На примере токарного станного композитного 9-осевого обрабатывающего центра в данной статье анализируется метод оптимизации точности его обработки, включая токарный композитный 9-осевой обрабатывающий центр и его состояние применения, результаты проверки точности, стратегию оптимизации точности и основное направление его развития, чтобы обеспечить определенный ориентир для оптимизации токарно-фрезерного композитного обрабатывающего центра и повышения качества его автоматической обработки.

01 Предисловие

В процессе токарной и фрезерной обработки с помощью токарно-фрезерного композитного 9-осевого обрабатывающего центра разумный контроль точности обработки имеет решающее значение. Поскольку этот тип обрабатывающего центра имеет относительно сложную структуру, при воздействии на него внешних сил или других воздействий механическая структура будет перемещаться защитно, что приведет к снижению его геометрической точности, что в конечном итоге окажет негативное влияние на точность токарно-фрезерной обработки. Чтобы эффективно решить такие проблемы и достичь разумной оптимизации точности обрабатывающего центра, техническим специалистам необходимо проводить разумные проверки обрабатывающего центра для выяснения его проблем, а также объединять конкретные результаты проверки для принятия разумных стратегий для оптимизации точности. Таким образом, общая точность таких станков может быть дополнительно улучшена в соответствии с фактическими потребностями в токарной и фрезерной обработке.

02 Токарно-фрезерный композитный 9-ти осевой обрабатывающий центр и состояние его применения

2.1 Базовый обзор

Токарно-фрезерный 9-осевой обрабатывающий центр представляет собой высокоэффективный токарно-фрезерный станок с ЧПУ, объединяющий в себе несколько передовых технологий. Это оборудование основано на традиционном токарном станке с ЧПУ с добавлением функций фрезерования, чтобы реализовать органичную интеграцию нескольких методов обработки, таких как токарная и фрезерная обработка. В некоторых областях применения обрабатывающий центр может быть зажат и завершен в различных процессах одновременно, включая токарную обработку, фрезерование, сверление, растачивание и нарезание резьбы [1]. Обладая многими преимуществами, такими как высокая эффективность производства, хорошее качество продукции и низкая стоимость производства, этот тип обрабатывающего центра широко используется в современной области механической автоматизации производства и обработки.

2.2 Основные компоненты

Основными компонентами токарно-фрезерного 9-осевого обрабатывающего центра являются обрабатывающий шпиндель, линейные направляющие X, Y и Z, поворотные направляющие A, B и C, а также линейные направляющие U, V и W. Среди них обрабатывающий шпиндель в основном предназначен для обработки резанием; Оси X, Y и Z в основном управляют направлением подачи материала; Три оси A, B и C в основном управляются углом наклона материала; Оси U, V и W в основном предназначены для контроля положения материала. В конкретных приложениях, благодаря координации и сотрудничеству между 9 осями, весь процесс обработки с ЧПУ может быть более совершенным и эффективным, чтобы удовлетворить фактические потребности в обработке с ЧПУ современных механических изделий.

2.3 Статус заявки

В настоящее время токарный композитный 9-осевой обрабатывающий центр имеет широкий спектр применения в области высокоточной механической обработки, включая область обработки и производства электронных компонентов, область обработки и производства автомобильных деталей, область обработки и производства аэрокосмических компонентов, а также область обработки и производства пресс-форм. Благодаря рациональному применению этого композитного обрабатывающего центра, он может не только производить более совершенные механические детали для удовлетворения их практических потребностей в различных областях, но и значительно повысить эффективность обработки различных механических деталей изделий. Однако после практического применения установлено, что из-за неблагоприятного влияния некоторых внешних факторов такие обрабатывающие центры подвержены некоторым отклонениям точности в процессе эксплуатации, что отрицательно сказывается на точности их обработки. Исходя из этого, производители оборудования, исследователи и технические специалисты должны усилить свою работу по проверке точности и принять разумные технические меры для устранения ошибок точности и разумной оптимизации точности в зависимости от реальной ситуации.

03 Результаты контроля точности токарно-фрезерного композитного 9-осевого обрабатывающего центра

Для того чтобы эффективно определить точность токарно-фрезерного композитного 9-осевого обрабатывающего центра в практическом применении, на этот раз в качестве объекта исследования был взят токарно-фрезерный композитный 9-осевой обрабатывающий центр M40-G (см. рис. 1) производителя станков и всесторонне проверена его геометрическая точность. Обрабатывающий центр из композитных материалов представляет собой двойную револьверную головку, двойной шпиндель, со структурой по оси Y, а его верхняя револьверная головка превратилась в фрезерную головку, которая может вращаться с высокой скоростью и эффективно при практическом применении, а его ось B оснащена инструментальным магазином. В то же время главный вал и вторичная ось станка могут управлять осью С, а его конструктивной формой является высокопроизводительный электрический шпиндель. Верхний фрезерный шпиндель может быть соединен в четырех направлениях X, Y, Z и B, а нижняя револьверная головка может быть соединена в направлениях X и Y. Общая структура очень сложная и обладает высокой точностью, поэтому ее сложно настроить. В практическом применении из-за ошибки в работе коробка фрезерного вала в верхней позиции револьверной головки обрабатывающего центра столкнулась с коробкой шпинделя, что серьезно нарушило геометрическую точность между верхней револьверной головкой, шпинделем и каждой направляющей. В то же время, поскольку контршпиндель, нижняя револьверная головка и шпиндель обрабатывающего центра имеют определенную относительную точность, после регулировки шпинделя специалисту по техническому обслуживанию также необходимо повторно отрегулировать контршпиндель и нижнюю револьверную головку.

Рис.1 Токарно-фрезерный 9-осевой обрабатывающий центр M40-G для обработки композитных материалов

3.1 Проверка точности шпинделя и контршпинделя

Для обрабатывающего центра композитных материалов при проверке геометрической точности его шпинделя и контршпинделя техник по техническому обслуживанию сначала демонтировал патрон шпинделя, провел комплексную очистку опорной поверхности и внутреннего отверстия на шпинделе и проверил его в соответствии с последовательностью проверки геометрической точности шпинделя, указанной в руководстве по техническому обслуживанию, включая точность радиального кругового биения, точность осевого кругового биения и точность осевого кругового биения. После осмотра было установлено, что геометрическая точность шпинделя полностью квалифицирована. После этого техник по техническому обслуживанию проверил точность кругового биения проксимального и дистального концов шпинделя. После осмотра было установлено, что его точность кругового биения также полностью квалифицирована. Тем не менее, при дальнейшем рассмотрении было обнаружено, что параллельность между осью шпинделя и направляющей по оси Z составляет 0,01 мм/300 мм и выше, а общая геометрическая точность относительно низкая. Соосность между главным валом и контршпинделем составляет φ0,01 мм и выше, а геометрическая точность относительно низкая [2]. Исходя из этого, при последующих работах по эксплуатации и техническому обслуживанию специалистам по техническому обслуживанию необходимо разумно регулировать параллельность между осью шпинделя и направляющей по оси Z, а также соосность между главным валом и контршпинделем.

3.2 Проверка точности фрезерной оси верхней револьверной головки

Поскольку верхняя револьверная головка обрабатывающего центра из композитных материалов столкнулась со шпинделем, специалист по техническому обслуживанию должен строго проверять точность оси фрезерования при выполнении конкретных контрольных работ.

Когда ось фрезерования поворачивается в положение 0° станка, сервисный техник проверяет параллельность между ее осью и осью X. После осмотра было обнаружено, что его параллельность составляет 0,01 мм/100 мм и выше, а геометрическая точность была очень низкой. Таким образом, чтобы разумно оптимизировать его геометрическую точность при последующей обработке, специалистам по техническому обслуживанию необходимо разумно регулировать параллельность между осью верхней оси фрезерования револьверной головки и осью X.

3.3 Результаты проверки точности шпинделя и нижней револьверной головки

Техник по техническому обслуживанию также тщательно проверил геометрическую точность между шпинделем и нижней револьверной головкой. Основной метод заключается в том, чтобы прижать манометр к шпинделю, повернуть режущую головку в положение инструмента 1#, установить специальный инспекционный инструмент на держатель инструмента, переместить координаты оси X к нулевой точке, нажать на циферблатный индикатор на специальном инспекционном инструменте и вручную повернуть шпиндель для проверки изменения точности между шпинделем и нижней револьверной головкой [3]. После осмотра было обнаружено, что разница в точности между ними составила 0,015 мм и выше, а геометрическая точность была очень низкой. Поэтому при последующей эксплуатации и техническом обслуживании специалисту по техническому обслуживанию необходимо перенастроить центр режущей головки для оптимизации геометрической точности между шпинделем и нижней револьверной головкой.

04 Стратегия оптимизации точности токарно-фрезерного композитного 9-осевого обрабатывающего центра

4.1 Стратегия оптимизации точности для шпинделя и контршпинделя

При регулировке параллельности между осью шпинделя и направляющей по оси Z обрабатывающего центра композитных материалов, учитывая, что соосность между контршпинделем и шпинделем предъявляет высокие требования к точности, специалисту по техническому обслуживанию также необходимо повторно отрегулировать точность контршпинделя после регулировки точности шпинделя, чтобы точность двух осей соответствовала фактическим требованиям конструкции. Для достижения этой цели техник по техническому обслуживанию разработал регулировочную пластину шпинделя, ослабил верхний и нижний крепежные винты на посадочном месте шпинделя и разумно отрегулировал параллельность между осью шпинделя и направляющей оси Z, а также соосность между шпинделем и контршпинделем путем регулировки винтов. Установите тестовую оправку на шпиндель, зафиксируйте циферблатный индикатор на нижней револьверной головке, медленно переместите ось X, отрегулируйте циферблатный индикатор в положение, близкое к оправке, и отрегулируйте его градус до нуля. Ось Z медленно перемещается от проксимального конца оправки к дальнему концу оправки, чтобы проверить параллельность между осью шпинделя и направляющей по оси Z, чтобы достичь менее 0,01 мм / 300 мм. Зафиксируйте циферблатный индикатор на контршпинделе, медленно вращайте контршпиндель, проверьте коаксиальность между ним и шпинделем и контролируйте его в пределах φ0,01 мм.

Многократно регулируя винты, они могут быть приведены в соответствие со стандартом проектирования для обеспечения точности. После прохождения осмотра эти работы по регулировке могут быть завершены, и техническому специалисту необходимо затянуть винты на седле шпинделя. Таким образом, геометрическая точность между шпинделем и контршпинделем обрабатывающего центра композитных материалов может быть разумно оптимизирована, чтобы обеспечить его рабочий эффект и точность обработки, а также удовлетворить практические потребности обрабатывающего центра.

4.2 Стратегия оптимизации точности фрезерования осей на верхней револьверной головке

Ввиду плохой параллельности между осью и осью X верхней оси фрезерования револьверной головки композитного обрабатывающего центра, специалисту по техническому обслуживанию необходимо сначала установить инспекционную оправку на верхней оси фрезерования револьверной головки, зафиксировать циферблатный индикатор на шпинделе, медленно переместить ось Z, приблизиться циферблатному индикатору и шине сбоку от оправки и отрегулировать степень циферблатного индикатора на ноль. Крепежные винты на верхней оси фрезерования револьверной головки ослабляются, а по верхней оси фрезерования револьверной головки ударяют деревянным молотком для регулировки параллельности между осью фрезерования верхней револьверной головки и осью X. Затем медленно переместите ось X от проксимального конца оправки к дальнему концу оправки и проверьте параллельность между осью верхней оси фрезерования револьверной головки и осью X, чтобы увидеть, не меньше ли она 0,01 мм / 100 мм. Если он не соответствует стандартам, вышеуказанные действия нужно повторить для корректировки; Если стандарт выполнен, эта регулировка завершается, и сервисному специалисту необходимо затянуть крепежные винты на фрезерном валу верхней револьверной головки [4].

Таким образом, параллельность между верхней осью фрезерования револьверной головки композитного обрабатывающего центра и осью X может быть разумно отрегулирована, чтобы разумно оптимизировать геометрическую точность верхней оси фрезерования револьверной головки и удовлетворить практические потребности обрабатывающего центра в последующем производстве и эксплуатации.

4.3 Стратегии оптимизации точности для шпинделя и нижней револьверной головки

Для определения геометрической точности отклонения между шпинделем и нижней револьверной головкой обрабатывающего центра композитных материалов в конкретном процессе оптимизации техник по техническому обслуживанию сначала разумно перемещает положение по оси X, вращает шпиндель и проверяет отклонение индикатора циферблата в направлении оси X, чтобы отклонение достигло менее 0,015 мм, чтобы можно было подтвердить, что оно соответствует требованиям, и продолжить выполнение последующих корректировок оптимизации. После осмотра и подтверждения квалификации техник по техническому обслуживанию произвел разумную корректировку отклонения геометрической точности в направлении оси Y, ослабил винты режущей головки, затянул только один диагональный винт, а затем постучал по режущей головке в направлении Y с помощью деревянного молотка и проверил отклонение геометрической точности в направлении оси Y, так что отклонение достигло в пределах 0,015 мм, чтобы можно было подтвердить, что оно было квалифицированным, и работы по регулировке можно было завершить. Специалисту по обслуживанию необходимо отрегулировать ось X до нуля и затянуть все винты на режущей головке.

Таким образом, геометрия шпинделя и нижней револьверной головки такого составного обрабатывающего центра может быть разумно оптимизирована. Это будет очень полезно для повышения эффективности и качества обработки, чтобы еще больше улучшить общую производительность таких обрабатывающих центров и удовлетворить их фактические потребности в высокоточном механическом производстве и обработке.

05 Основное направление развития токарно-фрезерного композитного 9-осевого обрабатывающего центра

После приведенного выше анализа и краткого изложения прошлых практических применений было обнаружено, что, хотя токарно-фрезерный композитный 9-осевой обрабатывающий центр играет значительное преимущество в современной обработке с ЧПУ, его эффективность обработки очень высока, а точность обработки очень хорошая, но поскольку общая композитная структура такого обрабатывающего центра очень сложна, как только это негативно повлияет на практическое применение, возникнет ряд ошибок геометрической точности, которые нанесут ущерб его фактическому производству и эксплуатации. Для того, чтобы эффективно снизить вероятность возникновения подобных ситуаций и сделать хорошо контролируемой геометрическую точность таких обрабатывающих центров, исследователям и техникам необходимо объединить развитие современной науки и техники для проведения глубоких исследований по направлению их дальнейшего развития.

В настоящее время к основным направлениям развития данного типа обрабатывающих центров можно отнести следующие аспекты.

(1) Автоматизация Усовершенствованный программируемый логический контроллер внедряется в реальную работу обрабатывающего центра, и его фактическая ситуация отслеживается в режиме реального времени с помощью разумного программирования, чтобы вовремя находить соответствующие эксплуатационные аномалии. Помогите обслуживающему персоналу хорошо выполнять работу при различных проверках, чтобы вовремя находить отклонение геометрической точности соответствующих деталей и своевременно и эффективно его оптимизировать.

(2) Интеллект Современные передовые интеллектуальные технологии разумно внедряются в обрабатывающий центр, включая технологию нейронных сетей, технологию машинного обучения и т. д., чтобы они симулировали независимую работу человеческого мышления. Когда отклонения геометрической точности возникают из-за внешних воздействий, интеллектуальные технологии также могут научно проанализировать местоположение и основные причины отклонений геометрической точности и на основе этого предоставить более целенаправленные предложения по эксплуатации и техническому обслуживанию обслуживающему персоналу, обеспечивая сильную поддержку для упрощения их рабочего процесса и снижения рабочей нагрузки, а также еще больше повысить эффективность оптимизации точности и качество таких обрабатывающих центров [5].

(3) Искусственный интеллект Современный усовершенствованный робот с искусственным интеллектом сочетается с обрабатывающим центром, чтобы заменить нынешнее ручное управление, чтобы эффективно избежать негативного воздействия человеческой ошибки на обрабатывающий центр и хорошо контролировать его геометрическую точность. Это будет очень полезно для контроля геометрической точности 9-осевого обрабатывающего центра из композитных материалов токарного стана, а также для повышения качества производства и обработки.

06 Заключение

Подводя итог, можно сказать, что токарно-фрезерный композитный 9-осевой обрабатывающий центр является передовой обрабатывающей системой в области обработки с ЧПУ на сегодняшний день, и этот обрабатывающий центр имеет очень значительные преимущества в применении при производстве и обработке высокоточных механических деталей. Однако из-за сложной общей композиции его сложно проверить и отрегулировать геометрическую точность. Под воздействием некоторых внешних факторов такие обрабатывающие центры также подвержены отклонениям геометрической точности, что негативно скажется на их производственных и обрабатывающих эффектах и даже на нормальной работе. Чтобы эффективно решить эту проблему, исследователи и специалисты по техническому обслуживанию должны уделять достаточное внимание проверке точности и оптимизации точности 9-осевого обрабатывающего центра из композитных материалов токарного стана, а также проводить глубокие исследования его будущего направления развития в сочетании с реальной ситуацией, чтобы эффективно улучшить общую геометрическую точность и качество производства обрабатывающего центра, а также обеспечить надежную поддержку для его последующей хорошей работы и развития.