Tværbjælkeglidesædet er en afgørende komponent i værktøjsmaskinen, kendetegnet ved en kompleks struktur og forskellige typer. Hver grænseflade på tværbjælkeskydesædet svarer direkte til dets tværbjælkeforbindelsespunkter. Men ved overgang fra en femakset universalglider til en femakset kraftig skæreslæde sker der samtidig ændringer i tværbjælkeglidersædet, tværbjælken og styreskinnebunden. Tidligere skulle store komponenter redesignes for at imødekomme markedets krav, hvilket resulterede i lange leveringstider, høje omkostninger og dårlig udskiftelighed.
For at løse dette problem er en ny tværbjælke-glidesædestruktur blevet designet til at bevare den samme ydre grænsefladestørrelse som den universelle grænseflade. Dette giver mulighed for installation af den fem-aksede kraftige skæreslæde uden at kræve ændringer af tværbjælken eller andre store strukturelle komponenter, samtidig med at det opfylder stivhedskravene. Derudover har forbedringer i forarbejdningsteknologien øget nøjagtigheden af fremstillingen af tværbjælkeskydesæder. Denne type strukturel optimering, sammen med dens tilhørende forarbejdningsmetoder, anbefales til promovering og anvendelse inden for industrien.
1. Introduktion
Det er velkendt, at størrelsen af kraft og drejningsmoment påvirker formen af installationstværsnittet af et fem-akset hoved. Bjælkeglidesædet, som er udstyret med en universal 5-akset slæde, kan forbindes med den universelle modulære bjælke via en lineær skinne. Installationstværsnittet for en femakset kraftig skæreslæde med høj effekt og højt drejningsmoment er dog over 30 % større end for en konventionel universalslæde.
Som følge heraf er der behov for forbedringer i designet af bjælkeglidesædet. En nøgleinnovation i dette redesign er evnen til at dele den samme bjælke med bjælkeglidesædet på den universelle fem-aksede glider. Denne tilgang letter konstruktionen af en modulær platform. Derudover øger det den overordnede stivhed til en vis grad, forkorter produktionscyklussen, reducerer produktionsomkostningerne betydeligt og giver mulighed for bedre tilpasning til markedsændringer.
Introduktion til strukturen af det konventionelle batch-type bjælkeglidesæde
Det konventionelle femakse system består primært af store komponenter såsom arbejdsbord, styreskinnesæde, bjælke, bjælkeglidersæde og femakset glide. Denne diskussion fokuserer på den grundlæggende struktur af bjælkeglidesædet, som illustreret i figur 1. De to sæt bjælkeglidesæder er symmetriske og består af øvre, midterste og nedre støtteplader, der udgør i alt otte komponenter. Disse symmetriske bjælkeglidesæder vender mod hinanden og klemmer støttepladerne sammen, hvilket resulterer i et "mund"-formet bjælkeglidesæde med en omfavnende struktur (se ovenfra i figur 1). Målene angivet i hovedbilledet repræsenterer bjælkens bevægelsesretning, mens dimensionerne i venstre billede er kritiske for forbindelsen til bjælken og skal overholde specifikke tolerancer.
For at lette behandlingen er de øverste og nederste seks grupper af glideforbindelsesflader ved "I"-formen krydset - med en bred top og en smal midte - koncentreret på en enkelt behandlingsoverflade set fra et individuelt bjælke-glidesædes synspunkt. Dette arrangement sikrer, at forskellige dimensionelle og geometriske nøjagtigheder kan opnås gennem finbehandling. De øvre, midterste og nedre grupper af støtteplader tjener kun som strukturel støtte, hvilket gør dem enkle og praktiske. Tværsnitsdimensionerne af den femaksede slæde, designet med den konventionelle omsluttende struktur, er i øjeblikket 420 mm × 420 mm. Derudover kan der opstå fejl under bearbejdning og montering af den femaksede slæde. For at imødekomme endelige justeringer skal de øverste, midterste og nedre støtteplader opretholde mellemrum i den lukkede position, som efterfølgende fyldes med sprøjtestøbning for at skabe en hærdet lukket sløjfestruktur. Disse justeringer kan introducere fejl, især i det omsluttende tværbjælkeglidesæde, som illustreret i figur 1. De to specifikke dimensioner på 1050 mm og 750 mm er afgørende for forbindelsen med tværbjælken.
I henhold til principperne for modulopbygget design kan disse dimensioner ikke ændres for at opretholde kompatibiliteten, hvilket indirekte begrænser udvidelsen og tilpasningsevnen af tværbjælkeskydesædet. Selvom denne konfiguration midlertidigt kan opfylde kundernes krav på visse markeder, stemmer den ikke overens med de hastigt udviklende markedsbehov i dag.
Fordele ved innovativ struktur og forarbejdningsteknologi
3.1 Introduktion til innovativ struktur
Fremme af markedsapplikationer har givet folk en dybere forståelse af rumfartsbehandling. Den voksende efterspørgsel efter højt drejningsmoment og høj effekt i specifikke bearbejdningsdele har udløst en ny trend i branchen. Som svar på denne efterspørgsel er der udviklet et nyt tværgående glidesæde designet til brug med et femakset hoved og med et større tværsnit. Det primære formål med dette design er at løse de udfordringer, der er forbundet med tunge skæreprocesser, der kræver højt drejningsmoment og kraft.
Den innovative struktur af dette nye tværbjælkeskydesæde er illustreret i figur 2. Det kategoriserer på samme måde som en universalglider og består af to sæt symmetriske tværbjælkeglidesæder sammen med to sæt øvre, midterste og nedre støtteplader, der alle danner en omfattende omfavnende type struktur.
En vigtig skelnen mellem det nye design og den traditionelle model ligger i orienteringen af tværbjælkens glidesæde og støttepladerne, som er blevet drejet 90° sammenlignet med konventionelle designs. I traditionelle tværbjælkeskydesæder tjener støttepladerne hovedsageligt en støttende funktion. Den nye struktur integrerer imidlertid skyderinstallationsflader på både øvre og nedre støtteplader på tværbjælkeskydesædet, hvilket skaber en splitstruktur i modsætning til den konventionelle model. Dette design giver mulighed for finjustering og justering af de øvre og nedre glideforbindelsesflader for at sikre, at de er i plan med skyderforbindelsesfladen på tværbjælkeskydesædet.
Hovedstrukturen er nu sammensat af to sæt symmetriske tværbjælkeskydesæder, med de øvre, midterste og nedre støtteplader arrangeret i en "T"-form, med en bredere top og en smallere bund. Dimensionerne på 1160 mm og 1200 mm på venstre side af figur 2 strækker sig i tværbjælkens bevægelsesretning, mens de fælles nøgledimensioner på 1050 mm og 750 mm forbliver i overensstemmelse med dem for det konventionelle tværbjælkeglidesæde.
Dette design gør det muligt for det nye tværbjælkeglidesæde fuldstændigt at dele den samme åbne tværbjælke som den konventionelle version. Den patenterede proces, der bruges til dette nye tværbjælkeglidesæde, involverer udfyldning og hærdning af mellemrummet mellem støttepladen og tværbjælkeglidesædet ved hjælp af sprøjtestøbning og danner således en integreret omfavnende struktur, der kan rumme en 600 mm x 600 mm femakset kraftig skæreslæde .
Som vist til venstre i figur 2 danner de øvre og nedre glideforbindelsesflader på tværbjælkens glidesæde, der fastgør den fem-aksede kraftige skæreslæde, en delt struktur. På grund af potentielle behandlingsfejl ligger skyderens positioneringsflade og andre dimensionelle og geometriske nøjagtighedsaspekter muligvis ikke på det samme vandrette plan, hvilket komplicerer behandlingen. I lyset af dette er passende procesforbedringer blevet implementeret for at sikre kvalificeret samlingsnøjagtighed for denne opdelte struktur.
3.2 Beskrivelse af coplanar slibeproces
Halvbearbejdningen af et enkelt bjælkeglidesæde fuldendes af en præcisionsfræser, der kun efterlader efterbearbejdningen. Det skal forklares her, og kun den afsluttende slibning er forklaret i detaljer. Den specifikke formalingsproces er beskrevet som følger.
1) To symmetriske bjælkeglidesæder er genstand for referenceslibning i et stykke. Værktøjet er illustreret i figur 3. Afslutningsfladen, benævnt overflade A, tjener som positioneringsflade og spændes fast på styreskinnesliberen. Referencelejefladen B og procesreferencefladen C er slibet for at sikre, at deres dimensionelle og geometriske nøjagtighed opfylder de krav, der er angivet på tegningen.
2) For at løse udfordringen med at behandle den ikke-koplanære fejl i strukturen nævnt ovenfor, har vi specifikt designet fire blokværktøjer med fast støtte lige højde og to bundstøtte lige højde blokværktøjer. Værdien på 300 mm er afgørende for de lige højdemål og skal bearbejdes i henhold til specifikationerne på tegningen for at sikre ensartet højde. Dette er illustreret i figur 4.
3) To sæt symmetriske bjælkeglidesæder klemmes sammen ansigt til ansigt ved hjælp af specialværktøj (se figur 5). Fire sæt faste støtteblokke af samme højde er forbundet til bjælkeskydesæderne gennem deres monteringshuller. Derudover er to sæt bundstøtteblokke af samme højde kalibreret og fastgjort i forbindelse med referencelejefladen B og procesreferencefladen C. Denne opsætning sikrer, at begge sæt symmetriske bjælkeglidesæder er placeret i ens højde i forhold til bæreflade B, mens procesreferencefladen C bruges til at verificere, at bjælkeglidesæderne er korrekt justeret.
Efter at den koplanære bearbejdning er afsluttet, vil skyderforbindelsesfladerne på begge sæt bjælkeglidesæder være koplanære. Denne bearbejdning sker i en enkelt omgang for at garantere deres dimensionelle og geometriske nøjagtighed.
Derefter vendes samlingen for at klemme og placere den tidligere behandlede overflade, hvilket tillader slibning af den anden skyderforbindelsesflade. Under slibningsprocessen slibes hele bjælkeglidesædet, der er fastgjort af værktøjet, i en enkelt omgang. Denne tilgang sikrer, at hver gliderforbindelsesoverflade opnår de ønskede koplanare egenskaber.
Sammenligning og verifikation af statiske stivhedsanalysedata for bjælkeglidesæde
4.1 Fordeling af plan fræsekraft
Ved metalskæring er denCNC-fræsebænkkraft under planfræsning kan opdeles i tre tangentielle komponenter, der virker på værktøjet. Disse komponentkræfter er afgørende indikatorer for vurdering af skærestivheden af værktøjsmaskiner. Denne teoretiske dataverifikation er i overensstemmelse med de generelle principper for statiske stivhedstests. Til at analysere de kræfter, der virker på bearbejdningsværktøjet, anvender vi finite element-analysemetoden, som giver os mulighed for at omdanne praktiske test til teoretiske vurderinger. Denne tilgang bruges til at evaluere, om designet af bjælkeglidesædet er passende.
4.2 Liste over plan tunge skæreparametre
Fræserdiameter (d): 50 mm
Antal tænder (z): 4
Spindelhastighed (n): 1000 rpm
Fremføringshastighed (vc): 1500 mm/min
Fræsebredde (ae): 50 mm
Fræsning tilbage skæredybde (ap): 5 mm
Fremføring pr. omdrejning (ar): 1,5 mm
Fremføring pr. tand (af): 0,38 mm
Den tangentielle fræsekraft (fz) kan beregnes ved hjælp af formlen:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Dette resulterer i en kraft på \( fz = 3963,15 \, N \).
I betragtning af de symmetriske og asymmetriske fræsefaktorer under bearbejdningsprocessen har vi følgende kræfter:
- FPC (kraft i X-aksens retning): \( fpc = 0,9 \ gange fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (kraft i Z-aksens retning): \( fcf = 0,8 \ gange fz = 3170,52 \, N \)
- FP (kraft i Y-aksens retning): \( fp = 0,9 \ gange fz = 3566,84 \, N \)
Hvor:
- FPC er kraften i retning af X-aksen
- FCF er kraften i retning af Z-aksen
- FP er kraften i retning af Y-aksen
4.3 Finite element statisk analyse
De to skærende femaksede slæder har brug for en modulær konstruktion og skal dele den samme bjælke med en kompatibel åbningsgrænseflade. Derfor er stivheden af bjælkeglidesædet afgørende. Så længe bjælkeglidesædet ikke oplever for stor forskydning, kan det udledes, at bjælken er universel. For at sikre de statiske stivhedskrav vil relevante skæredata blive indsamlet for at udføre en komparativ finite element-analyse af forskydningen af bjælkeglidesædet.
Denne analyse vil samtidigt udføre finite element statisk analyse på begge bjælkeglidesædesamlinger. Dette dokument fokuserer specifikt på en detaljeret analyse af den nye struktur af bjælkeglidesædet, idet detaljerne i den originale glidende sædeanalyse udelades. Det er vigtigt at bemærke, at mens den universelle 5-aksede maskine ikke kan håndtere tung skæring, udføres inspektioner med fast vinkel kraftige skæringer og højhastighedsskæreaccept for "S"-dele ofte under accepttests. Skæremomentet og skærekraften i disse tilfælde kan sammenlignes med dem ved kraftig skæring.
Baseret på mange års erfaring med anvendelse og faktiske leveringsbetingelser er det forfatterens overbevisning, at andre store komponenter i den universelle femaksede maskine fuldt ud opfylder kravene til kraftig skæremodstand. Derfor er det både logisk og rutinemæssigt at udføre en sammenlignende analyse. Til at begynde med forenkles hver komponent ved at fjerne eller komprimere gevindhuller, radier, affasninger og små trin, der kan påvirke maskedelingen. De relevante materialeegenskaber for hver del tilføjes derefter, og modellen importeres til simuleringen til statisk analyse.
I parameterindstillingerne for analysen bevares kun væsentlige data såsom masse og kraftarm. Det integrerede bjælkeglidesæde er inkluderet i deformationsanalysen, mens andre dele såsom værktøjet, femakset bearbejdningshoved og kraftigt skærende femakset glideglas betragtes som stive. Analysen fokuserer på den relative forskydning af bjælkeglidesædet under ydre kræfter. Den ydre belastning inkorporerer tyngdekraften, og tredimensionel kraft påføres værktøjsspidsen samtidigt. Værktøjsspidsen skal defineres på forhånd som kraftbelastningsoverfladen for at kopiere værktøjslængden under bearbejdning, samtidig med at det sikres, at glideren er placeret for enden af bearbejdningsaksen for maksimal løftestang, hvilket nøje simulerer faktiske bearbejdningsforhold.
Dealuminium komponents er forbundet ved hjælp af en "global kontakt (-joint-)"-metode, og grænsebetingelser etableres gennem linjedeling. Bjælkeforbindelsesområdet er illustreret i figur 7, med gitterinddeling vist i figur 8. Den maksimale enhedsstørrelse er 50 mm, minimum enhedsstørrelse er 10 mm, hvilket resulterer i i alt 185.485 enheder og 367.989 noder. Skydiagrammet for den samlede forskydning er vist i figur 9, mens de tre aksiale forskydninger i X-, Y- og Z-retningerne er afbildet i henholdsvis figur 10 til 12.
De to skærende femaksede slæder har brug for en modulær konstruktion og skal dele den samme bjælke med en kompatibel åbningsgrænseflade. Derfor er stivheden af bjælkeglidesædet afgørende. Så længe bjælkeglidesædet ikke oplever for stor forskydning, kan det udledes, at bjælken er universel. For at sikre de statiske stivhedskrav vil relevante skæredata blive indsamlet for at udføre en komparativ finite element-analyse af forskydningen af bjælkeglidesædet.
Denne analyse vil samtidigt udføre finite element statisk analyse på begge bjælkeglidesædesamlinger. Dette dokument fokuserer specifikt på en detaljeret analyse af den nye struktur af bjælkeglidesædet, idet detaljerne i den originale glidende sædeanalyse udelades. Det er vigtigt at bemærke, at mens den universelle 5-aksede maskine ikke kan håndtere tung skæring, udføres inspektioner med fast vinkel kraftige skæringer og højhastighedsskæreaccept for "S"-dele ofte under accepttests. Skæremomentet og skærekraften i disse tilfælde kan sammenlignes med dem ved kraftig skæring.
Baseret på mange års erfaring med anvendelse og faktiske leveringsbetingelser er det forfatterens overbevisning, at andre store komponenter i den universelle femaksede maskine fuldt ud opfylder kravene til kraftig skæremodstand. Derfor er det både logisk og rutinemæssigt at udføre en sammenlignende analyse. Til at begynde med forenkles hver komponent ved at fjerne eller komprimere gevindhuller, radier, affasninger og små trin, der kan påvirke maskedelingen. De relevante materialeegenskaber for hver del tilføjes derefter, og modellen importeres til simuleringen til statisk analyse.
I parameterindstillingerne for analysen bevares kun væsentlige data såsom masse og kraftarm. Det integrerede bjælkeglidesæde er inkluderet i deformationsanalysen, mens andre dele såsom værktøjet, femakset bearbejdningshoved og kraftigt skærende femakset glideglas betragtes som stive. Analysen fokuserer på den relative forskydning af bjælkeglidesædet under ydre kræfter. Den ydre belastning inkorporerer tyngdekraften, og tredimensionel kraft påføres værktøjsspidsen samtidigt. Værktøjsspidsen skal defineres på forhånd som kraftbelastningsoverfladen for at kopiere værktøjslængden under bearbejdning, samtidig med at det sikres, at glideren er placeret for enden af bearbejdningsaksen for maksimal løftestang, hvilket nøje simulerer faktiske bearbejdningsforhold.
Depræcisionsdrejede komponenterer forbundet med en "global kontakt (-joint-)"-metode, og grænsebetingelser etableres gennem linjedeling. Bjælkeforbindelsesområdet er illustreret i figur 7, med gitterinddeling vist i figur 8. Den maksimale enhedsstørrelse er 50 mm, minimum enhedsstørrelse er 10 mm, hvilket resulterer i i alt 185.485 enheder og 367.989 noder. Skydiagrammet for den samlede forskydning er vist i figur 9, mens de tre aksiale forskydninger i X-, Y- og Z-retningerne er afbildet i henholdsvis figur 10 til 12.
Efter analyse af dataene er skydiagrammet blevet opsummeret og sammenlignet i tabel 1. Alle værdierne er inden for 0,01 mm fra hinanden. Baseret på disse data og tidligere erfaringer mener vi, at tværbjælken ikke vil opleve forvrængning eller deformation, hvilket giver mulighed for brug af en standard tværbjælke i produktionen. Efter en teknisk gennemgang blev denne struktur godkendt til produktion og bestod med succes stålprøveskæringen. Alle præcisionstest af "S"-prøvestykkerne opfyldte de krævede standarder.
Hvis du vil vide mere eller forespørgsel, er du velkommen til at kontakteinfo@anebon.com
Kina producent af Kina High Precision ogpræcisions CNC-bearbejdningsdele, Anebon søger chancen for at møde alle venner fra både ind- og udland til et win-win samarbejde. Anebon håber oprigtigt at have et langsigtet samarbejde med jer alle på grundlag af gensidig fordel og fælles udvikling.
Indlægstid: 06-november 2024