Плъзгащата седалка на напречната греда е ключов компонент на машинния инструмент, характеризиращ се със сложна структура и различни видове. Всеки интерфейс на плъзгащата седалка на напречната греда съответства директно на точките на свързване на напречната греда. Въпреки това, когато се преминава от петосен универсален плъзгач към петосен тежкотоварен режещ плъзгач, промените настъпват едновременно в основата на плъзгача на напречната греда, напречната греда и основата на водещата релса. Преди, за да отговорят на изискванията на пазара, големите компоненти трябваше да бъдат препроектирани, което доведе до дълги срокове за изпълнение, високи разходи и лоша взаимозаменяемост.
За да се реши този проблем, е проектирана нова структура на плъзгаща седалка на напречна греда, за да поддържа същия външен размер на интерфейса като универсалния интерфейс. Това позволява монтирането на петосния плъзгач за тежко рязане, без да се налагат промени в напречната греда или други големи структурни компоненти, като същевременно се удовлетворяват изискванията за твърдост. Освен това, подобренията в технологията на обработка са подобрили точността на производството на плъзгащата седалка на напречната греда. Този тип структурна оптимизация, заедно със свързаните с нея методи за обработка, се препоръчва за популяризиране и приложение в индустрията.
1. Въведение
Добре известно е, че размерът на мощността и въртящия момент влияе върху формата на монтажното напречно сечение на петосна глава. Седалката на плъзгача на гредата, която е оборудвана с универсален петосен плъзгач, може да бъде свързана към универсалната модулна греда чрез линейна релса. Въпреки това, напречното сечение на инсталацията за петосен режещ плъзгач с висока мощност и голям въртящ момент е с над 30% по-голям от този на конвенционален универсален плъзгач.
В резултат на това са необходими подобрения в дизайна на седалката на плъзгача на гредата. Ключово нововъведение в този редизайн е възможността за споделяне на една и съща греда със седалката на плъзгача на лъча на универсалния петосен плъзгач. Този подход улеснява изграждането на модулна платформа. В допълнение, той подобрява общата твърдост до известна степен, съкращава производствения цикъл, значително намалява производствените разходи и позволява по-добро адаптиране към пазарните промени.
Въведение в структурата на конвенционалната плъзгаща седалка от партиден тип
Конвенционалната система с пет оси се състои основно от големи компоненти като работна маса, седалка на водеща релса, греда, седалка на плъзгача на греда и петосен плъзгач. Тази дискусия се фокусира върху основната структура на седалката на плъзгача на гредата, както е илюстрирано на Фигура 1. Двата комплекта седалки на плъзгача на греда са симетрични и се състоят от горна, средна и долна опорни плочи, възлизащи на общо осем компонента. Тези симетрични плъзгащи седалки на греда са обърнати една към друга и затягат опорните плочи заедно, което води до седалка на плъзгаща греда с форма на „уста“ с обхващаща структура (вижте изгледа отгоре на Фигура 1). Размерите, посочени в основния изглед, представляват посоката на движение на гредата, докато размерите в левия изглед са критични за връзката с гредата и трябва да се придържат към специфични допустими отклонения.
От гледна точка на индивидуална плъзгаща седалка на греда, за да се улесни обработката, горните и долните шест групи от повърхности за свързване на плъзгачи в кръстовището на формата "I" - с широка горна част и тясна среда - са концентрирани върху една обработваща повърхност. Тази подредба гарантира, че различни размерни и геометрични точности могат да бъдат постигнати чрез фина обработка. Горната, средната и долната група опорни плочи служат само като структурна опора, което ги прави прости и практични. Размерите на напречното сечение на плъзгача с пет оси, проектиран с конвенционалната обгръщаща структура, в момента са 420 mm × 420 mm. Освен това могат да възникнат грешки по време на обработката и сглобяването на петосния плъзгач. За да се приспособят окончателните настройки, горната, средната и долната опорна плоча трябва да поддържат празнини в затворено положение, които впоследствие се запълват с леене под налягане, за да се създаде закалена структура със затворен контур. Тези настройки могат да доведат до грешки, особено в обгръщащата плъзгаща седалка на напречната греда, както е показано на Фигура 1. Двата специфични размера от 1050 mm и 750 mm са от решаващо значение за свързване с напречната греда.
Съгласно принципите на модулния дизайн, тези размери не могат да бъдат променяни, за да се запази съвместимостта, което индиректно ограничава разширяването и адаптивността на седалката на плъзгача на напречната греда. Въпреки че тази конфигурация може временно да отговори на изискванията на клиентите на определени пазари, тя не отговаря на бързо развиващите се нужди на пазара днес.
Предимства на иновативната структура и технология на обработка
3.1 Въведение в иновативната структура
Насърчаването на пазарните приложения предостави на хората по-задълбочено разбиране на аерокосмическата обработка. Нарастващото търсене на висок въртящ момент и висока мощност в специфични детайли за обработка предизвика нова тенденция в индустрията. В отговор на това търсене беше разработена нова плъзгаща седалка с напречна греда, предназначена за използване с глава с пет оси и с по-голямо напречно сечение. Основната цел на този дизайн е да отговори на предизвикателствата, свързани с тежки процеси на рязане, изискващи висок въртящ момент и мощност.
Иновативната структура на тази нова плъзгаща седалка на напречна греда е илюстрирана на Фигура 2. Тя се категоризира подобно на универсална пързалка и се състои от два комплекта симетрични плъзгащи седалки на напречна греда, заедно с два комплекта горни, средни и долни опорни плочи, всички образуващи цялостна обхващаща тип структура.
Ключова разлика между новия дизайн и традиционния модел се крие в ориентацията на плъзгащата седалка на напречната греда и опорните плочи, които са завъртяни на 90° в сравнение с конвенционалните дизайни. При традиционните плъзгащи седалки с напречна греда опорните плочи служат главно за поддържаща функция. Новата структура обаче интегрира монтажни повърхности на плъзгача върху горната и долната опорна плоча на плъзгащата седалка на напречната греда, създавайки разделена структура за разлика от тази на конвенционалния модел. Този дизайн позволява фина настройка и настройка на горните и долните свързващи повърхности на плъзгача, за да се гарантира, че те са в една равнина с повърхността на свързване на плъзгача върху опората на плъзгача на напречната греда.
Основната конструкция сега се състои от два комплекта симетрични плъзгащи седалки с напречна греда, като горната, средната и долната опорна плоча са подредени във формата на буквата "T", с по-широка горна част и по-тясна долна част. Размерите от 1160 mm и 1200 mm от лявата страна на фигура 2 се простират в посоката на движение на напречната греда, докато ключовите общи размери от 1050 mm и 750 mm остават в съответствие с тези на конвенционалната плъзгаща седалка на напречната греда.
Този дизайн позволява на новата плъзгаща седалка на напречната греда да споделя напълно същата отворена напречна греда като конвенционалната версия. Патентованият процес, използван за тази нова седалка на плъзгача на напречната греда, включва запълване и втвърдяване на празнината между опорната плоча и седалката на плъзгача на напречната греда с помощта на леене под налягане, като по този начин се образува интегрална обхващаща структура, която може да поеме 600 mm x 600 mm петосен режещ плъзгач с тежка натовареност .
Както е показано в изгледа отляво на Фигура 2, горната и долната свързващи повърхности на плъзгача върху гнездото на плъзгача на напречната греда, която закрепва петосния режещ плъзгач за тежък режим на работа, създават разделена структура. Поради потенциални грешки при обработката повърхността за позициониране на плъзгача и други аспекти на размерите и геометричната точност може да не лежат в една и съща хоризонтална равнина, което усложнява обработката. В светлината на това са въведени подходящи подобрения на процеса, за да се осигури квалифицирана точност на сглобяване за тази разделена структура.
3.2 Описание на процеса на копланарно смилане
Полуобработката на седалката на плъзгача с една греда се завършва с прецизна фреза, като се оставя само довършителната добавка. Това трябва да бъде обяснено тук и само финалното шлайфане е обяснено подробно. Специфичният процес на смилане е описан по-долу.
1) Две симетрични плъзгащи седалки на греди са обект на еталонно шлайфане на една част. Инструментът е илюстриран на Фигура 3. Завършващата повърхност, наричана повърхност А, служи като повърхност за позициониране и се затяга към мелницата на водещата релса. Референтната опорна повърхност B и референтната повърхност C на процеса се шлифоват, за да се гарантира, че тяхната размерна и геометрична точност отговаря на изискванията, посочени в чертежа.
2) За да се справим с предизвикателството за обработка на некомпланарната грешка в структурата, спомената по-горе, ние специално проектирахме четири блокови инструмента с еднаква височина с фиксирана опора и два блокови инструмента с еднаква височина на долната опора. Стойността от 300 mm е от решаващо значение за равни измервания на височина и трябва да се обработва съгласно спецификациите, предоставени в чертежа, за да се осигури еднаква височина. Това е илюстрирано на фигура 4.
3) Два комплекта симетрични плъзгащи седалки на греди са захванати заедно лице в лице с помощта на специални инструменти (вижте Фигура 5). Четири комплекта фиксирани опорни блокове с еднаква височина са свързани към плъзгащите седалки на гредата през техните монтажни отвори. Освен това, два комплекта долни опорни блокове с еднаква височина са калибрирани и фиксирани във връзка с еталонната опорна повърхност B и еталонната повърхност на процеса C. Тази настройка гарантира, че и двата комплекта симетрични плъзгащи седалки на греда са позиционирани на еднаква височина спрямо опорна повърхност B, докато референтната повърхност на процеса C се използва за проверка дали гнездата на плъзгачите на лъча са правилно подравнени.
След завършване на копланарната обработка, свързващите повърхности на плъзгачите на двата комплекта плъзгащи седалки на лъча ще бъдат копланарни. Тази обработка се извършва с едно преминаване, за да се гарантира тяхната размерна и геометрична точност.
След това модулът се обръща, за да захване и позиционира предварително обработената повърхност, което позволява шлайфането на другата свързваща повърхност на плъзгача. По време на процеса на шлайфане, цялата опора на плъзгача на гредата, закрепена от инструмента, се шлифова с едно минаване. Този подход гарантира, че всяка свързваща повърхност на плъзгача постига желаните копланарни характеристики.
Сравнение и проверка на данните от анализа на статичната коравина на плъзгача на гредата
4.1 Разделяне на силата на плоско фрезоване
При рязане на метал,CNC фрезов стругСилата по време на плоско фрезоване може да бъде разделена на три тангенциални компонента, които действат върху инструмента. Тези компонентни сили са решаващи показатели за оценка на твърдостта на рязане на машинните инструменти. Тази проверка на теоретичните данни е в съответствие с общите принципи на статичните тестове за коравина. За да анализираме силите, действащи върху обработващия инструмент, ние използваме метода за анализ на крайните елементи, който ни позволява да трансформираме практическите тестове в теоретични оценки. Този подход се използва, за да се оцени дали дизайнът на седалката на плъзгача на гредата е подходящ.
4.2 Списък на параметрите за тежко рязане на равнина
Диаметър на фрезата (d): 50 мм
Брой зъби (z): 4
Обороти на шпиндела (n): 1000 об./мин
Скорост на подаване (vc): 1500 mm/min
Ширина на фрезоване (ae): 50 мм
Дълбочина на обратно фрезоване (ap): 5 мм
Подаване на оборот (ar): 1,5 мм
Подаване на зъб (от): 0,38 мм
Тангенциалната сила на смилане (fz) може да се изчисли по формулата:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Това води до сила от \( fz = 3963,15 \, N \).
Като се имат предвид факторите на симетрично и асиметрично фрезоване по време на процеса на обработка, имаме следните сили:
- FPC (сила в посоката на оста X): \( fpc = 0.9 \times fz = 3566.84 \, N \)
- FCF (сила в посоката на оста Z): \( fcf = 0,8 \ пъти fz = 3170,52 \, N \)
- FP (сила в посоката на оста Y): \( fp = 0,9 \ пъти fz = 3566,84 \, N \)
където:
- FPC е силата по посока на оста X
- FCF е силата по посока на оста Z
- FP е силата по посока на оста Y
4.3 Статичен анализ чрез крайни елементи
Двете режещи петосни плъзгачи се нуждаят от модулна конструкция и трябва да споделят една и съща греда със съвместим интерфейс за отваряне. Следователно твърдостта на седалката на плъзгача на гредата е от решаващо значение. Докато плъзгащата седалка на гредата не изпитва прекомерно изместване, може да се заключи, че гредата е универсална. За да се осигурят изискванията за статична твърдост, ще бъдат събрани съответните данни за рязане, за да се извърши сравнителен анализ с крайни елементи на изместването на опората на плъзгача на гредата.
Този анализ едновременно ще проведе статичен анализ с крайни елементи на двата възела на плъзгача на греда. Този документ се фокусира конкретно върху подробен анализ на новата структура на седалката на плъзгача на гредата, като пропуска спецификата на анализа на оригиналната плъзгаща се седалка. Важно е да се отбележи, че докато универсалната петосна машина не може да се справи с тежко рязане, проверките на тежко рязане с фиксиран ъгъл и приемането на високоскоростно рязане за „S“ части често се провеждат по време на тестове за приемане. Въртящият момент и силата на рязане в тези случаи могат да бъдат сравними с тези при тежко рязане.
Въз основа на дългогодишен опит в приложението и действителните условия на доставка, авторът е убеден, че други големи компоненти на универсалната петосна машина напълно отговарят на изискванията за устойчивост на тежко рязане. Следователно провеждането на сравнителен анализ е едновременно логично и рутинно. Първоначално всеки компонент е опростен чрез премахване или компресиране на отвори с резба, радиуси, фаски и малки стъпки, които биха могли да повлияят на разделянето на мрежата. След това се добавят съответните свойства на материала на всяка част и моделът се импортира в симулацията за статичен анализ.
В настройките на параметрите за анализа се запазват само основни данни като маса и рамо на сила. Интегралната опора на плъзгача на гредата е включена в анализа на деформацията, докато други части като инструмента, петосна обработваща глава и петосов плъзгач за тежко рязане се считат за твърди. Анализът се фокусира върху относителното изместване на основата на плъзгача на гредата под въздействието на външни сили. Външното натоварване включва гравитация и триизмерна сила се прилага едновременно към върха на инструмента. Подсказката трябва да бъде дефинирана предварително като повърхност за натоварване на силата, за да се повтори дължината на инструмента по време на обработка, като същевременно се гарантира, че плъзгачът е позициониран в края на оста на обработка за максимален лост, симулирайки точно реалните условия на обработка.
Theалуминиев компонентs са свързани помежду си с помощта на метода на "глобален контакт (-joint-)", а граничните условия се установяват чрез разделяне на линиите. Областта на свързване на лъча е илюстрирана на Фигура 7, с разделяне на мрежата, показано на Фигура 8. Максималният размер на единицата е 50 mm, минималният размер на единицата е 10 mm, което води до общо 185 485 единици и 367 989 възли. Диаграмата на облака с пълно изместване е представена на Фигура 9, докато трите аксиални измествания в посоките X, Y и Z са изобразени съответно на Фигури 10 до 12.
Двете режещи петосни плъзгачи се нуждаят от модулна конструкция и трябва да споделят една и съща греда със съвместим интерфейс за отваряне. Следователно твърдостта на седалката на плъзгача на гредата е от решаващо значение. Докато плъзгащата седалка на гредата не изпитва прекомерно изместване, може да се заключи, че гредата е универсална. За да се осигурят изискванията за статична твърдост, ще бъдат събрани съответните данни за рязане, за да се извърши сравнителен анализ с крайни елементи на изместването на опората на плъзгача на гредата.
Този анализ едновременно ще проведе статичен анализ с крайни елементи на двата възела на плъзгача на греда. Този документ се фокусира конкретно върху подробен анализ на новата структура на седалката на плъзгача на гредата, като пропуска спецификата на анализа на оригиналната плъзгаща се седалка. Важно е да се отбележи, че докато универсалната петосна машина не може да се справи с тежко рязане, проверките на тежко рязане с фиксиран ъгъл и приемането на високоскоростно рязане за „S“ части често се провеждат по време на тестове за приемане. Въртящият момент и силата на рязане в тези случаи могат да бъдат сравними с тези при тежко рязане.
Въз основа на дългогодишен опит в приложението и действителните условия на доставка, авторът е убеден, че други големи компоненти на универсалната петосна машина напълно отговарят на изискванията за устойчивост на тежко рязане. Следователно провеждането на сравнителен анализ е едновременно логично и рутинно. Първоначално всеки компонент е опростен чрез премахване или компресиране на отвори с резба, радиуси, фаски и малки стъпки, които биха могли да повлияят на разделянето на мрежата. След това се добавят съответните свойства на материала на всяка част и моделът се импортира в симулацията за статичен анализ.
В настройките на параметрите за анализа се запазват само основни данни като маса и рамо на сила. Интегралната опора на плъзгача на гредата е включена в анализа на деформацията, докато други части като инструмента, петосна обработваща глава и петосов плъзгач за тежко рязане се считат за твърди. Анализът се фокусира върху относителното изместване на основата на плъзгача на гредата под въздействието на външни сили. Външното натоварване включва гравитация и триизмерна сила се прилага едновременно към върха на инструмента. Подсказката трябва да бъде дефинирана предварително като повърхност за натоварване на силата, за да се повтори дължината на инструмента по време на обработка, като същевременно се гарантира, че плъзгачът е позициониран в края на оста на обработка за максимален лост, симулирайки точно реалните условия на обработка.
Theпрецизно струговани компонентиса свързани помежду си чрез метода на „глобален контакт (-joint-)“, а граничните условия се установяват чрез разделяне на линиите. Областта на свързване на лъча е илюстрирана на Фигура 7, с разделяне на мрежата, показано на Фигура 8. Максималният размер на единицата е 50 mm, минималният размер на единицата е 10 mm, което води до общо 185 485 единици и 367 989 възли. Диаграмата на облака с пълно изместване е представена на Фигура 9, докато трите аксиални измествания в посоките X, Y и Z са изобразени съответно на Фигури 10 до 12.
След анализ на данните облачната диаграма е обобщена и сравнена в таблица 1. Всички стойности са в рамките на 0,01 mm една от друга. Въз основа на тези данни и предишен опит, ние вярваме, че напречната греда няма да претърпи изкривяване или деформация, което позволява използването на стандартна напречна греда в производството. След технически преглед тази конструкция беше одобрена за производство и успешно премина теста за рязане на стомана. Всички тестове за прецизност на "S" тестовите проби отговарят на изискваните стандарти.
Ако искате да научите повече или да направите запитване, не се колебайте да се свържетеinfo@anebon.com
Китайски производител на China High Precision ипрецизни CNC машинни части, Anebon търси шанса да се срещне с всички приятели от страната и чужбина за печелившо сътрудничество. Anebon искрено се надява да има дългосрочно сътрудничество с всички вас въз основа на взаимна изгода и общо развитие.
Време на публикуване: 06 ноември 2024 г