Posuvné sedlo příčného nosníku je klíčovou součástí obráběcího stroje, vyznačuje se složitou konstrukcí a různými typy. Každé rozhraní posuvného sedla příčného nosníku přímo odpovídá jeho spojovacím bodům příčného nosníku. Při přechodu z pětiosého univerzálního suportu na pětiosé těžké řezací suporty však dochází současně ke změnám v sedle saně, na příčném nosníku a na základně vodicí kolejnice. Dříve, aby byly splněny požadavky trhu, musely být velké komponenty přepracovány, což mělo za následek dlouhé dodací lhůty, vysoké náklady a špatnou zaměnitelnost.
K vyřešení tohoto problému byla navržena nová konstrukce posuvného sedadla s příčným nosníkem, aby byla zachována stejná velikost vnějšího rozhraní jako u univerzálního rozhraní. To umožňuje instalaci pětiosého těžkého řezacího suportu bez nutnosti změn příčného nosníku nebo jiných velkých konstrukčních součástí a zároveň splňují požadavky na tuhost. Vylepšení technologie zpracování navíc zvýšila přesnost výroby kluzného sedla příčného nosníku. Tento typ strukturální optimalizace spolu s souvisejícími metodami zpracování se doporučuje pro propagaci a aplikaci v průmyslu.
1. Úvod
Je známo, že velikost výkonu a krouticího momentu ovlivňuje tvar zástavbového průřezu pětiosé hlavy. Sedadlo nosníku posuvu, které je vybaveno univerzálním pětiosým posuvem, lze připojit k univerzálnímu modulárnímu nosníku pomocí lineární kolejnice. Instalační průřez pro vysoce výkonné pětiosé těžké řezací saně s vysokým točivým momentem je však o více než 30 % větší než u běžných univerzálních saní.
V důsledku toho je zapotřebí zlepšit konstrukci sedla posuvného nosníku. Klíčovou inovací v tomto přepracování je možnost sdílet stejný nosník se sedlem posuvu nosníku univerzálního pětiosého posuvu. Tento přístup usnadňuje konstrukci modulární platformy. Navíc do určité míry zvyšuje celkovou tuhost, zkracuje výrobní cyklus, výrazně snižuje výrobní náklady a umožňuje lepší přizpůsobení změnám trhu.
Seznámení se strukturou konvenčního dávkového nosníkového posuvného sedadla
Konvenční pětiosý systém se primárně skládá z velkých součástí, jako je pracovní stůl, sedadlo vodicí lišty, nosník, sedadlo posuvného nosníku a pětiosý posuv. Tato diskuse se zaměřuje na základní konstrukci kluzného sedla nosníku, jak je znázorněno na obrázku 1. Dvě sady kluzných sedel nosníku jsou symetrické a skládají se z horní, střední a spodní nosné desky, které tvoří celkem osm součástí. Tato symetrická posuvná sedadla s nosníkem směřují k sobě a sevřou nosné desky k sobě, což vede k posuvnému sedlu nosníku ve tvaru „ústa“ s objímající strukturou (viz pohled shora na obrázku 1). Rozměry uvedené v hlavním pohledu představují směr pohybu nosníku, zatímco rozměry v levém pohledu jsou kritické pro připojení k nosníku a musí dodržovat specifické tolerance.
Z hlediska individuálního kluzného sedla paprsku je pro usnadnění zpracování horních a spodních šest skupin spojovacích ploch jezdců na křižovatce tvaru „I“ – s širokým horním okrajem a úzkým středem – soustředěno na jedné pracovní ploše. Toto uspořádání zajišťuje, že prostřednictvím jemného zpracování lze dosáhnout různých rozměrových a geometrických přesností. Horní, střední a spodní skupina nosných desek slouží pouze jako konstrukční podpora, což je činí jednoduchými a praktickými. Rozměry průřezu pětiosého saně, navrženého s konvenční obalovou konstrukcí, jsou v současnosti 420 mm × 420 mm. Kromě toho mohou při zpracování a montáži pětiosého saně nastat chyby. Aby bylo možné provést konečné úpravy, musí horní, střední a spodní nosná deska udržovat mezery v uzavřené poloze, které jsou následně vyplněny vstřikováním, aby se vytvořila tvrzená struktura s uzavřenou smyčkou. Tyto úpravy mohou způsobit chyby, zejména u kluzného sedla příčného nosníku, jak je znázorněno na obrázku 1. Dva specifické rozměry 1050 mm a 750 mm jsou rozhodující pro spojení s příčným nosníkem.
Podle principů modulární konstrukce nelze tyto rozměry měnit, aby byla zachována kompatibilita, což nepřímo omezuje roztažnost a přizpůsobivost sedla posuvného nosníku. I když tato konfigurace může dočasně splňovat požadavky zákazníků na určitých trzích, neodpovídá rychle se vyvíjejícím potřebám dnešního trhu.
Výhody inovativní struktury a technologie zpracování
3.1 Úvod do inovativní struktury
Propagace tržních aplikací umožnila lidem hlubší pochopení leteckého zpracování. Rostoucí poptávka po vysokém točivém momentu a vysokém výkonu ve specifických částech zpracování vyvolala nový trend v tomto odvětví. V reakci na tento požadavek bylo vyvinuto nové kluzné sedadlo s příčným nosníkem navržené pro použití s pětiosou hlavou s větším průřezem. Primárním cílem tohoto návrhu je řešit problémy spojené s těžkými řeznými procesy vyžadujícími vysoký točivý moment a výkon.
Inovativní struktura tohoto nového příčného posuvného sedadla je znázorněna na obrázku 2. Kategorizuje se podobně jako univerzální skluzavka a skládá se ze dvou sad symetrických příčných posuvných sedel spolu se dvěma sadami horních, středních a spodních opěrných desek, které všechny tvoří komplexní všeobjímající typová struktura.
Klíčový rozdíl mezi novým designem a tradičním modelem spočívá v orientaci kluzného sedla příčného nosníku a nosných desek, které byly ve srovnání s konvenčními konstrukcemi otočeny o 90°. U tradičních posuvných sedadel s příčnými nosníky plní nosné desky hlavně podpůrnou funkci. Nová struktura však integruje povrchy pro instalaci jezdce na horní i spodní nosné desky posuvného sedadla s příčným nosníkem, čímž vytváří dělenou strukturu na rozdíl od konvenčního modelu. Tato konstrukce umožňuje jemné doladění a nastavení horních a spodních připojovacích ploch jezdce, aby bylo zajištěno, že jsou v jedné rovině s připojovacím povrchem jezdce na kluzném sedle příčného nosníku.
Hlavní konstrukce se nyní skládá ze dvou sad symetrických posuvných sedadel s příčnými nosníky s horní, střední a spodní nosnou deskou uspořádanými do tvaru „T“, se širší horní a užší spodní částí. Rozměry 1160 mm a 1200 mm na levé straně obrázku 2 se rozkládají ve směru pohybu příčného nosníku, zatímco klíčové sdílené rozměry 1050 mm a 750 mm zůstávají v souladu s rozměry konvenčního posuvného sedla příčného nosníku.
Tato konstrukce umožňuje novému posuvnému sedlu příčného nosníku zcela sdílet stejný otevřený příčný nosník jako konvenční verze. Patentovaný proces použitý pro toto nové kluzné sedlo příčného nosníku zahrnuje vyplnění a vytvrzení mezery mezi nosnou deskou a kluzným sedlem příčného nosníku pomocí vstřikování, čímž se vytvoří integrální objímající struktura, která pojme pětiosé 600 mm x 600 mm těžké řezací saně. .
Jak je znázorněno na levém pohledu na obr. 2, horní a spodní kluzné spojovací povrchy na kluzném sedle příčného nosníku, které zajišťuje pětiosé vysoce výkonné řezací šoupátko, vytvářejí rozdělenou strukturu. Kvůli potenciálním chybám zpracování nemusí polohovací plocha jezdce a další aspekty rozměrové a geometrické přesnosti ležet ve stejné horizontální rovině, což komplikuje zpracování. Ve světle toho byla implementována příslušná vylepšení procesu, aby byla zajištěna kvalifikovaná přesnost montáže pro tuto dělenou konstrukci.
3.2 Popis procesu koplanárního broušení
Polodokončování jednopaprskového posuvného sedla je dokončeno přesnou frézkou, přičemž zůstává pouze přídavek na dokončení. Zde je třeba to vysvětlit a podrobně je vysvětleno pouze dokončovací broušení. Specifický proces broušení je popsán následovně.
1) Dvě symetrická paprsková posuvná sedla jsou podrobena referenčnímu broušení z jednoho kusu. Nástroje jsou znázorněny na obrázku 3. Dokončovací plocha, označovaná jako plocha A, slouží jako polohovací plocha a je upnuta na brusce vodicích kolejnic. Referenční dosedací plocha B a procesní referenční plocha C jsou broušeny, aby bylo zajištěno, že jejich rozměrová a geometrická přesnost odpovídá požadavkům uvedeným na výkresu.
2) Abychom se vypořádali s výzvou zpracování nekoplanární chyby ve výše uvedené struktuře, speciálně jsme navrhli čtyři blokové nástroje stejné výšky s pevnou podpěrou a dva blokové nástroje se stejnou výškou spodní podpory. Hodnota 300 mm je rozhodující pro měření stejné výšky a musí být zpracována podle specifikací uvedených na výkresu, aby byla zajištěna jednotná výška. To je znázorněno na obrázku 4.
3) Dvě sady symetrických posuvných sedel jsou k sobě upnuty tváří k sobě pomocí speciálního nářadí (viz obrázek 5). Čtyři sady pevných podpěrných bloků stejné výšky jsou připojeny k sedlům posuvných nosníků prostřednictvím jejich montážních otvorů. Kromě toho jsou dvě sady spodních podpěrných bloků stejné výšky kalibrovány a upevněny ve spojení s referenčním ložiskovým povrchem B a procesním referenčním povrchem C. Toto nastavení zajišťuje, že obě sady symetrických kluzných sedel jsou umístěny ve stejné výšce vzhledem k nosná plocha B, zatímco procesní referenční plocha C se používá k ověření, zda jsou sedla vodicích lišt správně vyrovnána.
Po dokončení koplanárního zpracování budou spojovací povrchy jezdců obou sad sedel paprsků koplanární. Toto zpracování probíhá v jediném průchodu, aby byla zaručena jejich rozměrová a geometrická přesnost.
Dále je sestava převrácena, aby se upnula a umístila dříve zpracovaná plocha, což umožňuje broušení druhé spojovací plochy jezdce. Během procesu broušení je celé sedlo nosníku, zajištěné nástroji, broušeno v jediném průchodu. Tento přístup zajišťuje, že každý kluzný spojovací povrch dosahuje požadovaných koplanárních charakteristik.
Porovnání a ověření dat statické analýzy tuhosti sedla nosníku
4.1 Rozdělení rovinné frézovací síly
Při řezání kovů,CNC frézovací soustruhsílu při rovinném frézování lze rozdělit na tři tečné složky, které působí na nástroj. Tyto síly součástí jsou rozhodujícími ukazateli pro posouzení řezné tuhosti obráběcích strojů. Toto ověření teoretických dat je v souladu s obecnými principy zkoušek statické tuhosti. K analýze sil působících na obráběcí nástroj využíváme metodu analýzy konečných prvků, která nám umožňuje transformovat praktické zkoušky na teoretická hodnocení. Tento přístup se používá k vyhodnocení, zda je konstrukce sedla posuvu nosníku vhodná.
4.2 Seznam parametrů plošného těžkého řezu
Průměr frézy (d): 50 mm
Počet zubů (z): 4
Otáčky vřetena (n): 1000 ot./min
Rychlost posuvu (vc): 1500 mm/min
Šířka frézování (ae): 50 mm
Hloubka řezu zpětného frézování (ap): 5 mm
Posuv na otáčku (ar): 1,5 mm
Posuv na zub (z): 0,38 mm
Tangenciální frézovací sílu (fz) lze vypočítat pomocí vzorce:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Výsledkem je síla \( fz = 3963,15 \, N \).
S ohledem na symetrické a asymetrické frézovací faktory během obráběcího procesu máme následující síly:
- FPC (síla ve směru osy X): \( fpc = 0,9 \krát fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (síla ve směru osy Z): \( fcf = 0,8 \krát fz = 3170,52 \, N \)
- FP (síla ve směru osy Y): \( fp = 0,9 \krát fz = 3566,84 \, N \)
Kde:
- FPC je síla ve směru osy X
- FCF je síla ve směru osy Z
- FP je síla ve směru osy Y
4.3 Statická analýza konečných prvků
Dva řezací pětiosé saně potřebují modulární konstrukci a musí sdílet stejný nosník s kompatibilním rozhraním otevírání. Tuhost sedla posuvného nosníku je proto rozhodující. Dokud nedochází k nadměrnému posunutí posuvného sedla nosníku, lze odvodit, že nosník je univerzální. Aby byly zajištěny požadavky na statickou tuhost, budou shromážděna příslušná řezná data k provedení srovnávací analýzy konečných prvků na posunutí sedla posuvu nosníku.
Tato analýza současně provede statickou analýzu konečných prvků na obou sestavách kluzných sedel nosníku. Tento dokument se konkrétně zaměřuje na podrobnou analýzu nové konstrukce posuvného sedadla nosníku, přičemž vynechává specifika původní analýzy posuvného sedadla. Je důležité poznamenat, že zatímco univerzální pětiosý stroj nezvládne těžké řezání, při přejímacích testech se často provádějí kontroly těžkého řezání pod pevným úhlem a vysokorychlostní přejímka pro „S“ díly. Řezný moment a řezná síla v těchto případech mohou být srovnatelné s těmi při těžkém řezání.
Na základě letitých aplikačních zkušeností a skutečných dodacích podmínek je autor přesvědčen, že ostatní velké komponenty univerzálního pětiosého stroje plně splňují požadavky na odolnost proti těžkému řezu. Proto je provádění srovnávací analýzy logické i rutinní. Zpočátku je každá součást zjednodušena odstraněním nebo stlačením závitových otvorů, poloměrů, zkosení a malých kroků, které by mohly ovlivnit rozdělení sítě. Poté jsou přidány příslušné materiálové vlastnosti každé součásti a model je importován do simulace pro statickou analýzu.
V nastavení parametrů pro analýzu jsou zachovány pouze základní údaje, jako je hmotnost a rameno síly. Integrované sedlo saní nosníku je zahrnuto do analýzy deformace, zatímco ostatní části, jako je nástroj, pětiosá obráběcí hlava a pětiosé saně pro těžké obrábění, jsou považovány za tuhé. Analýza se zaměřuje na relativní posunutí sedla nosníku při působení vnějších sil. Vnější zatížení zahrnuje gravitaci a na popis nástroje je současně aplikována trojrozměrná síla. Popisek nástroje musí být předem definován jako silově zatěžující plocha, aby se během obrábění replikovala délka nástroje, přičemž je zajištěno, že suport je umístěn na konci osy obrábění pro maximální pákový efekt, přesně simulující skutečné podmínky obrábění.
Thehliníková součástkas jsou propojeny metodou „globálního kontaktu (-joint-)“ a okrajové podmínky jsou stanoveny dělením čar. Oblast připojení paprsku je znázorněna na obrázku 7 s rozdělením mřížky na obrázku 8. Maximální velikost jednotky je 50 mm, minimální velikost jednotky je 10 mm, což vede k celkovému počtu 185 485 jednotek a 367 989 uzlů. Diagram celkového posunutí oblačnosti je znázorněn na obrázku 9, zatímco tři axiální posuny ve směrech X, Y a Z jsou zobrazeny na obrázcích 10 až 12, v tomto pořadí.
Dva řezací pětiosé saně potřebují modulární konstrukci a musí sdílet stejný nosník s kompatibilním rozhraním otevírání. Tuhost sedla posuvného nosníku je proto rozhodující. Dokud nedochází k nadměrnému posunutí posuvného sedla nosníku, lze odvodit, že nosník je univerzální. Aby byly zajištěny požadavky na statickou tuhost, budou shromážděna příslušná řezná data k provedení srovnávací analýzy konečných prvků na posunutí sedla posuvu nosníku.
Tato analýza současně provede statickou analýzu konečných prvků na obou sestavách kluzných sedel nosníku. Tento dokument se konkrétně zaměřuje na podrobnou analýzu nové konstrukce posuvného sedadla nosníku, přičemž vynechává specifika původní analýzy posuvného sedadla. Je důležité poznamenat, že zatímco univerzální pětiosý stroj nezvládne těžké řezání, při přejímacích testech se často provádějí kontroly těžkého řezání pod pevným úhlem a vysokorychlostní přejímka pro „S“ díly. Řezný moment a řezná síla v těchto případech mohou být srovnatelné s těmi při těžkém řezání.
Na základě letitých aplikačních zkušeností a skutečných dodacích podmínek je autor přesvědčen, že ostatní velké komponenty univerzálního pětiosého stroje plně splňují požadavky na odolnost proti těžkému řezu. Proto je provádění srovnávací analýzy logické i rutinní. Zpočátku je každá součást zjednodušena odstraněním nebo stlačením závitových otvorů, poloměrů, zkosení a malých kroků, které by mohly ovlivnit rozdělení sítě. Poté jsou přidány příslušné materiálové vlastnosti každé součásti a model je importován do simulace pro statickou analýzu.
V nastavení parametrů pro analýzu jsou zachovány pouze základní údaje, jako je hmotnost a rameno síly. Integrované sedlo saní nosníku je zahrnuto do analýzy deformace, zatímco ostatní části, jako je nástroj, pětiosá obráběcí hlava a pětiosé saně pro těžké obrábění, jsou považovány za tuhé. Analýza se zaměřuje na relativní posunutí sedla nosníku při působení vnějších sil. Vnější zatížení zahrnuje gravitaci a na popis nástroje je současně aplikována trojrozměrná síla. Popisek nástroje musí být předem definován jako silově zatěžující plocha, aby se během obrábění replikovala délka nástroje, přičemž je zajištěno, že suport je umístěn na konci osy obrábění pro maximální pákový efekt, přesně simulující skutečné podmínky obrábění.
Thepřesně soustružené součástijsou propojeny metodou „globálního kontaktu (-joint-)“ a okrajové podmínky jsou stanoveny dělením vedení. Oblast připojení paprsku je znázorněna na obrázku 7 s rozdělením mřížky na obrázku 8. Maximální velikost jednotky je 50 mm, minimální velikost jednotky je 10 mm, což vede k celkovému počtu 185 485 jednotek a 367 989 uzlů. Diagram celkového posunutí oblačnosti je znázorněn na obrázku 9, zatímco tři axiální posuny ve směrech X, Y a Z jsou zobrazeny na obrázcích 10 až 12, v tomto pořadí.
Po analýze dat byl oblačný graf shrnut a porovnán v tabulce 1. Všechny hodnoty jsou od sebe v rozmezí 0,01 mm. Na základě těchto údajů a předchozích zkušeností se domníváme, že u příčného nosníku nedojde k deformaci nebo deformaci, což umožňuje použití standardního příčného nosníku ve výrobě. Po technické kontrole byla tato konstrukce schválena do výroby a úspěšně prošla zkušebním řezáním oceli. Všechny zkoušky přesnosti zkušebních kusů „S“ splnily požadované normy.
Pokud se chcete dozvědět více nebo dotaz, neváhejte nás kontaktovatinfo@anebon.com
Čína Výrobce China High Precision andpřesné CNC obrábění dílů, Anebon hledá příležitost setkat se se všemi přáteli z domova i ze zahraničí za účelem oboustranně výhodné spolupráce. Anebon upřímně doufá v dlouhodobou spolupráci s vámi všemi na základě vzájemného prospěchu a společného rozvoje.
Čas odeslání: List-06-2024