بررسی تطبیق پذیری و فناوری ساخت اسلایدهای تیرهای متقاطع برش سنگین پنج محوره

صندلی کشویی پرتو متقاطع یکی از اجزای مهم ماشین ابزار است که با ساختار پیچیده و انواع مختلف مشخص می شود. هر رابط صندلی کشویی تیر متقاطع مستقیماً با نقاط اتصال تیرچه عرضی آن مطابقت دارد. با این حال، هنگام انتقال از یک اسلاید جهانی پنج محوره به یک لغزنده برش سنگین پنج محوره، تغییرات به طور همزمان در صندلی لغزنده تیر متقاطع، تیر متقاطع و پایه ریل راهنما رخ می دهد. پیش از این، برای پاسخگویی به تقاضاهای بازار، اجزای بزرگ باید دوباره طراحی می شدند، که منجر به زمان طولانی، هزینه های بالا و قابلیت تعویض ضعیف می شد.

برای پرداختن به این مشکل، ساختار صندلی کشویی پرتو متقاطع جدید طراحی شده است تا همان اندازه رابط خارجی را به عنوان رابط جهانی حفظ کند. این امکان نصب اسلاید برش سنگین پنج محوره را بدون نیاز به تغییر در تیرهای متقاطع یا سایر اجزای ساختاری بزرگ فراهم می کند، در حالی که الزامات سختی را نیز برآورده می کند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در فناوری پردازش، دقت ساخت صندلی کشویی پرتو متقاطع را افزایش داده است. این نوع بهینه سازی ساختاری، همراه با روش های پردازش مرتبط با آن، برای ارتقاء و کاربرد در صنعت توصیه می شود.

1. مقدمه

به خوبی شناخته شده است که اندازه قدرت و گشتاور بر شکل مقطع نصب سر پنج محور تأثیر می گذارد. صندلی کشویی پرتو که مجهز به کشویی پنج محوره جهانی است، می تواند از طریق یک ریل خطی به پرتو مدولار جهانی متصل شود. با این حال، مقطع نصب برای یک لغزنده برش سنگین پنج محوره با قدرت و گشتاور بالا بیش از 30٪ بزرگتر از یک لام معمولی جهانی است.

در نتیجه، بهبودهایی در طراحی صندلی کشویی تیر مورد نیاز است. یک نوآوری کلیدی در این طراحی مجدد، امکان به اشتراک گذاشتن پرتو یکسان با صندلی کشویی پرتو کشویی پنج محوره جهانی است. این رویکرد ساخت یک پلت فرم مدولار را تسهیل می کند. علاوه بر این، استحکام کلی را تا حدی افزایش می‌دهد، چرخه تولید را کوتاه می‌کند، هزینه‌های تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و امکان سازگاری بهتر با تغییرات بازار را فراهم می‌کند.

مقدمه ای بر ساختار صندلی کشویی تیر معمولی نوع دسته ای

سیستم پنج محوری معمولی در درجه اول از اجزای بزرگی مانند میز کار، صندلی راهنما، تیر، صندلی کشویی تیر و کشویی پنج محور تشکیل شده است. این بحث بر ساختار اصلی نشیمنگاه کشویی تیر، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، تمرکز دارد. این نشیمنگاه‌های متقارن اسلاید پرتو رو به روی یکدیگر قرار می‌گیرند و صفحات تکیه‌گاه را به هم می‌چسبانند، و در نتیجه یک نشیمنگاه کشویی تیر به شکل "دهانه" با ساختاری در آغوش گرفته می‌شود (به نمای بالا در شکل 1 مراجعه کنید). ابعاد نشان داده شده در نمای اصلی نشان دهنده جهت حرکت تیر است، در حالی که ابعاد در نمای سمت چپ برای اتصال به تیر بسیار مهم هستند و باید به تلرانس های خاصی پایبند باشند.

از نقطه نظر یک صندلی کشویی پرتو، برای تسهیل پردازش، شش گروه بالایی و پایینی سطوح اتصال لغزنده در محل اتصال شکل "I" - دارای یک قسمت بالایی پهن و یک وسط باریک - بر روی یک سطح پردازش متمرکز می شوند. این آرایش تضمین می کند که دقت های مختلف ابعادی و هندسی را می توان از طریق پردازش خوب به دست آورد. گروه های بالایی، میانی و پایینی صفحات پشتیبانی صرفاً به عنوان تکیه گاه ساختاری عمل می کنند و آنها را ساده و کاربردی می کنند. ابعاد مقطع اسلاید پنج محوره که با ساختار پوششی معمولی طراحی شده است، در حال حاضر 420 میلی متر × 420 میلی متر است. علاوه بر این، ممکن است در هنگام پردازش و مونتاژ اسلاید پنج محور، خطاهایی ایجاد شود. برای تطبیق تنظیمات نهایی، صفحات تکیه گاه بالایی، میانی و پایینی باید شکاف هایی را در موقعیت بسته حفظ کنند که متعاقباً با قالب گیری تزریقی پر می شود تا ساختار حلقه بسته سخت شده ایجاد شود. این تنظیمات می تواند خطاهایی را ایجاد کند، به ویژه در صندلی کشویی تیرهای متقاطع پوششی، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

با توجه به اصول طراحی مدولار، این ابعاد را نمی توان به منظور حفظ سازگاری تغییر داد، که به طور غیرمستقیم انبساط و سازگاری صندلی کشویی تیر متقاطع را محدود می کند. در حالی که این پیکربندی ممکن است به طور موقت نیازهای مشتریان را در بازارهای خاص برآورده کند، اما با نیازهای بازار به سرعت در حال تحول امروز همخوانی ندارد.

مزایای ساختار نوآورانه و فناوری پردازش

3.1 مقدمه ای بر ساختار نوآورانه

ارتقای برنامه های کاربردی بازار، درک عمیق تری از پردازش هوافضا را برای مردم فراهم کرده است. تقاضای فزاینده برای گشتاور بالا و قدرت بالا در قطعات پردازشی خاص جرقه ای را در صنعت ایجاد کرده است. در پاسخ به این تقاضا، یک صندلی کشویی با پرتو متقاطع جدید طراحی شده برای استفاده با سر پنج محوره و دارای سطح مقطع بزرگتر است. هدف اصلی این طراحی، رسیدگی به چالش‌های مرتبط با فرآیندهای برش سنگین است که به گشتاور و قدرت بالا نیاز دارند.

ساختار نوآورانه این نشیمنگاه کشویی تیر متقاطع جدید در شکل 2 نشان داده شده است. این نشیمنگاه به طور مشابه یک سرسره جهانی طبقه بندی می شود و از دو مجموعه صندلی متقارن کشویی تیر متقارن، همراه با دو مجموعه از صفحات تکیه گاه بالایی، میانی و پایینی تشکیل شده است که همگی یک صفحه پشتیبانی را تشکیل می دهند. ساختار نوع فراگیر.

یک تمایز کلیدی بین طراحی جدید و مدل سنتی در جهت گیری صندلی کشویی تیر متقاطع و صفحات تکیه گاه است که در مقایسه با طرح های معمولی 90 درجه چرخیده اند. در صندلی‌های کشویی تیرچه‌ای متقاطع، صفحات تکیه‌گاه عمدتاً یک عملکرد حمایتی را انجام می‌دهند. با این حال، ساختار جدید سطوح نصب لغزنده را بر روی هر دو صفحه تکیه گاه بالایی و پایینی نشیمنگاه اسلاید تیر متقاطع ادغام می کند و ساختاری تقسیم شده بر خلاف مدل معمولی ایجاد می کند. این طراحی امکان تنظیم دقیق و تنظیم سطوح اتصال لغزنده بالایی و پایینی را فراهم می کند تا اطمینان حاصل شود که آنها با سطح اتصال لغزنده روی صندلی کشویی متقاطع هم سطح هستند.

ساختار اصلی اکنون از دو مجموعه صندلی متقارن اسلاید پرتو متقارن تشکیل شده است که صفحات تکیه گاه بالایی، میانی و پایینی به شکل "T" چیده شده اند و دارای قسمت بالایی پهن تر و پایینی باریک تر است. ابعاد 1160 میلی متر و 1200 میلی متر در سمت چپ شکل 2 در جهت حرکت پرتوهای متقاطع گسترش می یابد، در حالی که ابعاد مشترک کلیدی 1050 میلی متر و 750 میلی متر با صندلی های کشویی معمولی پرتو متقاطع مطابقت دارند.

این طراحی به صندلی کشویی جدید تیرآهن متقاطع اجازه می دهد تا به طور کامل همان پرتو باز مشابه نسخه معمولی را به اشتراک بگذارد. فرآیند ثبت اختراع مورد استفاده برای این نشیمنگاه کشویی تیر متقاطع جدید شامل پر کردن و سخت شدن شکاف بین صفحه تکیه گاه و نشیمنگاه اسلاید تیر متقاطع با استفاده از قالب گیری تزریقی است، بنابراین یک ساختار در آغوش یکپارچه تشکیل می شود که می تواند یک لغزنده برش سنگین پنج محوره 600mm x 600mm را در خود جای دهد. .

همانطور که در نمای سمت چپ شکل 2 نشان داده شده است، سطوح اتصال لغزنده بالایی و پایینی روی نشیمنگاه اسلاید تیر متقاطع که اسلاید برش سنگین پنج محوره را محکم می کند، یک ساختار شکاف ایجاد می کند. به دلیل خطاهای بالقوه پردازش، سطح موقعیت لغزنده و سایر جنبه‌های دقت ابعادی و هندسی ممکن است در یک صفحه افقی قرار نگیرند، که پردازش را پیچیده می‌کند. در پرتو این، بهبودهای فرآیندی مناسب برای اطمینان از دقت مونتاژ واجد شرایط برای این ساختار تقسیم شده اجرا شده است.

3.2 شرح فرآیند سنگ زنی همسطح

نیمه تمام کردن یک صندلی کشویی تک پرتو توسط یک ماشین فرز دقیق تکمیل می شود و فقط هزینه تکمیل باقی می ماند. در اینجا نیاز به توضیح دارد و فقط سنگ زنی تکمیلی به تفصیل توضیح داده شده است. فرآیند سنگ زنی خاص به شرح زیر است.

1) دو صندلی متقارن پرتو کشویی در معرض سنگ زنی مرجع تک تکه هستند. ابزارآلات در شکل 3 نشان داده شده است. سطح تکمیل، که به عنوان سطح A شناخته می شود، به عنوان سطح موقعیت یابی عمل می کند و بر روی آسیاب ریلی راهنما بسته می شود. سطح یاتاقان مرجع B و سطح مرجع فرآیند C برای اطمینان از اینکه دقت ابعادی و هندسی آنها الزامات مشخص شده در نقشه را برآورده می کند، زمین می شوند.

2) برای رسیدگی به چالش پردازش خطای غیرهمسطح در ساختار ذکر شده در بالا، ما به طور خاص چهار ابزار بلوک با ارتفاع مساوی پشتیبانی ثابت و دو ابزار بلوک با ارتفاع مساوی پشتیبانی از پایین طراحی کرده‌ایم. مقدار 300 میلی متر برای اندازه گیری ارتفاع مساوی بسیار مهم است و باید طبق مشخصات ارائه شده در نقشه پردازش شود تا از ارتفاع یکنواخت اطمینان حاصل شود. این در شکل 4 نشان داده شده است.

3) دو مجموعه از نشیمنگاه های کشویی پرتو متقارن با استفاده از ابزار ویژه به صورت رو در رو به هم چسبیده می شوند (شکل 5 را ببینید). چهار مجموعه از بلوک‌های تکیه‌گاه ثابت با ارتفاع مساوی از طریق سوراخ‌های نصب به صندلی‌های کشویی تیر متصل می‌شوند. علاوه بر این، دو مجموعه از بلوک‌های تکیه‌گاه پایین با ارتفاع مساوی در ارتباط با سطح یاتاقان مرجع B و سطح مرجع فرآیند C کالیبره و ثابت می‌شوند. این تنظیم تضمین می‌کند که هر دو مجموعه از صندلی‌های متقارن اسلاید تیر در ارتفاعی برابر نسبت به ارتفاع قرار گرفته باشند. سطح یاتاقان B، در حالی که از سطح مرجع فرآیند C برای تأیید اینکه صندلی های کشویی تیر به درستی تراز شده اند استفاده می شود.

پس از تکمیل پردازش همسطح، سطوح اتصال لغزنده هر دو مجموعه نشیمنگاه کشویی تیر، همسطح خواهند بود. این پردازش در یک پاس انجام می شود تا دقت ابعادی و هندسی آنها تضمین شود.

در مرحله بعد، مجموعه برگردانده می شود تا سطح پردازش شده قبلی را گیره و قرار دهد، و اجازه می دهد تا سطح اتصال لغزنده دیگر آسیاب شود. در طول فرآیند سنگ زنی، کل نشیمن اسلاید تیر، که توسط ابزار محکم شده است، در یک پاس آسیاب می شود. این رویکرد تضمین می کند که هر سطح اتصال لغزنده به ویژگی های همسطح مورد نظر دست می یابد.

مقایسه و تایید داده های تحلیل سختی استاتیکی صندلی کشویی تیر

4.1 تقسیم نیروی فرز هواپیما

در برش فلز،تراش CNC فرزنیروی حین آسیاب هواپیما را می توان به سه جزء مماسی تقسیم کرد که بر ابزار اثر می گذارد. این نیروهای مؤلفه شاخص های حیاتی برای ارزیابی استحکام برش ماشین ابزار هستند. این راستی‌آزمایی داده‌های نظری با اصول کلی تست‌های سختی استاتیکی سازگار است. برای تجزیه و تحلیل نیروهای وارد بر ابزار ماشینکاری، از روش تحلیل المان محدود استفاده می کنیم که به ما امکان می دهد آزمون های عملی را به ارزیابی های نظری تبدیل کنیم. این رویکرد برای ارزیابی مناسب بودن طراحی صندلی کشویی تیر مورد استفاده قرار می گیرد.

4.2 فهرست پارامترهای برش سنگین هواپیما

قطر برش (d): 50 میلی متر
تعداد دندان ها (z): 4
سرعت اسپیندل (n): 1000 دور در دقیقه
سرعت تغذیه (vc): 1500 میلی متر در دقیقه
عرض فرز (ae): 50 میلی متر
عمق برش پشت فرز (ap): 5 میلی متر
تغذیه در هر دور (ar): 1.5 میلی متر
تغذیه در هر دندان (از): 0.38 میلی متر

نیروی فرز مماسی (fz) را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
\[ fz = 9.81 \times 825 \times ap^{1.0} \times af^{0.75} \times ae^{1.1} \times d^{-1.3} \times n^{-0.2} \times z^{ 60^{-0.2}} \]
این منجر به نیروی \(fz = 3963.15 \, N\) می شود.

با توجه به عوامل فرز متقارن و نامتقارن در فرآیند ماشینکاری، نیروهای زیر را داریم:
- FPC (نیرو در جهت محور X): \( fpc = 0.9 \ بار fz = 3566.84 \، N \)
- FCF (نیرو در جهت محور Z): \( fcf = 0.8 \ بار fz = 3170.52 \، N \)
- FP (نیرو در جهت محور Y): \( fp = 0.9 \ بار fz = 3566.84 \، N \)

کجا:
- FPC نیرویی است که در جهت محور X است
- FCF نیرویی است در جهت محور Z
- FP نیرویی است که در جهت محور Y است

4.3 تحلیل استاتیکی المان محدود

دو اسلاید پنج محور برش نیاز به ساختار مدولار دارند و باید پرتوهای یکسانی را با یک رابط بازکننده سازگار به اشتراک بگذارند. بنابراین، استحکام صندلی کشویی پرتو بسیار مهم است. تا زمانی که صندلی کشویی پرتو جابجایی بیش از حد را تجربه نکند، می توان نتیجه گرفت که پرتو جهانی است. برای اطمینان از الزامات سفتی استاتیک، داده‌های برش مربوطه برای انجام یک تحلیل مقایسه‌ای المان محدود بر روی جابجایی صندلی لغزنده پرتو جمع‌آوری می‌شود.

این تجزیه و تحلیل به طور همزمان تجزیه و تحلیل استاتیک المان محدود را بر روی هر دو مجموعه صندلی کشویی پرتو انجام می دهد. این سند به طور خاص بر تجزیه و تحلیل دقیق ساختار جدید صندلی اسلاید تیر متمرکز است، و از مشخصات تحلیل اصلی صندلی کشویی صرفنظر می کند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که در حالی که دستگاه یونیورسال پنج محور نمی تواند برش سنگین را انجام دهد، بازرسی های برش سنگین با زاویه ثابت و پذیرش برش با سرعت بالا برای قطعات "S" اغلب در طول آزمایش های پذیرش انجام می شود. گشتاور برش و نیروی برش در این موارد می تواند با برش های سنگین قابل مقایسه باشد.

بر اساس سالها تجربه کاربردی و شرایط تحویل واقعی، نویسنده معتقد است که سایر اجزای بزرگ دستگاه جهانی پنج محوره به طور کامل الزامات مقاومت در برابر برش سنگین را برآورده می کند. بنابراین، انجام تحلیل تطبیقی ​​هم منطقی و هم معمولی است. در ابتدا، هر جزء با برداشتن یا فشرده کردن سوراخ‌های رزوه‌دار، شعاع‌ها، پخ‌ها و گام‌های کوچکی که می‌تواند بر تقسیم مش‌ها تأثیر بگذارد، ساده‌سازی می‌شود. سپس خواص مواد مربوطه هر قسمت اضافه می‌شود و مدل برای تحلیل استاتیکی به شبیه‌سازی وارد می‌شود.

در تنظیمات پارامتر برای تجزیه و تحلیل، تنها داده های ضروری مانند بازوی جرم و نیرو حفظ می شوند. صندلی کشویی پرتو یکپارچه در تجزیه و تحلیل تغییر شکل گنجانده شده است، در حالی که سایر قسمت ها مانند ابزار، سر ماشینکاری پنج محوره و کشویی پنج محوره برش سنگین در نظر گرفته می شوند. تجزیه و تحلیل بر روی جابجایی نسبی صندلی کشویی تیر تحت نیروهای خارجی متمرکز است. بار خارجی شامل گرانش است و نیروی سه بعدی به طور همزمان به نوک ابزار اعمال می شود. نوک ابزار باید از قبل به عنوان سطح بارگذاری نیرو برای تکرار طول ابزار در حین ماشینکاری تعریف شود، در حالی که اطمینان حاصل شود که اسلاید در انتهای محور ماشینکاری برای حداکثر اهرم قرار گرفته است و شرایط واقعی ماشین کاری را شبیه سازی می کند.

اینجزء آلومینیومیs با استفاده از روش "تماس جهانی (-مشترک-)" به هم متصل می شوند و شرایط مرزی از طریق تقسیم خط ایجاد می شود. منطقه اتصال تیر در شکل 7 نشان داده شده است، با تقسیم شبکه در شکل 8 نشان داده شده است. حداکثر اندازه واحد 50 میلی متر است، حداقل اندازه واحد 10 میلی متر است که در مجموع 185,485 واحد و 367,989 گره ایجاد می شود. نمودار کل جابجایی ابر در شکل 9 ارائه شده است، در حالی که سه جابجایی محوری در جهت های X، Y و Z به ترتیب در شکل های 10 تا 12 نشان داده شده است.

دو اسلاید پنج محور برش نیاز به ساختار مدولار دارند و باید پرتوهای یکسانی را با یک رابط بازکننده سازگار به اشتراک بگذارند. بنابراین، استحکام صندلی کشویی پرتو بسیار مهم است. تا زمانی که صندلی کشویی پرتو جابجایی بیش از حد را تجربه نکند، می توان نتیجه گرفت که پرتو جهانی است. برای اطمینان از الزامات سفتی استاتیک، داده‌های برش مربوطه برای انجام یک تحلیل مقایسه‌ای المان محدود بر روی جابجایی صندلی لغزنده پرتو جمع‌آوری می‌شود.

این تجزیه و تحلیل به طور همزمان تجزیه و تحلیل استاتیک المان محدود را بر روی هر دو مجموعه صندلی کشویی پرتو انجام می دهد. این سند به طور خاص بر تجزیه و تحلیل دقیق ساختار جدید صندلی اسلاید تیر متمرکز است، و از مشخصات تحلیل اصلی صندلی کشویی صرفنظر می کند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که در حالی که دستگاه یونیورسال پنج محور نمی تواند برش سنگین را انجام دهد، بازرسی های برش سنگین با زاویه ثابت و پذیرش برش با سرعت بالا برای قطعات "S" اغلب در طول آزمایش های پذیرش انجام می شود. گشتاور برش و نیروی برش در این موارد می تواند با برش های سنگین قابل مقایسه باشد.

بر اساس سالها تجربه کاربردی و شرایط تحویل واقعی، نویسنده معتقد است که سایر اجزای بزرگ دستگاه جهانی پنج محوره به طور کامل الزامات مقاومت در برابر برش سنگین را برآورده می کند. بنابراین، انجام تحلیل تطبیقی ​​هم منطقی و هم معمولی است. در ابتدا، هر جزء با برداشتن یا فشرده کردن سوراخ‌های رزوه‌دار، شعاع‌ها، پخ‌ها و گام‌های کوچکی که می‌تواند بر تقسیم مش‌ها تأثیر بگذارد، ساده‌سازی می‌شود. سپس خواص مواد مربوطه هر قسمت اضافه می‌شود و مدل برای تحلیل استاتیکی به شبیه‌سازی وارد می‌شود.

در تنظیمات پارامتر برای تجزیه و تحلیل، تنها داده های ضروری مانند بازوی جرم و نیرو حفظ می شوند. صندلی کشویی پرتو یکپارچه در تجزیه و تحلیل تغییر شکل گنجانده شده است، در حالی که سایر قسمت ها مانند ابزار، سر ماشینکاری پنج محوره و کشویی پنج محوره برش سنگین در نظر گرفته می شوند. تجزیه و تحلیل بر روی جابجایی نسبی صندلی کشویی تیر تحت نیروهای خارجی متمرکز است. بار خارجی شامل گرانش است و نیروی سه بعدی به طور همزمان به نوک ابزار اعمال می شود. نوک ابزار باید از قبل به عنوان سطح بارگذاری نیرو برای تکرار طول ابزار در حین ماشینکاری تعریف شود، در حالی که اطمینان حاصل شود که اسلاید در انتهای محور ماشینکاری برای حداکثر اهرم قرار گرفته است و شرایط واقعی ماشین کاری را شبیه سازی می کند.

اینقطعات تبدیل شده با دقتبا استفاده از روش "تماس جهانی (-مشترک-)" به هم متصل می شوند و شرایط مرزی از طریق تقسیم خط ایجاد می شود. منطقه اتصال تیر در شکل 7 نشان داده شده است، با تقسیم شبکه در شکل 8 نشان داده شده است. حداکثر اندازه واحد 50 میلی متر است، حداقل اندازه واحد 10 میلی متر است که در مجموع 185,485 واحد و 367,989 گره ایجاد می شود. نمودار کل جابجایی ابر در شکل 9 ارائه شده است، در حالی که سه جابجایی محوری در جهت های X، Y و Z به ترتیب در شکل های 10 تا 12 نشان داده شده است.

پس از تجزیه و تحلیل داده ها، نمودار ابری در جدول 1 خلاصه و مقایسه شده است. همه مقادیر در 0.01 میلی متر از یکدیگر قرار دارند. بر اساس این داده ها و تجربیات قبلی، ما معتقدیم که تیر متقاطع دچار اعوجاج یا تغییر شکل نخواهد شد و امکان استفاده از یک تیر متقاطع استاندارد در تولید را فراهم می کند. پس از بررسی فنی، این سازه برای تولید تایید شد و برش تست فولاد را با موفقیت پشت سر گذاشت. تمام تست های دقیق قطعات تست "S" استانداردهای لازم را برآورده کردند.

اگر می خواهید بیشتر بدانید یا سوالی داشته باشید، لطفا با ما تماس بگیریدinfo@anebon.com

چین سازنده چین با دقت بالا وقطعات ماشینکاری CNC دقیقAnebon به دنبال فرصتی برای ملاقات با همه دوستان از داخل و خارج از کشور برای همکاری برد-برد است. Anebon صمیمانه امیدوار است که با همه شما بر اساس منافع متقابل و توسعه مشترک همکاری طولانی مدت داشته باشد.