Compensación de deformación para fresar piezas de cuchillas curvas
La información de distribución detallada del error de deformación del mecanizado de la superficie de las piezas de la cuchilla se obtuvo mediante la teoría del análisis mecánico de materiales, análisis de elementos finitos o análisis de datos de medición. En base a esto, la posición original de la herramienta de programación NC se corrige previamente para compensar el error de fabricación de la herramienta causado por la deformación de las herramientas y piezas, a fin de lograr el acabado de alta velocidad de una pasada.
I. Análisis de la teoría de la mecánica de materiales.
Basado en la mecánica de ingeniería y la teoría de la mecánica elástica, se utiliza la tecnología de modelo simplificado para establecer el modelo de fuerza de la cuchilla en una estructura de fijación típica, y se realiza un análisis de deformación elástica para calcular la rigidez del proceso de la cuchilla. Compare gráficamente la rigidez del proceso de las cuchillas en varios accesorios de forma intuitiva y clara. Es conveniente juzgar el grado de deformación y el área con la mayor deformación por las dimensiones macro geométricas como la longitud, el ancho y el grosor de la cuchilla. Antes de la programación, la estructura del accesorio se selecciona y optimiza, y se proponen medidas de compensación para compensar la pérdida de precisión de la deformación de la herramienta hasta cierto punto.
II. Análisis de elementos finitos.
En base a los resultados de cálculo del análisis de elementos finitos, se establece un modelo de distribución de errores de deformación de la superficie de mecanizado de la pieza de trabajo, y la posición original de la herramienta de programación NC se modifica para compensar efectivamente el error de deformación de mecanizado.
La existencia de tensión residual en la capa superficial de la pieza de trabajo afecta severamente su resistencia a la fatiga y su facilidad de servicio, y la distorsión causada por la tensión residual también reducirá significativamente la precisión del procesamiento de la pieza de trabajo. En particular, tiene un mayor impacto en las estructuras de paredes delgadas comúnmente utilizadas en la industria de la aviación. Cómo predecir y controlar con precisión el esfuerzo residual y la distorsión de la superficie de la pieza de trabajo, mejorar la integridad de la superficie de mecanizado y mejorar la precisión del mecanizado NC siempre ha sido un tema de investigación importante en el campo de corte de precisión y ultraprecisión. Utilizando el método de elementos finitos termoelastoplásticos de gran deformación, LIN et al., Simularon la distribución de la tensión residual en la superficie del corte de ultraprecisión de aleación NIP a diferentes velocidades y profundidades de corte. Se descubrió que el esfuerzo de compresión residual primero aumentó a un cierto valor y luego comenzó a disminuir a lo largo de la profundidad de la superficie de la pieza de trabajo. La ubicación donde apareció el esfuerzo de compresión residual máximo aumentó con el aumento de la profundidad de corte. EL-AXIR estudió la influencia de la resistencia a la tracción del material, la velocidad de corte y la velocidad de alimentación en la distribución de la tensión residual en la capa superficial de torneado de la pieza de trabajo, y consideró que la tensión residual en la capa de superficie de la pieza de trabajo estaba de acuerdo con la distribución de la función polinómica a lo largo de la dirección de profundidad. Utilizando el método de perforación de agujeros ciegos para medir la tensión residual, SRIDHAR et al. Analizaron la distribución de la tensión residual en la capa superficial de la pieza de trabajo durante el fresado de la aleación de titanio IMI-834. Los resultados de la investigación muestran que, para el rango de parámetros de corte seleccionados, la tensión residual en la superficie de la pieza de trabajo está básicamente en el estado de tensión de compresión. Al mismo tiempo, se determinó la temperatura óptima del proceso de tratamiento térmico para eliminar el estrés residual sin afectar la microestructura y las propiedades mecánicas del material.
III. Análisis de datos de medición.
El método de análisis teórico de la mecánica de materiales y el método de análisis de elementos finitos se utilizan para predecir el error de deformación de la cuchilla. La precisión de la predicción está estrechamente relacionada con el modelo de fuerza de corte y el modelo de tecnología de procesamiento. El método de análisis de datos de medición consiste en medir la pieza de prueba completa de la cuchilla mediante una máquina de medición de coordenadas y compensar el error de procesamiento de la cuchilla analizando el resultado de la detección. El método de análisis de datos es el análisis ex post, mientras que el método de análisis de mecánica de materiales y el método de análisis de elementos finitos son predicciones ex ante. Comparativamente hablando, el método de análisis de datos de medición es más costoso. El método de análisis de datos de medición es medir y analizar las muestras de cuchillas. Por lo tanto, el número de muestras es muy importante. Generalmente, un lote de 3 a 5 cuchillas es mejor. Además, el procesamiento de la pieza de prueba también requiere estabilidad del proceso. Si el proceso es inestable, la deformación de la muestra procesada será irregular, y la deformación de la cuchilla no puede analizarse con precisión a partir de los datos medidos. El método de análisis de datos de medición utiliza una máquina de medición de coordenadas tridimensional para medir las cuchillas que se han procesado. Al analizar los datos de medición, se obtiene la regla de error de deformación de las cuchillas. Luego, el modelo CAD se modifica de acuerdo con la deformación de la cuchilla, es decir, el modelo CAD de la cuchilla está anti-deformado. Luego, vuelva a escribir el código NC a través del modelo CAD modificado para procesar la hoja.
Se procesaron numéricamente tres piezas de palas de rotor secundario de cierto tipo de motor (no se compensó el error de deformación de torsión), y se procesaron los errores de torsión calculados después de medir 8 secciones transversales de la pala por una máquina de medición. La tendencia de distribución del error de torsión de la sección transversal de la cuchilla (sin compensación) de las tres piezas de prueba es consistente, lo que indica que el sistema de tecnología de procesamiento es estable y las tres piezas de prueba son representativas. Sin compensación de error, el error de torsión máximo es 39.758 ', que excede el requisito de "error de torsión máximo que no exceda ± 12'" permitido en el dibujo. Basado en el promedio de los errores de torsión de la sección transversal de las tres muestras de cuchillas, se utilizó el modelo CAD del proceso de mecanizado de cuchillas para compensar el error de deformación inversa de la cuchilla. Es decir, cada sección de la cuchilla se gira en función de la posición teórica: -3.126667 ', -5.936667', -9.453333 ', -17.525', -26.36817 ', -33.3512', -36.0071 ', -38.0152', y luego remodelar el perfil de la cuchilla. Luego escriba el programa NC de acuerdo con el nuevo modelo CAD y reprocese 3 blades. Las cuchillas reprocesadas son inspeccionadas y procesadas por una máquina de medición. El error de torsión máximo es 11.5326 ', que cumple con los requisitos de los dibujos. Se puede compensar más según sea necesario para reducir el error de torsión.
Después del mecanizado CNC de 3 piezas de prueba de palas curvas de un cierto tipo de rotor del motor (el error de deformación de flexión no se compensa) se completa. Después de medir las 9 secciones transversales de la cuchilla con un CMM y procesar los datos de medición, la distribución del error de deformación por flexión.
Basado en el promedio de los desplazamientos de las secciones transversales de las tres piezas de prueba de la cuchilla curva, se utilizó el modelo CAD del proceso de mecanizado de la cuchilla para compensar el error de deformación inversa de la cuchilla. Es decir, cada sección de la cuchilla se traduce en función de la posición teórica: 0.02543MM, 0.04526MM, 0.07026MM, 0.15101MM, 0.18391MM, 0.16234MM, 0.12243MM, 0.09541MM, 0.0833MM, el perfil de la cuchilla se reforma. Luego escriba el programa NC de acuerdo con el nuevo modelo y reprocese la hoja curva de tres piezas. Después de medir y procesar las cuchillas curvas reelaboradas. El desplazamiento máximo es -0.04214MM, que cumple con los requisitos de dibujo. Se puede compensar más según sea necesario para reducir el error de flexión.
I. Análisis de la teoría de la mecánica de materiales.
Basado en la mecánica de ingeniería y la teoría de la mecánica elástica, se utiliza la tecnología de modelo simplificado para establecer el modelo de fuerza de la cuchilla en una estructura de fijación típica, y se realiza un análisis de deformación elástica para calcular la rigidez del proceso de la cuchilla. Compare gráficamente la rigidez del proceso de las cuchillas en varios accesorios de forma intuitiva y clara. Es conveniente juzgar el grado de deformación y el área con la mayor deformación por las dimensiones macro geométricas como la longitud, el ancho y el grosor de la cuchilla. Antes de la programación, la estructura del accesorio se selecciona y optimiza, y se proponen medidas de compensación para compensar la pérdida de precisión de la deformación de la herramienta hasta cierto punto.
II. Análisis de elementos finitos.
En base a los resultados de cálculo del análisis de elementos finitos, se establece un modelo de distribución de errores de deformación de la superficie de mecanizado de la pieza de trabajo, y la posición original de la herramienta de programación NC se modifica para compensar efectivamente el error de deformación de mecanizado.
La existencia de tensión residual en la capa superficial de la pieza de trabajo afecta severamente su resistencia a la fatiga y su facilidad de servicio, y la distorsión causada por la tensión residual también reducirá significativamente la precisión del procesamiento de la pieza de trabajo. En particular, tiene un mayor impacto en las estructuras de paredes delgadas comúnmente utilizadas en la industria de la aviación. Cómo predecir y controlar con precisión el esfuerzo residual y la distorsión de la superficie de la pieza de trabajo, mejorar la integridad de la superficie de mecanizado y mejorar la precisión del mecanizado NC siempre ha sido un tema de investigación importante en el campo de corte de precisión y ultraprecisión. Utilizando el método de elementos finitos termoelastoplásticos de gran deformación, LIN et al., Simularon la distribución de la tensión residual en la superficie del corte de ultraprecisión de aleación NIP a diferentes velocidades y profundidades de corte. Se descubrió que el esfuerzo de compresión residual primero aumentó a un cierto valor y luego comenzó a disminuir a lo largo de la profundidad de la superficie de la pieza de trabajo. La ubicación donde apareció el esfuerzo de compresión residual máximo aumentó con el aumento de la profundidad de corte. EL-AXIR estudió la influencia de la resistencia a la tracción del material, la velocidad de corte y la velocidad de alimentación en la distribución de la tensión residual en la capa superficial de torneado de la pieza de trabajo, y consideró que la tensión residual en la capa de superficie de la pieza de trabajo estaba de acuerdo con la distribución de la función polinómica a lo largo de la dirección de profundidad. Utilizando el método de perforación de agujeros ciegos para medir la tensión residual, SRIDHAR et al. Analizaron la distribución de la tensión residual en la capa superficial de la pieza de trabajo durante el fresado de la aleación de titanio IMI-834. Los resultados de la investigación muestran que, para el rango de parámetros de corte seleccionados, la tensión residual en la superficie de la pieza de trabajo está básicamente en el estado de tensión de compresión. Al mismo tiempo, se determinó la temperatura óptima del proceso de tratamiento térmico para eliminar el estrés residual sin afectar la microestructura y las propiedades mecánicas del material.
III. Análisis de datos de medición.
El método de análisis teórico de la mecánica de materiales y el método de análisis de elementos finitos se utilizan para predecir el error de deformación de la cuchilla. La precisión de la predicción está estrechamente relacionada con el modelo de fuerza de corte y el modelo de tecnología de procesamiento. El método de análisis de datos de medición consiste en medir la pieza de prueba completa de la cuchilla mediante una máquina de medición de coordenadas y compensar el error de procesamiento de la cuchilla analizando el resultado de la detección. El método de análisis de datos es el análisis ex post, mientras que el método de análisis de mecánica de materiales y el método de análisis de elementos finitos son predicciones ex ante. Comparativamente hablando, el método de análisis de datos de medición es más costoso. El método de análisis de datos de medición es medir y analizar las muestras de cuchillas. Por lo tanto, el número de muestras es muy importante. Generalmente, un lote de 3 a 5 cuchillas es mejor. Además, el procesamiento de la pieza de prueba también requiere estabilidad del proceso. Si el proceso es inestable, la deformación de la muestra procesada será irregular, y la deformación de la cuchilla no puede analizarse con precisión a partir de los datos medidos. El método de análisis de datos de medición utiliza una máquina de medición de coordenadas tridimensional para medir las cuchillas que se han procesado. Al analizar los datos de medición, se obtiene la regla de error de deformación de las cuchillas. Luego, el modelo CAD se modifica de acuerdo con la deformación de la cuchilla, es decir, el modelo CAD de la cuchilla está anti-deformado. Luego, vuelva a escribir el código NC a través del modelo CAD modificado para procesar la hoja.
Se procesaron numéricamente tres piezas de palas de rotor secundario de cierto tipo de motor (no se compensó el error de deformación de torsión), y se procesaron los errores de torsión calculados después de medir 8 secciones transversales de la pala por una máquina de medición. La tendencia de distribución del error de torsión de la sección transversal de la cuchilla (sin compensación) de las tres piezas de prueba es consistente, lo que indica que el sistema de tecnología de procesamiento es estable y las tres piezas de prueba son representativas. Sin compensación de error, el error de torsión máximo es 39.758 ', que excede el requisito de "error de torsión máximo que no exceda ± 12'" permitido en el dibujo. Basado en el promedio de los errores de torsión de la sección transversal de las tres muestras de cuchillas, se utilizó el modelo CAD del proceso de mecanizado de cuchillas para compensar el error de deformación inversa de la cuchilla. Es decir, cada sección de la cuchilla se gira en función de la posición teórica: -3.126667 ', -5.936667', -9.453333 ', -17.525', -26.36817 ', -33.3512', -36.0071 ', -38.0152', y luego remodelar el perfil de la cuchilla. Luego escriba el programa NC de acuerdo con el nuevo modelo CAD y reprocese 3 blades. Las cuchillas reprocesadas son inspeccionadas y procesadas por una máquina de medición. El error de torsión máximo es 11.5326 ', que cumple con los requisitos de los dibujos. Se puede compensar más según sea necesario para reducir el error de torsión.
Después del mecanizado CNC de 3 piezas de prueba de palas curvas de un cierto tipo de rotor del motor (el error de deformación de flexión no se compensa) se completa. Después de medir las 9 secciones transversales de la cuchilla con un CMM y procesar los datos de medición, la distribución del error de deformación por flexión.
Basado en el promedio de los desplazamientos de las secciones transversales de las tres piezas de prueba de la cuchilla curva, se utilizó el modelo CAD del proceso de mecanizado de la cuchilla para compensar el error de deformación inversa de la cuchilla. Es decir, cada sección de la cuchilla se traduce en función de la posición teórica: 0.02543MM, 0.04526MM, 0.07026MM, 0.15101MM, 0.18391MM, 0.16234MM, 0.12243MM, 0.09541MM, 0.0833MM, el perfil de la cuchilla se reforma. Luego escriba el programa NC de acuerdo con el nuevo modelo y reprocese la hoja curva de tres piezas. Después de medir y procesar las cuchillas curvas reelaboradas. El desplazamiento máximo es -0.04214MM, que cumple con los requisitos de dibujo. Se puede compensar más según sea necesario para reducir el error de flexión.
