Questo articolo illustra le applicazioni pratiche e la progettazione del posizionamento delle attrezzature per centri di lavoro CNC. L'articolo tratta dell'attrezzaggio pneumatico, delle attrezzature dedicate alla lavorazione dei fori radiali delle pompe a stantuffo, delle attrezzature per le frese a mais, dell'attrezzaggio dei cilindri delle pinze dei freni, del confronto tra gli schemi di posizionamento, delle deformazioni di lavorazione e delle tendenze di sviluppo delle attrezzature. L'articolo è adatto alla progettazione di attrezzature CNC, alla lavorazione di componenti automobilistici, alla produzione di componenti idraulici e agli ambienti di produzione di precisione in cui sono richiesti un posizionamento ripetibile, un serraggio affidabile e l'integrazione del processo. L'articolo affronta anche il tema dello sviluppo di attrezzature orientate all'automazione e del workholding intelligente.
Le attrezzature per centri di lavoro CNC non si limitano a contenere un pezzo. Incidono sull'efficienza della produzione, sulla precisione del posizionamento, sulla stabilità della lavorazione e sulla capacità di automazione. Per i pezzi complessi che richiedono più operazioni in un'unica configurazione, la struttura dell'attrezzatura e la progettazione del posizionamento sono particolarmente importanti.
Le attrezzature pneumatiche sono strumenti efficaci per migliorare la produttività dei centri di lavoro. Il posizionamento e il bloccaggio sono i compiti principali nella progettazione di attrezzature pneumatiche, e il bloccaggio è particolarmente importante. Poiché l'aria compressa è elastica, il progettista dell'attrezzatura deve confrontare la forza di serraggio con la forza di taglio per garantire che il pezzo rimanga stabile durante la lavorazione.
L'attrezzatura pneumatica deve anche tenere conto di condizioni anomale, come un'improvvisa perdita di potenza o un'interruzione dell'alimentazione dell'aria. Se non si tiene conto di queste situazioni, il risultato può essere la collisione dell'utensile, il danneggiamento dell'attrezzatura o l'allentamento del pezzo.
Per i pezzi semplici, un'attrezzatura può bloccare più pezzi contemporaneamente. Per i processi complessi, il controllo PLC può ruotare o spostare automaticamente il pezzo e lavorare con il cambio utensile automatico per supportare la lavorazione multi-operazione continua. Quando l'attrezzatura, la macchina utensile e il robot comunicano e si coordinano tra loro, la lavorazione non presidiata diventa più pratica e supporta la produzione intelligente.
Una pompa a stantuffo utilizza stantuffi alternativi all'interno di un corpo cilindrico per spostare l'olio in entrata e in uscita. La sua struttura è complessa e i requisiti di lavorazione sono elevati. La lavorazione dei fori radiali richiede solitamente un'attrezzatura dedicata per ottenere una produzione efficiente e stabile.
Un'attrezzatura per la lavorazione di fori radiali può utilizzare due stazioni con il supporto di una piastra a ponte, una testa di indexaggio e una contropunta. Un'estremità della piastra a ponte è montata sulla testa di indexaggio, mentre l'altra estremità è supportata dalla contropunta. Questa disposizione utilizza lo spazio della macchina in modo efficiente e consente di lavorare un pezzo complesso su una tavola di lavoro piccola.
Dopo che la testa di indexaggio ruota la piastra a ponte, è possibile lavorare fori radiali con diverse angolazioni in un'unica configurazione. Il bloccaggio idraulico, il rilevamento dell'ermeticità, il supporto flottante e i perni di posizionamento possono essere combinati per migliorare la stabilità del bloccaggio e la precisione della lavorazione.
La fresa a mais, nota anche come fresa a scaglie, ha una struttura di taglio a spirale densa ed è adatta alla rimozione di materiale pesante sulle macchine CNC. Viene spesso utilizzata per materiali compositi come la fibra di carbonio, il kevlar e la fibra di vetro ed è utile anche per pezzi di grandi dimensioni e per la lavorazione di stampi grezzi.
Quando si progetta un'attrezzatura dedicata per una fresa per mais, l'origine di posizionamento deve essere selezionata in base alla precisione di lavorazione e ai requisiti di serraggio. La progettazione deve seguire i principi di coincidenza e unificazione delle origini. Per limitare i gradi di libertà del pezzo, garantire una posizione stabile e agevolare l'installazione e la rimozione, si possono utilizzare blocchi di posizionamento conici, scanalature, viti e dadi.
Il corpo del cilindro della pinza freno utilizzata nei freni a disco automobilistici ha una struttura complessa. Può includere fori del cilindro, porte, superfici di montaggio, fori per i perni di guida, fori di sfiato, fori per l'olio, filettature interne e diverse scanalature. Il processo di lavorazione può comprendere fresatura, foratura, alesatura e maschiatura.
Il processo di lavorazione di questo tipo di pezzi può essere suddiviso tra centri di lavoro verticali e orizzontali. Un centro di lavoro verticale può lavorare la superficie dell'arco grande, l'alesaggio del cilindro, la bocca, la faccia della flangia e i fori di montaggio. Un centro di lavoro orizzontale può lavorare il raccordo piatto sul lato opposto, i fori di montaggio, i fori di sfiato e i fori dell'olio.
Il processo di lavorazione del corpo del cilindro della pinza del freno può includere due operazioni principali del centro di lavoro. Utilizzando il centro di lavoro verticale come esempio, il percorso può includere la fresatura della faccia di coda, la fresatura della boccola di montaggio, la smussatura della boccola, la fresatura della scanalatura di avvio, la preforatura e l'alesatura dei fori di montaggio del manicotto, la foratura e la maschiatura dei fori filettati, la lavorazione delle caratteristiche del foro dell'olio e la foratura o maschiatura dei fori di sfiato.
Queste operazioni dimostrano perché la progettazione delle attrezzature deve supportare più funzioni, una localizzazione affidabile dei pezzi e un serraggio stabile con diversi metodi di taglio.
Per le operazioni di centro di lavoro verticale su un corpo cilindro di pinza freno, lo schema di posizionamento deve essere confrontato in base agli elementi di localizzazione, alla difficoltà di serraggio, all'errore di mancata corrispondenza dell'origine, all'errore di spostamento dell'origine e alla deformazione di lavorazione.
Lo schema prevede l'utilizzo di due piccoli piani per localizzare le facce terminali dello stesso lato dei fori dei perni di guida, con un perno cilindrico corto e un perno a diamante corto per la localizzazione. Questa struttura è relativamente semplice, ma la regione centrale potrebbe non essere supportata. Sotto la forza di taglio, può produrre una maggiore deformazione.
Lo schema due può utilizzare l'alesaggio del cilindro come area di localizzazione principale, con un perno cilindrico corto più grande per il supporto e un perno lungo a diamante per limitare un altro grado di libertà. Sebbene l'accuratezza teorica dei due schemi possa essere simile, lo schema due offre un supporto migliore alla regione centrale del corpo del cilindro e può ridurre la deformazione di lavorazione.
Le attrezzature per centri di lavoro CNC si stanno sviluppando verso la flessibilità, la precisione, la standardizzazione e l'intelligenza. Le attrezzature tradizionali sono più adatte al carico e allo scarico manuale e non possono soddisfare completamente i requisiti di automazione. I robot possono completare il preposizionamento di base, ma la posizione finale precisa dipende ancora dall'attrezzatura.
Le attrezzature moderne stanno gradualmente passando dai sistemi di azionamento idraulici e pneumatici ai sistemi meccatronici. Possono integrare il controllo della forza di serraggio, la compensazione e il monitoraggio dinamico. Le attrezzature a cambio rapido a punto zero, l'attrezzaggio pallettizzato, le attrezzature integrate nel processo e le combinazioni attrezzatura-robot sono sempre più utilizzate nella produzione multi-operativa e in grandi volumi.
La progettazione di attrezzature per centri di lavoro CNC deve bilanciare precisione di posizionamento, affidabilità di serraggio, deformazione del pezzo, integrazione del processo e requisiti di automazione. Un'attrezzatura ben progettata migliora l'accuratezza della lavorazione, riduce i tempi di impostazione e aumenta l'efficienza produttiva complessiva.
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