaste y adopte un procesamiento en capas de acuerdo con la ranura. La cantidad de alimentación transversal es el 80% del diámetro del electrodo; utilice electrodos finales de ф8 mm y ф4 mm para el mecanizado medio y fino, y procese de acuerdo con los métodos vectoriales y de superficie. La cantidad de alimentación transversal es el 80% del diámetro del electrodo 8 y 2,5. La Figura 2 muestra la trayectoria de la herramienta de acabado intermedio. En 2d, hay un área residual rosa en la esquina inferior izquierda (en una superficie cóncava con una curvatura grande. El extremo de la herramienta no puede penetrar profundamente en esta área, por lo que después de terminar, se debe colocar un electrodo de cuchilla R de dedo de ф4 mm). utilizado para el acabado final y el procesamiento residual.
Además, bajo la misma condición de tolerancia de mecanizado, este proceso también necesita generar una trayectoria de herramienta inversa y realizar un fresado inverso para eliminar la superficie de onda escalonada causada por la pérdida de electrodos durante el mecanizado hacia adelante en el proceso anterior. , mejorando así la precisión de la forma de la superficie.
2 Contramedidas de compensación de la pérdida del electrodo
2.1 Influencia de la pérdida del electrodo
En el proceso de fresado por electroerosión CNC, la descarga generalmente se produce en la punta del borde delantero del extremo del electrodo. En las partes extremas del ángulo, la densidad de corriente es mayor, la concentración de descarga es mayor y hay una pérdida de electrodo más grave. 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 mecanizada real es una "superficie inclinada", como se muestra en la Figura. 3A. Entre la superficie A y la superficie B está el área bruta. Obviamente, la pérdida de electrodos afectará la precisión del mecanizado.
Superficie de sobrecompensación del electrodo C
Superficie de procesamiento ideal B sin pérdida de electrodo
Superficie de procesamiento sin compensación A
h1 Espesor de la capa actual
h2 Espesor de la siguiente capa
Figura 3 Superficie de referencia de control de compensación de pérdida de electrodo
2.2 Propósito de la compensación de pérdida de electrodo
Por un lado, Puede controlar el tamaño y la forma de cada capa fresada. Por un lado, puede controlar la precisión del tamaño y la forma de cada capa de fresado y, por otro lado, puede reducir la carga acumulativa de tolerancia de mecanizado para la siguiente capa de fresado. El valor de compensación de pérdida del electrodo debe establecerse de acuerdo con 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 Cálculo del valor de compensación de pérdida del electrodo
Durante el proceso de fresado, la trayectoria de procesamiento se genera en línea recta a lo largo de la superficie y todos los segmentos del programa son segmentos de microlíneas espaciales. Se supone que cuando la trayectoria de procesamiento es relativamente larga, el valor de compensación de pérdida del electrodo se distribuye uniformemente a lo largo de la distancia de la trayectoria y se compensa de manera uniforme e incremental de acuerdo con la distancia hasta el extremo espacial de cada segmento del programa al final de la línea recta. Entonces el valor de compensación de pérdida del electrodo en el i-ésimo segmento del programa es:
△i= ( △/∑Lk)-(∑j=0→iLj)
Donde: △i es el valor de compensación de pérdida de electrodo del i-ésimo segmento del programa; △ es la estimación de pérdida de electrodo de la capa actual durante el proceso de fresado; ∑Lk es la longitud total de la ruta de procesamiento de la capa actual; es la longitud de la ruta de procesamiento recorrida por el electrodo en el i-ésimo segmento del programa.
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 y se obtiene mediante el método de cálculo de compensación fuera de línea.
Experimento del proceso de fresado plano 3 EDM
El experimento del proceso se llevó a cabo en la máquina herramienta de electroerosión CNC de tres ejes RobForm30, se utilizó el software UG para modelar y se generó el archivo de ruta de procesamiento. , y se seleccionó el sistema experto para generar los márgenes 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 en el experimento. El espesor del material de la pieza de trabajo eliminado durante el proceso de acabado es de 0,016 mm y la pérdida estimada del electrodo △ es de 0,05 a 0,07 mm (valor experimental. La longitud total de la ruta de procesamiento real es de aproximadamente 45000,00 mm. Según el cálculo teórico, 0,10). se obtiene por cada 100 mm de longitud ~ 0,16 μm de compensación, promedio de 18000 programas, cada programa obtiene una compensación de 0,0025 ~ 0,0038 μm, por lo que si se calcula según las especificaciones, cada programa obtiene una compensación de 0,0025 ~ 0,0038 μm, por lo tanto, si se calcula según las especificaciones, cada programa se obtiene. compensación de 0,0025 ~ 0,0038 μm. Por lo tanto, si se calcula de acuerdo con las especificaciones, el electrodo de la herramienta realizará una compensación real sólo después de que la herramienta haya procesado una larga distancia, y la proporción de segmentos del programa que realmente realizan una compensación real es muy baja.
Tabla 1 Parámetros de procesamiento de fresado EDM mm
Tipo de procesamiento Margen de mecanizado Parámetros eléctricos Compensación de electrodos
Mecanizado de desbaste
Mecanizado de desbaste
Tratamiento intermedio
Acabado medio
Acabado
Acabado avanzado
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 a 0,070
0,122 E200 0
Nota: Los parámetros eléctricos se basan en el calibre de la máquina herramienta 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. La cantidad de compensación es generalmente menor que la tolerancia del mecanizado si la pérdida del electrodo es grande y el filete del extremo del electrodo es demasiado. grande, se debe reemplazar el electrodo en este momento, restablecer el eje Z a la posición cero y luego continuar con el procesamiento. El superacabado solo requiere generar trayectorias de herramientas de mecanizado hacia adelante y hacia atrás y pulir la superficie hacia adelante y hacia atrás. El experimento también incluyó mecanizado de contornos, mecanizado residual y recorte de bordes, y consideró ajustes de precisión de mecanizado y ajustes de longitud máxima de microsegmentos.
La producción de electrodos es una parte importante del proceso. Por lo tanto, el dispositivo de rectificado en máquina de fabricación propia se basa en el principio de rectificado de las máquinas herramienta de fresado y diseña un punto de referencia de posicionamiento de "contacto eléctrico", que puede. Coloque y recorte con precisión los electrodos. La superficie cilíndrica también se puede recortar hasta la superficie esférica extrema del electrodo. Sin embargo, debido a que el electrodo de cobre deforma fácilmente la cuchilla bajo la acción de una fuerza mecánica, sólo los electrodos de dedo con un diámetro de 5 a 8 mm se pueden recortar con éxito.
La Figura 4 es una fotografía física del fresado por electroerosión CNC de una superficie con un área de aproximadamente 100 mm x 70 mm. La respuesta ha sido agregada. ¡También puedes consultarla en Baidu!