Análisis Integral de Mecanizado CNC: Estructura, Fabricabilidad, Precisión y Especificaciones Técnicas

Introducción

El análisis de fabricabilidad de piezas mecanizadas CNC incluye principalmente tres partes: análisis del plano de la pieza, análisis de fabricabilidad estructural y análisis de precisión y requisitos técnicos de la pieza.

(1) Análisis del Plano de la Pieza

① El método de cotación en el plano debe adaptarse a las características del mecanizado CNC. Como se muestra en Figura (A), la cotación en plano de pieza CNC debe marcarse con la misma referencia o dar directamente la dimensión de coordenadas. Este método no solo facilita la programación, sino también la coordinación mutua entre dimensiones, y favorece la unificación de referencias de diseño, proceso, medición y origen de programación. Al cotizar, los diseñadores suelen considerar más el ensamblaje y otras características de uso, por lo que a menudo usan el método de cotación dispersa parcial como en Figura (B), lo que trae inconvenientes a la disposición del proceso y al mecanizado numérico. Debido a la alta precisión del mecanizado CNC y posicionamiento repetido, las características de uso no se dañan por grandes errores acumulados. Por tanto, el método de cotación dispersa puede cambiarse a cotación por misma referencia o directamente cotar dimensión de coordenadas.

② Analizar los planos de diseño de las piezas a mecanizar, dividir las superficies mecanizadas en superficies importantes y secundarias según tolerancias dimensionales y geométricas marcadas y otra información relevante, encontrar las referencias de diseño, y luego seguir el principio de selección de referencias para determinar el dato de posicionamiento de la pieza, analizar si el bruto es conveniente para posicionamiento y sujeción, si la selección del método y puntos de sujeción obstaculizará el movimiento de la herramienta, si la deformación de sujeción afecta la calidad de mecanizado, etc. Proporcionar base para posicionamiento, instalación y diseño de utillaje.

③ Las condiciones (tangencia, intersección, perpendicularidad, paralelismo) de los elementos geométricos (puntos, líneas, superficies) que constituyen el contorno de la pieza son base importante para la programación CNC. En programación manual, se deben calcular coordenadas de cada nodo según estas condiciones; en automática, todos los elementos geométricos deben definirse según estas condiciones. Si alguna condición no es clara, la programación no será posible. Por tanto, al analizar planos, hay que verificar si las condiciones dadas de elementos geométricos son suficientes, y resolver problemas consultando al diseñador a tiempo.

(2) Análisis de Fabricabilidad Estructural de las Piezas

① Las cavidades internas y formas de las piezas deben adoptar tipos y tamaños geométricos uniformes en la medida de lo posible, para reducir especificaciones de herramientas y número de cambios, facilitar programación y mejorar eficiencia.

② El tamaño del radio de filete del surco interno determina el diámetro de la herramienta, por lo que el radio de filete no debe ser demasiado pequeño. Para las piezas mostradas, la calidad de su estructura y fabricabilidad se relaciona con factores como altura del contorno mecanizado y tamaño del radio de arco de esquina. Figura (b) comparada con (a): el radio de arco R es grande, permitiendo usar fresa de mayor diámetro; al mecanizar plano, el número de pasadas también se reduce, y la calidad de superficie será mejor, por tanto la fabricabilidad es mejor. Por el contrario, la fabricabilidad es pobre. Generalmente, cuando R < 0,2H (H es la altura máxima de la superficie de contorno a mecanizar), se puede juzgar que la fabricabilidad de esa parte no es buena.

③ Al fresar el fondo del surco, el radio de filete del fondo r no debe ser demasiado grande. Como se muestra, el diámetro máximo de contacto entre la cara de la fresa y el plano de fresado es d = D - 2r (D es diámetro de la fresa). Si D es constante, cuanto mayor sea r, menor será el área de la cara de fresado. Peor capacidad planar, menor eficiencia, peor fabricabilidad. Cuando r alcanza cierto nivel, incluso se necesita fresa de bola, lo que debe evitarse en la medida de lo posible.

④ En la medida de lo posible, el mecanizado de todas las superficies mecanizables debe completarse en una sola sujeción. Para ello, debe seleccionarse un método de posicionamiento que facilite el mecanizado de cada superficie; si se requiere segunda sujeción, debe adoptarse posicionamiento por referencia unificada. Si no hay referencia unificada en mecanizado CNC, errores de posicionamiento ocurrirán por la reinstalación de la pieza, haciendo inconsistentes las posiciones y dimensiones de contorno en las dos caras tras mecanizado. Por tanto, para asegurar precisión de posición relativa tras segunda sujeción, debe usarse referencia de posicionamiento unificada.

(3) Análisis de Precisión y Requisitos Técnicos de las Piezas

1) Analizar si la precisión y diversos requisitos técnicos son completos y razonables. Para superficies mecanizadas por torneado CNC, los requisitos de precisión deben ser lo más consistentes posible, para que la herramienta final pueda procesar continuamente.

2) Analizar si la precisión de mecanizado CNC en el proceso puede cumplir los requisitos del plano. Prestar atención a dejar suficiente exceso de mecanizado para procesos posteriores.

3) Identificar superficies con mayor precisión de posición en el plano, y determinar si pueden completarse en una sola instalación.

4) Para superficies o superficies simétricas que requieren alta rugosidad superficial, determinar usar la función de velocidad de corte constante para el corte.