O mais recente progresso tecnológico e aplicação da tecnologia de torneamento CNC

Introdução: Por que a CNC está se transformando em um período de explosão tecnológica?

Impulsionada pela indústria 4.0 e pela fabricação de ponta, a tecnologia de torneamento CNC está passando por uma atualização do LeapFrog de "processamento único" para "integração inteligente". De acordo com o relatório de 2023 da International Manufacturing Technology Society (IMTS), a taxa de penetração inteligente global de equipamentos de torneamento de CNC atingiu 37%. Nos campos de peças de eixo de precisão e processamento corporal rotativo em forma de especial, a nova geração de tecnologia alcançou três grandes avanços:

• Avanço no limite de precisão : Tolerância de torneamento no nível de mícrons é compactada de ±5μm para ±0.8μm
• Crescimento exponencial de eficiência : A eficiência do processamento de fixador de liga aeroespacial de titânio é aumentada em 300%
• Integração complexa de processo : A proporção de processamento de laser de reviravolta no equipamento integrado excede 15%

Com base em 10 anos de experiência prática da fábrica e dados de iteração de tecnologia, este artigo analisa profundamente o caminho da inovação técnica e a estratégia de aplicação em nível industrial da torneamento do CNC.

Princípio técnico: quatro motores principais que impulsionam a transformação do giro CNC

1. Sistema CNC inteligente: otimização do processo em tempo real do algoritmo AI

A nova geração de sistemas CNC (como Siemens Sinumerik, Série Fanuc 30i) percebe através de chips de IA:

• Corte adaptativo : ajuste dinamicamente a velocidade (±500 rpm) e alimentação (±10%) de acordo com a dureza do material da peça
• Previsão da vida da ferramenta : Com base no sinal de emissão acústica e na análise da curva de energia, a taxa de erro é inferior a 5%
• Previsão anti-colisão : A precisão da simulação em 3D atinge 0,01 mm, evitando 99,7% do risco de malha

Dados medidos : No processamento de uma certa árvore de cames de automóveis, o sistema de IA reduziu a taxa de lascamento da ferramenta de 8% para 0,3%.

2. Tecnologia de processamento composto: torneamento integrado, moagem, chato e perfuração

O centro de torneamento de várias tarefas (MTM) alcança o seguinte através da expansão do eixo B e do eixo y:

• Todos os processos podem ser concluídos em um aperto : girando o círculo externo → mover a chaveta → perfurando o buraco inclinado → tocando no tópico
• Controle de precisão espacial : precisão da ligação ±0,005 mm, erro de ângulo <15 segundos de arco
• Adaptabilidade material : 35 Materiais podem ser processados, incluindo liga de titânio e composto de matriz cerâmica (CMC)

3. Turnagem de ultra-precisão: tecnologia de formação de superfície de nível nano

Usando o eixo de pressão estática aérea (desligamento radial <0.1μm) + ferramenta de diamante para alcançar:

• Superfície óptica : rugosidade da superfície RA 0.01μM (efeito espelhado)
• Processamento de microestrutura : girar micro-ranhura de 0,05 mm de largura (proporção de profundidade / largura 1:10)
• Estabilidade térmica : sistema de resfriamento de óleo de temperatura constante controla o aumento da temperatura da máquina -ferramenta <0,3 ℃/hora

4. Tecnologia de fabricação verde: consumo de energia e redução de resíduos

• Turnação a seco: A usinagem sem líquido de líquido é alcançada através de ferramentas revestidas super duras (Tialn+DLCs)
• Reciclagem de lascas de resíduos: a taxa de reciclagem de chip de liga de alumínio atinge 92%, e o consumo de energia de processamento é reduzido em 40%
• Twin digital: a depuração virtual reduz o desperdício de material de corte de teste em 30%

Etapas de operação: todo o processo de implementação da nova geração de tecnologia de torneamento CNC

Etapa 1 – Programação inteligente e verificação de simulação

• Integração CAD/CAM : Gere o código de linha de rosca variável por meio do MasterCam 2024
• Simulação de força de corte : Prever pico de carga da ferramenta e otimizar a curva de alimentação
• Detecção de colisão virtual : Pontos de conflito corretos automaticamente corretos

Etapa 2 – "Combinação super correspondente" de ferramenta e acessório

Seleção de ferramentas :

• Turnuras ásperas: lâmina CBN (velocidade de corte 350m/min, a vida aumentou 5 vezes)
• Turnação fina: ferramenta PCD (RA ＜ 0.2μm, adequado para ligas de cobre e alumínio)

Design de acessórios :

• Mandrel de expansão hidráulica (precisão de aperto ±0,003mm)
• Acsorção de adsorção a vácuo (deformação de peças de paredes finas ＜ 0,01mm)

Etapa 3 – Otimização dinâmica de parâmetros de processamento

• Combinação de alimentação de velocidade : Siga o princípio "espessura constante do chip" (valor q = 0,1-0,3mm²/min)
• Estratégia de supressão de vibração :
  • A velocidade do eixo evita a área crítica de ressonância (como evitar 12.000-13.500 rpm)
  • Adote o responsável pela redução de vibração de amortecimento (amplitude de vibração reduzida em 70%)
• Monitoramento em tempo real :
  • O sensor de potência detecta o desgaste da ferramenta (limiar de aviso para 115% da potência nominal)
  • O imager térmico infravermelha monitora a temperatura da peça de trabalho (desligamento automático se excedendo o limite)

Caso real: transformação industrial provocada pela implementação de tecnologia

Caso 1 – Ciclo de processamento da carroceria da válvula aeroespacial de combustível reduzida em 65%

Ponto de dor no cliente : O processo original de um corpo de válvula de motor de foguete de oxigênio-metano líquido (Material: Inconel 718) leva 32 horas, e a precisão da superfície interna é insuficiente

Solução técnica :

• Use Centro de Turning and Milling (Mazak Integrex I-500)
• Virar dura em vez de moer: a lâmina CBN gira aço endurecido com dureza HRC62
• Alimentação adaptativa: ajuste automaticamente os parâmetros de acordo com as flutuações da força de corte

Comparação de resultados :

| Índice | Processo tradicional | Nova Tecnologia Solução |

|--------------|---------------|---------------|

| Tempo de processamento | 32 horas | 11,2 horas |

| Erro de redondeza | 8μm | 1.5μm |

| Custo da ferramenta | ¥580/peça | ¥220/peça |

Caso 2 – O rendimento de torneamento artificial da articulação médica excede 99,8%

Desafio da indústria : Cobalto-cromo-molibdênio ±0,005 mm) requer 100% de efeito espelhado

Processo inovador :

• Torno ultra-precisão (Toyota Machine Ul100) com ferramenta de diamante de cristal único
• Workshop de temperatura constante (20±0,1 ℃) e base de isolamento de vibração (vibração <0.05μm)
• O sistema de medição online compensa automaticamente o desgaste da ferramenta a cada 5 peças

Feedback do cliente :

"A rugosidade da superfície aumentou a partir de RA 0.25μm a 0.03μM, e o produto passou na revisão de defeitos zero da FDA pela primeira vez ".

Caso 3 – Redução de custos de eixo de motor de veículo novo de 30%

Demanda em escala : Uma empresa de automóveis produz 500.000 eixos de motor (Material: 40crmnti) anualmente, exigindo que o custo unitário seja reduzido para ¥85

Avanço tecnológico :

• Desenvolvimento de uma unidade de torneamento dedicada: 6 tornas CNC + conexão manipuladora
• Grunadouro difícil em vez de moer: dureza da superfície HRC58-62 Turnagem direta e formação
• Controle de quebra de chip: Radius de dica de ferramenta personalizados R0.2mm, comprimento do chip <15mm

Benefícios econômicos :

• Omita o processo de moagem, o consumo de energia reduzido em 45%
• A taxa de utilização do material aumentou de 82% para 95%

Resumo e Perspectivas: Futuro inteligente e sustentável da torneamento da CNC

Gargalos técnicos atuais e estratégias de enfrentamento

1. Processamento de material de super-hard: Desenvolvimento da tecnologia de torneamento assistida a laser (aquecimento local para 800°C para suavizar o material)
2. Remuneração em tempo real no nível de mícrons: Aplicação do suporte da ferramenta de acionamento cerâmico piezoelétrico (velocidade de resposta 0,1ms)
3. Colaboração multi-máquinas: rede 5G para obter o compartilhamento de parâmetros no nível do workshop (atraso <1ms)

Direção de evolução da tecnologia nos próximos dez anos

• Projeto de processo autônomo da IA: parâmetros de material de entrada para gerar automaticamente código g otimizado
• Sistema de medição quântica: detecção on-line de tolerâncias geométricas no nível de nanômetros
• Turnação zero de emissão: Máquina-ferramenta a energia de hidrogênio entrou no estágio de teste do protótipo

Conclusão :

Quando a torneira do CNC atende à inteligência artificial e à ciência dos materiais, essa revolução da eficiência na indústria de manufatura foi além da simples iteração tecnológica e está reformulando toda a cadeia de valor de usinagem de precisão. Olhando para trás do ponto alto tecnológico de 2024, os limites de precisão e eficiência que antes eram considerados o "teto da indústria" acabarão se tornando o ponto de partida para a próxima rodada de inovação.