Cet article traite des applications pratiques et de la conception du positionnement pour les montages des centres d'usinage CNC. Il traite de la fixation pneumatique, des montages dédiés à l'usinage des trous radiaux des pompes à piston, des montages pour fraises à maïs, de la fixation des corps de cylindres d'étriers de frein, de la comparaison des schémas de positionnement, de la déformation de l'usinage et des tendances en matière de développement des montages. Cet article est destiné à la conception de montages CNC, à l'usinage de pièces automobiles, à la fabrication de composants hydrauliques et aux environnements de production de précision qui exigent un positionnement répétable, un serrage fiable et l'intégration des processus. Il aborde également le développement de montages orientés vers l'automatisation et le maintien intelligent de l'outil de travail.
Les dispositifs de fixation des centres d'usinage CNC font plus que maintenir une pièce à usiner. Ils influencent l'efficacité de la production, la précision du positionnement, la stabilité de l'usinage et la capacité d'automatisation. Pour les pièces complexes qui nécessitent plusieurs opérations en une seule fois, la structure de la fixation et la conception du positionnement sont particulièrement importantes.
Les montages pneumatiques sont des outils efficaces pour améliorer la productivité des centres d'usinage. Le positionnement et le serrage sont les tâches essentielles de la conception des montages pneumatiques, et le serrage est particulièrement important. L'air comprimé étant élastique, le concepteur de l'outillage doit comparer la force de serrage à la force de coupe pour s'assurer que la pièce reste stable pendant l'usinage.
Le dispositif pneumatique doit également tenir compte des conditions anormales telles qu'une perte soudaine de puissance ou une panne d'alimentation en air. Si ces situations ne sont pas prises en compte, il peut en résulter une collision de l'outil, un endommagement du dispositif ou un desserrage de la pièce.
Pour les pièces simples, un seul dispositif peut serrer plusieurs pièces en même temps. Pour les processus complexes, la commande PLC peut faire tourner ou déplacer la pièce automatiquement et fonctionner avec un changement d'outil automatique pour permettre un usinage multi-opérations continu. Lorsque le dispositif de fixation, la machine-outil et le robot communiquent et se coordonnent, l'usinage sans personnel devient plus pratique et favorise la fabrication intelligente.
Une pompe à piston utilise des pistons alternatifs à l'intérieur d'un corps de cylindre pour faire entrer et sortir l'huile. Sa structure est complexe et les exigences en matière d'usinage sont élevées. L'usinage des trous radiaux nécessite généralement un dispositif de fixation spécifique pour obtenir une production efficace et stable.
Un dispositif d'usinage de trous radiaux peut utiliser deux stations avec le soutien d'une plaque de pont, d'une tête d'indexage et d'une contre-pointe. Une extrémité de la plaque de pont est montée sur la tête d'indexation, tandis que l'autre extrémité est soutenue par la contre-pointe. Cet agencement utilise efficacement l'espace de la machine et permet à une petite table de travail d'usiner une pièce complexe.
Une fois que la tête d'indexation fait tourner la plaque de pont, il est possible d'usiner des trous radiaux à différents angles en une seule opération. Le serrage hydraulique, la détection de l'étanchéité à l'air, le support flottant et les goupilles de positionnement peuvent être combinés pour améliorer la stabilité du serrage et la précision de l'usinage.
Une fraise à maïs, également connue sous le nom de fraise à écailles, possède des structures de coupe en spirale denses et convient à l'enlèvement de matière lourd sur les machines à commande numérique. Elle est souvent utilisée pour les composites tels que la fibre de carbone, le Kevlar et la fibre de verre, et elle est également utile pour les grandes pièces et l'usinage brut des moules.
Lors de la conception d'un montage dédié à une fraise à maïs, le point de référence doit être choisi en fonction de la précision de l'usinage et des exigences de serrage. La conception doit respecter les principes de coïncidence et d'unification des points de référence. Des blocs de positionnement coniques, des fentes, des vis et des écrous peuvent être utilisés pour limiter les degrés de liberté de la pièce, assurer un positionnement stable et faciliter l'installation et le retrait.
Le corps du cylindre de l'étrier de frein utilisé dans les freins à disque automobiles a une structure complexe. Il peut comprendre des alésages de cylindre, des orifices, des surfaces de montage, des trous de goupille de guidage, des trous d'aération, des trous d'huile, des filetages internes et plusieurs caractéristiques de rainurage. Le processus d'usinage peut comprendre le fraisage, le perçage, l'alésage et le taraudage.
Le processus d'usinage pour ce type de pièce peut être divisé entre les centres d'usinage verticaux et horizontaux. Un centre d'usinage vertical peut usiner la grande surface de l'arc, l'alésage du cylindre, l'orifice, la face de la bride et les trous de montage. Un centre d'usinage horizontal peut usiner le bossage plat de la face arrière, les trous de montage, les trous d'aération et les trous d'huile.
Le processus de fabrication du corps du cylindre de l'étrier de frein peut comprendre deux opérations principales sur le centre d'usinage. En utilisant le centre d'usinage vertical comme exemple, le parcours peut comprendre le fraisage de la face arrière, le fraisage du bossage de montage, le chanfreinage du bossage, le fraisage de la rainure du soufflet, le pré-perçage et l'alésage des trous de montage du manchon, le perçage et le taraudage des trous filetés, l'usinage des caractéristiques des trous d'huile et le perçage ou le taraudage des trous d'aération.
Ces opérations montrent pourquoi la conception des montages doit prendre en charge des caractéristiques multiples, une localisation fiable des pièces et un serrage stable pour plusieurs méthodes de coupe.
Pour les opérations de centre d'usinage vertical sur un corps de cylindre d'étrier de frein, le schéma de positionnement doit être comparé sur la base des éléments de localisation, de la difficulté de serrage, de l'erreur de décalage du point de référence, de l'erreur de déplacement du point de référence et de la déformation de l'usinage.
Ce schéma permet d'utiliser deux petits plans pour localiser les faces d'extrémité du même côté des trous de la broche de guidage, avec une courte broche cylindrique et une courte broche en forme de diamant pour la localisation. Cette structure est relativement simple, mais la région centrale peut ne pas être soutenue. Sous l'effet de la force de coupe, elle peut produire une déformation plus importante.
Le deuxième schéma peut utiliser l'alésage du cylindre comme principale zone de localisation, avec une goupille cylindrique courte plus grande pour le support et une goupille en diamant longue pour restreindre un autre degré de liberté. Bien que la précision théorique des deux schémas soit similaire, le deuxième schéma offre un meilleur soutien à la région centrale du corps du cylindre et peut réduire les déformations dues à l'usinage.
Les dispositifs de fixation des centres d'usinage CNC évoluent vers la flexibilité, la précision, la normalisation et l'intelligence. Les montages traditionnels conviennent mieux au chargement et au déchargement manuels et ne peuvent pas répondre entièrement aux exigences de l'automatisation. Les robots peuvent effectuer un prépositionnement de base, mais l'emplacement précis final dépend toujours du dispositif de fixation.
Les montages modernes abandonnent progressivement les systèmes d'entraînement hydrauliques et pneumatiques au profit de systèmes mécatroniques. Ils peuvent intégrer le contrôle de la force de serrage, la compensation et la surveillance dynamique. Les montages à changement rapide au point zéro, la palettisation, les montages intégrés au processus et les combinaisons de montages et de robots sont de plus en plus utilisés dans la fabrication multi-opérations et en grande série.
La conception des montages des centres d'usinage CNC doit trouver un équilibre entre la précision du positionnement, la fiabilité du serrage, la déformation de la pièce, l'intégration du processus et les exigences en matière d'automatisation. Une fixation bien conçue améliore la précision de l'usinage, réduit le temps de préparation et augmente l'efficacité globale de la production.
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