加工工程における熱変形を最小限に抑えるために、カムを使用する方法

加工における熱変形の理解

切削プロセスによって発生する熱がワークピースとツールが不均等に拡大する原因で、寸法の不正確さと表面仕上げ不良につながるとき、加工中の熱変形が起こります。熱の第一次源は、切削加工のツールチップインターフェイスとプラスチック変形で摩擦です。切削速度と供給率が増加するので、熱負荷を発生させます。高精度なアプリケーションでは、熱膨張の少ないミクロンでさえ、許容の部分をプッシュすることができます。材料熱伝導、ツール、コメトリクス、冷却剤、および熱伝導性が、これらの熱的性能を蓄積する方法は、これらの技術は、これらの技術は、どのように、その性能を向上します。

CAMソフトウェアが熱効果を緩和する方法

現代のCAMシステムは、熱生成と分布を制御するために特別に設計された機能のスイートを提供します。切断を開始する前に材料除去プロセスをシミュレートすることにより、オペレータは潜在的なホットスポットを特定し、それに応じて戦略を調整することができます。主な機能には、リアルタイム切断条件分析、ツールエンゲージメント制御、クーラントシミュレーション、およびfinite要素分析(FEA)との統合が含まれます。次のセクションでは、熱変形を最小限に抑えるために最も効果的なCAM-drivenアプローチを詳しく説明します。

1. CAMによる最適化された切断変数

熱成長に対する防衛の最初のラインは正しい切断パラメータを設定しています。 CAMソフトウェアは、推奨速度、フィード、および切削深さを計算することができます。ツール材料、ワークピース材料、および機械特性に基づいて。放射状のエンゲージメント(ステップオーバー)を下げ、カットのより小さい深さを使用して、直接歯当たりの熱を削減します。しかし、単に減速は、生産性を傷つけることができます。代わりに、CAMは、チップが過剰な摩擦を避けるために十分な光をロードする材料除去率を維持しながら、バランスの取れたパラメータを有効にします。現代のCAMは、チップが自動的に調整されるようにチップシステムが、材料の量を削減します。

2. 高度なツールパス戦略

Toolpath 幾何学は熱生成に顕著な効果をもたらします。従来の線形工具パスは頻繁に 1 つの区域で、集中する熱で膨張する用具を引き起こします。 trochoidal の製粉、適応的清算のような CAM の生成された作戦および皮の製粉は用具の移動を保ち、一定した婚約の角度を維持します。トロチダルの製粉は、特に、熱の蓄積を減らし、熱の蓄積を熱することによって減らすことはおよび熱伝達を割り当てる欠陥の切断を割り当てます。用具は、これらの用具を左の切断の力によって減らします。用具の切断の強さを妨げて下さい。

3. クーラントシミュレーションと応用計画

クーラントは機械に物理的に応用されているが、CAMソフトウェアはクーラントの配送をシミュレートし、その有効性を予測することができます。スピンドル、スルーツールクーラント、および洪水/エクストリーム-圧力(EP)添加剤を介して高圧クーラントは、流体が切断ゾーンに到達するために、すべてのモデル化することができます。 CAMは、ツールパスをより良いクーラントアクセスを可能にするために計画することができます。例えば、ツールがディープキャビティを貫通しなければならないときにプランジを使用して、ヘリウムエントリを使用して、ミストを加熱し、最適な温度調節、湿気を低減することができます。 CAMは、冷却剤、冷却剤、または冷却剤の除去を低減することができます。

4. CAMの熱補償

完璧な切断条件でも、一部の熱は残ります。 CAMソフトウェアは、予測拡張モデルをツールパスに適用することで熱補償を組み込むことができます。例えば、ワークピースが熱浸による特定の領域で0.02 mmを成長させることが期待されている場合、CAMは、その量でツールパスをオフセットして、部品が正しいサイズで終わるようにすることができます。このアプローチは、プロセスのプロービングと温度監視と組み合わせると最適です。多くのCAMシステムは、このフィードを正確に調整する「熱誤差補正モジュール」を提供し、この速度は、より正確な速度に依存します。

5. 有限要素分析(FEA)の統合

重要な部品では、CAM-Integraated FEAは、完全な熱機械シミュレーションを可能にします。ソフトウェアは、ワークの幾何学的、ツールパス、切断力、および冷却剤アプリケーションをモデル化し、加工サイクル全体を通して温度分布を予測します。このフィードバックにより、エンジニアは熱変形が許容範囲外で機能を押す可能性があり、その後、ツールパスを変更したり、部品を冷却させるためのdwellサイクルを追加したりすることができます。また、FIAは、荒加工後の残留応力緩和をシミュレートすることができ、それはしばしば、それは、それが事実上の切断された部品とFAR-CAM-FAR-を切断する要因を低減することができます。

CAMを使用して熱変形を制御するためのベストプラクティスと実用的なヒント

[]一定のエンゲージメントツールパスを使用します:[フルスロットまたはディープラジアルカットを避けます。トロコダイアルフライスや適応粗い荒加工のような戦略は、一貫した角度(通常、放射状の関与のツール径の10〜30%)で従事しているツールを維持します。
[] 平面粗く仕上げられたシーケンス:[ 複数のパスで粗く実行します。均一な許容を残す特定のツールパス(例えば、0.5〜1 mm)。部分を粗く仕上げる間冷却することを可能にする、または急速な空気のブラストサイクルをプログラミングします。
適切なクーラント戦略を選択します。 低い熱伝導(チタンなど)の材料のために、高圧力、スルーツール冷却剤を使用します。アルミニウムの場合、耐水クーラントは頻繁に十分ですが、継続的に指示する必要があります。乾いたスポットを避けるためにCAMのクーラントカバレッジを模倣します。
モニターツールウェア:[]CAMは、ツールの使用状況を追跡し、特定のサイクルの後に交換をお勧めすることができます。鈍いツールは大幅により多くの熱を発生させます。動的スケジューリングのためのCAMに機械からツールライフデータを統合します。
予測温度モデル:[] を使用。 FEA なしでも、多くのCAM パッケージは、温度上昇を空中式を使用してカットします。冷却休憩前に、ゾーンごとに最大切断時間を設定するために、それらの番号を使用してください。
[]オリエンテーションとフィクスチャーシミュレーション:[[CAMは、ワークピースとフィクスチャのクランプをモデル化することができます。熱膨張をシミュレートすることにより、部品がフィクスチャやシフトを解除するかどうかを見ることができます。部品が熱平衡に達したときに、最後の最も敏感な領域をカットするためにツールパスを調整します。
ポストプロセス熱フィードバック:[]]モダンCNCマシンは温度センサーデータを出力することができます。適応フィードレートオーバーライド用のCAMに接続します。スピンドルモータの温度または冷却温度が閾値を超えて上昇すると、CAM-生成NCプログラムは、条件付きフィード削減を含みます。

素材の特定検討

アルミ

アルミは熱伝導率が高いだけでなく、熱膨張率が高い。薄壁アルミニウム部品は熱からの歪みに特に傾向があります。アルミニウムのためのCAM戦略は、小さな放射状の関与と高スピンドル速度で小径の粗大な粗大化を支持してチップを小さく保つ必要があります。洪水クーラントは必須です。ツール出口で熱発生を減らすためにクライミングを使用してください。

鋼鉄およびステンレス鋼

スチールはアルミニウムよりも熱伝導率が低下しているため、切断ゾーンの近くで熱が集中しています。 CAMは、ツールが冷やしてから再入力できるように、安定した角度で従事しているツールを維持する必要があります。可変ヘリックスツールを使用して、可能なときにスループットクーラントを適用します。ステンレススチールの場合、フィード率を減らし、作業硬化を避けるために高圧クーラントを使用して、それ自体は追加の熱を発生させます。

チタンおよび高温度合金

熱伝導性が低く、熱伝導性が悪いため、これらの材料は熱蓄積のために好奇心です。 CAMは、非常に保存性放射状の関与(ツール径の5〜10%)と非常に高い冷却剤の圧力を使用する必要があります。トロコジダルツールパスは理想的です。 CAMは、切断なしで熱を生成する摩擦を避けるために最小チップ厚さを強制する必要があります。事前ドリル初期エントリポイントは、突然の関与を減らします。

さらなる読書のための外部リソース

理解を深めるためには、以下の権限源を参照してください。

コンテンツ

熱変形は、精密加工における常駐リスクですが、それは不可能な課題ではありません。パラメーターの最適化と高度なツールパスから、冷却剤のシミュレーションとFEAの統合に至るまで、現代のCAMソフトウェアの完全な機能を採用することにより、メーカーは熱関連のエラーを大幅に削減することができます。重要なことは、単なるツールパスジェネレータとしてCAMを処理し、代わりに、包括的な熱管理システムとして使用することではありません。厳格な材料 - 特定の戦略と最高のプラクティスと組み合わせると、CAMは、より短いレベルの変形速度を調節することを可能にします。 CAMは、より短い時間と短時間で、より短い時間で、より短い時間で、より短い時間で調整することができます。