Komplexe Oberflächen werden häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrtindustrie. Aufgrund der raschen Verbesserung von Wissenschaft und Technologie sind die Qualitätsanforderungen angesichts komplexerer Oberflächengenauigkeit und komplexer Teileformen strenger, was mehr Innovation und Verbesserung der aktuellen CNC-Bearbeitungstechnologie erfordert, um die Qualität sicherzustellen hergestellte gekrümmte Oberflächenteile. Präzision und Qualität entsprechen den Anforderungen der Produktion. Unter anderem wird bei der Implementierung der CNC-Bearbeitung die Genauigkeit komplex gekrümmter Oberflächenteile durch das Fehlerproblem beeinträchtigt. Daher ist es notwendig, den CNC-Bearbeitungsfehler streng zu kontrollieren und entsprechende Maßnahmen anzuwenden, um den Fehler komplex gekrümmter Oberflächen zu reduzieren Teile, so dass die Bearbeitungsgenauigkeit reduziert werden kann. Die Effizienz wird verbessert.
Normalerweise handelt es sich bei der Anwendung der CNC-Bearbeitungstechnologie um eine sehr präzise Bearbeitungsmethode für die Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen. Es gibt jedoch einige Faktoren, die sich auf die Bearbeitungsgenauigkeit auswirken und zu Fehlern führen. Zum Beispiel: Angewandte Stützenmaterialien, Oberflächenmodelle und Verarbeitungsmethoden usw. Im Prozess eines bestimmten Betriebs tritt ein gewisser Fehler zwischen der anwendungstheoretischen Laufspur des Werkzeugs und der Interpolationsspur auf. Wenn es nicht streng kontrolliert wird, führt es zu größeren Bearbeitungsfehlern und verringert die Arbeitseffizienz. Gegenwärtig sind die Hochtechnologie der CNC-Bearbeitung mit fünf Koordinatenverbindungen und die CNC-Bearbeitungstechnologie mit drei Koordinaten weit verbreitet. Obwohl sie eine sehr wichtige Rolle spielen, gibt es auch einige unvermeidbare Einflussfaktoren. Derzeit werden bei der CNC-Bearbeitung hauptsächlich Kugelfräser, Schaftfräser und Ringfräser verwendet, da jeder Punkt im Kugelfräser nach dem Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche den gleichen Effekt hat, da die meisten Kugelfräser auf der Oberfläche verwendet werden gebogene Oberfläche. Es eignet sich sehr gut für die dreiachsige simultane CNC-Bearbeitung und die fünfachsige simultane CNC-Bearbeitung, für die fünfachsige Simultanbearbeitung sind jedoch nur Ringwerkzeuge geeignet. Obwohl CNC-Werkzeugmaschinen sehr präzise sind, gibt es dennoch viele Einflussfaktoren. Daher ist die Kontrolle und Analyse ihrer Fehler ein Schlüsselelement zur Verbesserung der Verarbeitungseffizienz.
2. Fehleranalyse komplexer Oberflächen-CNC-Bearbeitung
Die Hauptfaktoren, die Fehler bei der CNC-Bearbeitung komplexer Oberflächen verursachen, sind die geometrischen Fehler der Bearbeitungswerkzeuge, die geometrischen Bewegungsfehler zwischen den Bearbeitungsoberflächen und den Bearbeitungswerkzeugen sowie die vom Prozesssystem erzeugten Herstellungsfehler. Zu den NC-Bearbeitungsfehlern komplexer Oberflächen gehören im Allgemeinen: Werkzeugachse Fehler, die durch Schwingungen verursacht werden, und Fehler, die durch lineare Näherung verursacht werden. Im spezifischen Bearbeitungsprozess liegt das Teil mit den meisten Fehlern um die Mitte der Interpolationsunterbrechung, die sich aus dem maximalen Rotationsfehler und dem maximalen linearen Approximationsfehler zusammensetzt. Der Rotationsfehler ist der Fehler, der entsteht, wenn der Normalenvektor rotiert. Konkret handelt es sich um den Fehler, der durch den Normalenvektor während des Rotationsprozesses erzeugt wird. Die Faktoren, die die Größe des Übertragungsfehlers beeinflussen, sind die Radiusbearbeitungskompensation des Werkzeugs und die Bogenlänge der gekrümmten Oberfläche. , Die normale Krümmung der bearbeiteten Oberfläche. Der lineare Näherungsfehler wird durch die CNC-Bearbeitung komplexer Oberflächenformen etwas beeinflusst, das Bearbeitungswerkzeug hat jedoch keinen großen Einfluss. Kurz gesagt, der Radius des Werkzeugs, die Linie des Werkzeugs, die Schrittgröße und die spezifische Form der Geometrie der bearbeiteten Oberfläche führen zu entsprechenden Fehlern bei der Bearbeitung. Bei der NC-Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen hat die Interpolationssehnenlänge einen direkten Einfluss auf den linearen Approximationsfehler. Wenn der lineare Näherungsfehler reduziert werden muss, müssen die Vorschubgeschwindigkeit und der Interpolationszyklus des Werkzeugs angemessen gesteuert werden.
3. Fehlerkontrolle bei der CNC-Bearbeitung komplexer Oberflächen
(1) Kompensation des Rotationsfehlers der Werkzeugachse
Wenn bei der CNC-spezifischen Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen die bearbeitete Oberfläche eine konvexe Kurve entlang der Richtung des Schneidwerkzeugs ist, ist die Laufbahn des Schneidpunkts eine konkave Kurve. In einem solchen Fall ist der Bearbeitungsfehler relativ groß und die Summe aus dem Rotationsfehler der Werkzeugachse und dem linearen Approximationsfehler ist ebenfalls relativ groß. Wenn die Methode des Schneidens des Kontaktpunkts des Werkzeugs verwendet wird, kann der Rotationsfehler der Werkzeugwelle bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden, so dass der Gesamtfehler reduziert werden kann. Das Verschieben des Schneidpunkts A des Werkzeugs entlang der Normalenvektorrichtung der Bearbeitungsfläche zu A' wird zu einem neuen Schneidpunkt, der die Verteilung von NC-Bearbeitungsfehlern auf komplex gekrümmten Oberflächen ändern und die Bearbeitungsfehler kompensieren kann[3]. Wenn die Oberfläche bei der NC-Bearbeitung komplex gekrümmter Oberflächen eine konkave Kurve entlang der Werkzeugvorschubrichtung ist und die lineare Näherungsdifferenz 1 den Werkzeugachsenrotationsfehler n überschreitet, liegt keine Übertoleranz vor. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine Bearbeitungsfehlerkompensation zu implementieren, und die Kompensation des Rotationsfehlers der Werkzeugachse sollte in Kombination mit der spezifischen Situation auf angemessene Weise gesteuert werden.
(2) Kontrolle des linearen Approximationsfehlers
Bei der NC-Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen nähert sich eine gerade Linie der gekrümmten Oberfläche. In dieser Situation liegt ein linearer Näherungsfehler 1 vor. Insbesondere führt die Interpolationsoperation zu einem linearen Approximationsfehler 1. Im Allgemeinen kann in dieser Situation der lineare Approximationsfehler nur reduziert oder effektiv kontrolliert, aber nicht vollständig beseitigt werden. Zu den wirksamen Methoden zur Steuerung des linearen Annäherungsfehlers gehören die Steuerung der Interpolationssehnenlänge, die Steuerung der Interpolationsperiode und die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs.
Erstens: Steuerung der Interpolationsakkordlänge. Wenn sich bei der CNC-Bearbeitung die Bearbeitungsfläche nicht ändert, ist die normale Krümmung der Vorschubrichtung in der Interpolationspause ein fester Wert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Interpolationssehnenlänge der Faktor, der den linearen Approximationsfehler beeinflusst, und der lineare Approximationsfehler und Das Quadrat der Interpolationssehnenlänge ist proportional, sodass eine Reduzierung der Interpolationssehnenlänge den linearen Approximationsfehler bei der CNC-Bearbeitung verringern kann einem gewissen Grad. Wenn ≥ 1 , dann. Daher muss bei der NC-Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen die Interpolationssehnenlänge streng kontrolliert werden, damit sie innerhalb des entsprechenden Bereichs liegt, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten. Daher ist eine angemessene Verkürzung der Interpolationssehnenlänge eine wirksame Maßnahme zur Reduzierung des linearen Approximationsfehlers, was die Genauigkeit der CNC-Bearbeitung verbessern kann. Es ist jedoch zu beachten, dass es nicht unendlich verkürzt werden kann. Bei der Bearbeitung spielen die Interpolationssehnenlängenperiode des CNC-Koeffizienten und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs eine entscheidende Rolle für die Interpolationssehnenlänge [4]. Zweitens haben der Interpolationszyklus und die Vorschubgeschwindigkeit bei der spezifischen Bearbeitung gekrümmter Oberflächen einen direkten Einfluss auf die Interpolationssehnenlänge. Normalerweise kann die NC-Technologie den Interpolationszyklus einstellen bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit. Bei unveränderter Vorschubgeschwindigkeit ist die Interpolationssehnenlänge umso kleiner, je kürzer der Interpolationszyklus ist. Daher ist auch der lineare Approximationsfehler kleiner. Ähnlich gilt: Wenn sich die Interpolation nicht ändert, führt eine kleinere Vorschubgeschwindigkeit zu einer kleineren Interpolationssehnenlänge, sodass der lineare Approximationsfehler kleiner ist. Bei der Anwendung eines NC-Systems mit einer kleinen Interpolationsperiode sollte bei der NC-Bearbeitung die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs so weit wie möglich reduziert werden, damit der Fehler bei der NC-Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen verringert werden kann.
Kurz gesagt, bei der CNC-Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen treten zwangsläufig einige Fehler auf. Es ist wichtig, angemessene Methoden und Maßnahmen zur Kontrolle dieser Fehler einzusetzen, um die Fehler zu verringern und die Qualität der CNC-Bearbeitung sicherzustellen.