Klizno sjedište poprečne grede je ključna komponenta alatnog stroja, karakterizirana složenom strukturom i različitim vrstama. Svako sučelje kliznog sjedala poprečne grede odgovara izravno spojnim točkama svoje poprečne grede. Međutim, pri prijelazu s univerzalnog klizača s pet osi na klizač za rezanje s pet osi za teške uvjete rada, promjene se događaju istovremeno u sjedištu klizača poprečne grede, poprečnoj gredi i bazi vodilice. Prethodno, kako bi se zadovoljili zahtjevi tržišta, velike komponente morale su biti redizajnirane, što je rezultiralo dugim rokovima isporuke, visokim troškovima i slabom međusobnom zamjenom.
Kako bi se riješio ovaj problem, dizajnirana je nova struktura kliznog sjedala s poprečnom gredom koja održava istu veličinu vanjskog sučelja kao i univerzalno sučelje. To omogućuje ugradnju klizača za rezanje s pet osi za teške uvjete rada bez potrebe za promjenama na poprečnoj gredi ili drugim velikim strukturnim komponentama, a istovremeno zadovoljava zahtjeve krutosti. Dodatno, poboljšanja u tehnologiji obrade povećala su točnost proizvodnje kliznog sjedala poprečne grede. Ova vrsta strukturne optimizacije, zajedno s pripadajućim metodama obrade, preporučuje se za promicanje i primjenu unutar industrije.
1. Uvod
Poznato je da veličina snage i zakretnog momenta utječe na oblik ugradbenog presjeka petoosne glave. Klizno sjedalo grede, koje je opremljeno univerzalnim petoosnim klizačem, može se povezati s univerzalnom modularnom gredom preko linearne tračnice. Međutim, poprečni presjek ugradnje za petoosni klizač za rezanje velike snage i velikog zakretnog momenta je preko 30% veći nego kod konvencionalnog univerzalnog klizača.
Kao rezultat toga, potrebna su poboljšanja u dizajnu sjedala klizača grede. Ključna inovacija u ovom redizajnu je mogućnost dijeljenja iste grede sa sjedištem grede univerzalnog klizača s pet osi. Ovaj pristup olakšava izgradnju modularne platforme. Dodatno, u određenoj mjeri povećava ukupnu krutost, skraćuje proizvodni ciklus, značajno smanjuje troškove proizvodnje i omogućuje bolju prilagodbu tržišnim promjenama.
Uvod u strukturu konvencionalnog šaržnog kliznog sjedala grede
Konvencionalni sustav s pet osi prvenstveno se sastoji od velikih komponenti kao što su radni stol, sjedište vodilice, greda, klizno sjedište grede i klizač s pet osi. Ova se rasprava usredotočuje na osnovnu strukturu sjedala grede klizača, kao što je ilustrirano na slici 1. Dva skupa sjedala grede klizača su simetrična i sastoje se od gornje, srednje i donje potporne ploče, što čini ukupno osam komponenti. Ova simetrična klizna sjedala grede okrenuta su jedna prema drugoj i pričvršćuju potporne ploče zajedno, što rezultira kliznim sjedalom grede u obliku "usta" s obuhvatnom strukturom (pogledajte pogled odozgo na slici 1). Dimenzije navedene u glavnom prikazu predstavljaju smjer kretanja grede, dok su dimenzije u lijevom prikazu kritične za spajanje na gredu i moraju se pridržavati određenih tolerancija.
S gledišta kliznog sjedišta pojedinačne grede, kako bi se olakšala obrada, gornjih i donjih šest skupina spojnih površina klizača na spoju u obliku slova "I"—sa širokim vrhom i uskom sredinom—koncentrirane su na jednu površinu za obradu. Ovakav raspored osigurava da se kroz finu obradu mogu postići različite dimenzijske i geometrijske točnosti. Gornja, srednja i donja skupina potpornih ploča služe samo kao konstrukcijska potpora, što ih čini jednostavnima i praktičnima. Dimenzije poprečnog presjeka petoosnog tobogana, projektiranog s konvencionalnom ovojnom strukturom, trenutno su 420 mm × 420 mm. Osim toga, mogu se pojaviti pogreške tijekom obrade i montaže klizača s pet osi. Kako bi se prilagodile konačne prilagodbe, gornja, srednja i donja potporna ploča moraju održavati praznine u zatvorenom položaju, koje se naknadno ispunjavaju injekcijskim prešanjem kako bi se stvorila otvrdnuta struktura zatvorene petlje. Ove prilagodbe mogu dovesti do pogrešaka, posebno u klizaču koji obuhvaća poprečnu gredu, kao što je prikazano na slici 1. Dvije specifične dimenzije od 1050 mm i 750 mm ključne su za spajanje s poprečnom gredom.
Prema načelima modularnog dizajna, ove se dimenzije ne mogu mijenjati kako bi se održala kompatibilnost, što neizravno ograničava proširenje i prilagodljivost kliznog sjedala poprečne grede. Iako ova konfiguracija može privremeno zadovoljiti zahtjeve kupaca na određenim tržištima, ona nije u skladu s potrebama današnjeg tržišta koje se brzo razvijaju.
Prednosti inovativne strukture i tehnologije obrade
3.1 Uvod u inovativnu strukturu
Promocija tržišnih aplikacija omogućila je ljudima dublje razumijevanje obrade u zrakoplovstvu. Rastuća potražnja za velikim okretnim momentom i velikom snagom u određenim obradnim dijelovima potaknula je novi trend u industriji. Kao odgovor na ovaj zahtjev, razvijeno je novo klizno sjedalo s poprečnom gredom dizajnirano za korištenje s glavom s pet osi i većeg poprečnog presjeka. Primarni cilj ovog dizajna je rješavanje izazova povezanih s teškim procesima rezanja koji zahtijevaju veliki okretni moment i snagu.
Inovativna struktura ovog novog kliznog sjedala s poprečnom gredom ilustrirana je na slici 2. Kategorizira se slično kao univerzalni tobogan i sastoji se od dva seta simetričnih kliznih sjedala s poprečnom gredom, zajedno s dva seta gornjih, srednjih i donjih potpornih ploča, a sve tvore sveobuhvatna obuhvatna struktura tipa.
Ključna razlika između novog dizajna i tradicionalnog modela leži u orijentaciji kliznog sjedišta poprečne grede i potpornih ploča, koje su zakrenute za 90° u usporedbi s konvencionalnim dizajnom. U tradicionalnim kliznim sjedalima s poprečnom gredom, potporne ploče uglavnom služe kao potpora. Međutim, nova struktura integrira instalacijske površine klizača i na gornju i na donju potpornu ploču sjedala klizača poprečne grede, stvarajući podijeljenu strukturu za razliku od one kod konvencionalnog modela. Ovaj dizajn omogućuje fino podešavanje i podešavanje gornje i donje spojne površine klizača kako bi se osiguralo da su u ravnini s površinom spoja klizača na sjedištu klizača poprečne grede.
Glavna konstrukcija sada se sastoji od dva seta simetričnih poprečnih kliznih sjedala, s gornjom, srednjom i donjom potpornom pločom raspoređenom u obliku slova "T", sa širim gornjim i užim donjim dijelom. Dimenzije od 1160 mm i 1200 mm na lijevoj strani slike 2 protežu se u smjeru kretanja poprečne grede, dok ključne zajedničke dimenzije od 1050 mm i 750 mm ostaju u skladu s onima konvencionalnog kliznog sjedala s poprečnom gredom.
Ovaj dizajn omogućuje novom kliznom sjedalu s poprečnom gredom da u potpunosti dijeli istu otvorenu poprečnu gredu kao i konvencionalna verzija. Patentirani postupak koji se koristi za ovo novo sjedište klizača s poprečnom gredom uključuje ispunjavanje i stvrdnjavanje razmaka između potporne ploče i sjedišta klizača s poprečnom gredom pomoću injekcijskog prešanja, čime se oblikuje integralna struktura koja može primiti 600 mm x 600 mm petoosni klizač za rezanje za teške uvjete rada .
Kao što je prikazano u lijevom pogledu na slici 2, gornja i donja spojna površina klizača na sjedištu klizača poprečne grede koja učvršćuje petoosni klizač za teške uvjete rada stvaraju podijeljenu strukturu. Zbog mogućih pogrešaka u obradi, površina za pozicioniranje klizača i drugi aspekti dimenzijske i geometrijske točnosti možda neće ležati na istoj horizontalnoj ravnini, što komplicira obradu. U svjetlu ovoga, implementirana su odgovarajuća poboljšanja procesa kako bi se osigurala kvalificirana točnost montaže za ovu podijeljenu strukturu.
3.2 Opis procesa koplanarnog brušenja
Poluzavršna obrada kliznog sjedala s jednom gredom dovršena je preciznim strojem za glodanje, ostavljajući samo dodatke za završnu obradu. Ovdje je potrebno objasniti, a detaljno je objašnjeno samo završno brušenje. Specifični postupak mljevenja opisan je kako slijedi.
1) Dva simetrična klizna sjedišta greda podliježu referentnom brušenju u jednom komadu. Alati su prikazani na slici 3. Završna površina, koja se naziva površina A, služi kao površina za pozicioniranje i stegnuta je na brusilicu vodilice. Referentna nosiva površina B i procesna referentna površina C su brušene kako bi se osiguralo da njihova dimenzijska i geometrijska točnost zadovoljava zahtjeve navedene u crtežu.
2) Kako bismo odgovorili na izazov obrade nekoplanarne pogreške u gore spomenutoj strukturi, posebno smo dizajnirali četiri blok alata jednake visine s fiksnom potporom i dva blok alata jednake visine s donjom potporom. Vrijednost od 300 mm ključna je za jednake mjere visine i mora se obraditi u skladu sa specifikacijama danim na crtežu kako bi se osigurala ujednačena visina. Ovo je ilustrirano na slici 4.
3) Dva seta simetričnih nosača klizača pričvršćena su licem u lice pomoću posebnog alata (vidi sliku 5). Četiri kompleta fiksnih potpornih blokova jednake visine povezani su s kliznim sjedištima grede kroz svoje rupe za montiranje. Dodatno, dva seta donjih potpornih blokova jednake visine su kalibrirana i fiksirana zajedno s referentnom površinom ležaja B i referentnom površinom procesa C. Ova postavka osigurava da su oba seta simetričnih kliznih sjedišta greda postavljena na jednakoj visini u odnosu na noseća površina B, dok se procesna referentna površina C koristi za provjeru jesu li klizna sjedišta grede ispravno poravnata.
Nakon dovršetka koplanarne obrade, spojne površine klizača oba seta nosača greda bit će koplanarne. Ova se obrada odvija u jednom prolazu kako bi se zajamčila njihova dimenzijska i geometrijska točnost.
Zatim se sklop okreće kako bi stezao i pozicionirao prethodno obrađenu površinu, omogućujući brušenje druge spojne površine klizača. Tijekom procesa brušenja, cijelo klizno sjedište grede, pričvršćeno alatom, brusi se u jednom prolazu. Ovaj pristup osigurava da svaka spojna površina klizača postigne željene koplanarne karakteristike.
Usporedba i verifikacija podataka analize statičke krutosti nosača klizača
4.1 Podjela sile ravnog glodanja
U rezanju metala,CNC glodalicasila tijekom ravnog glodanja može se podijeliti na tri tangencijalne komponente koje djeluju na alat. Ove sastavne sile ključni su pokazatelji za procjenu krutosti rezanja alatnih strojeva. Ova teorijska provjera podataka je u skladu s općim načelima statičkih ispitivanja krutosti. Za analizu sila koje djeluju na alat za obradu koristimo metodu analize konačnih elemenata, koja nam omogućuje pretvaranje praktičnih testova u teorijske procjene. Ovaj se pristup koristi za procjenu je li dizajn sjedala klizača nosača odgovarajući.
4.2 Popis parametara teškog rezanja u ravnini
Promjer rezača (d): 50 mm
Broj zuba (z): 4
Brzina vretena (n): 1000 o/min
Brzina dodavanja (vc): 1500 mm/min
Širina glodanja (ae): 50 mm
Dubina zadnjeg rezanja glodanja (ap): 5 mm
Posmak po okretaju (ar): 1,5 mm
Posmak po zubu (od): 0,38 mm
Tangencijalna sila mljevenja (fz) može se izračunati pomoću formule:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
To rezultira silom od \( fz = 3963,15 \, N \).
Uzimajući u obzir faktore simetričnog i asimetričnog glodanja tijekom procesa strojne obrade, imamo sljedeće sile:
- FPC (sila u smjeru X-osi): \( fpc = 0,9 \puta fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (sila u smjeru Z-osi): \( fcf = 0,8 \puta fz = 3170,52 \, N \)
- FP (sila u smjeru Y-osi): \( fp = 0,9 \puta fz = 3566,84 \, N \)
Gdje:
- FPC je sila u smjeru X-osi
- FCF je sila u smjeru Z-osi
- FP je sila u smjeru Y-osi
4.3 Statička analiza konačnih elemenata
Dva klizača s pet osi za rezanje trebaju modularnu konstrukciju i moraju dijeliti istu gredu s kompatibilnim sučeljem za otvaranje. Stoga je krutost sjedala klizača grede ključna. Sve dok klizno sjedište grede ne doživi preveliki pomak, može se zaključiti da je greda univerzalna. Kako bi se osigurali zahtjevi statičke krutosti, bit će prikupljeni relevantni podaci o rezanju kako bi se izvršila komparativna analiza konačnih elemenata o pomaku klizača nosača.
Ova analiza će istovremeno provesti statičku analizu konačnih elemenata na oba sklopa kliznog sjedala grede. Ovaj se dokument posebno usredotočuje na detaljnu analizu nove strukture sjedala kliznog nosača, izostavljajući specifičnosti izvorne analize kliznog sjedala. Važno je napomenuti da dok univerzalni stroj s pet osi ne može podnijeti teško rezanje, inspekcije teškog rezanja pod fiksnim kutom i prihvaćanje rezanja velikom brzinom za "S" dijelove često se provode tijekom testova prihvaćanja. Okretni moment i sila rezanja u ovim slučajevima mogu se usporediti s onima kod teškog rezanja.
Na temelju godina iskustva u primjeni i stvarnih uvjeta isporuke, autorovo je uvjerenje da druge velike komponente univerzalnog petoosnog stroja u potpunosti ispunjavaju zahtjeve za otpornost na teške rezove. Stoga je provođenje komparativne analize i logično i rutinsko. U početku se svaka komponenta pojednostavljuje uklanjanjem ili sažimanjem rupa s navojem, radijusa, skošenja i malih koraka koji bi mogli utjecati na podjelu mreže. Zatim se dodaju relevantna svojstva materijala svakog dijela, a model se uvozi u simulaciju za statičku analizu.
U postavkama parametara za analizu zadržavaju se samo bitni podaci kao što su masa i krak sile. Integrirano klizno sjedište grede uključeno je u analizu deformacije, dok se ostali dijelovi poput alata, glave za obradu s pet osi i klizača s pet osi za teško rezanje smatraju krutim. Analiza je usredotočena na relativni pomak nosača kliznog nosača pod djelovanjem vanjskih sila. Vanjsko opterećenje uključuje gravitaciju, a trodimenzionalna sila se istovremeno primjenjuje na vrh alata. Vrh alata mora se definirati unaprijed kao površina opterećenja sile kako bi se replicirala duljina alata tijekom strojne obrade, dok se osigurava da je klizač postavljen na kraju osi obrade za maksimalnu polugu, blisko simulirajući stvarne uvjete strojne obrade.
Thealuminijska komponentas su međusobno povezani metodom "globalnog kontakta (-joint-)", a rubni uvjeti se uspostavljaju podjelom linija. Područje povezivanja snopa ilustrirano je na slici 7, s mrežnom podjelom prikazanom na slici 8. Maksimalna veličina jedinice je 50 mm, minimalna veličina jedinice je 10 mm, što rezultira s ukupno 185 485 jedinica i 367 989 čvorova. Dijagram oblaka ukupnog pomaka prikazan je na slici 9, dok su tri aksijalna pomaka u smjerovima X, Y i Z prikazana na slikama 10 do 12.
Dva klizača s pet osi za rezanje trebaju modularnu konstrukciju i moraju dijeliti istu gredu s kompatibilnim sučeljem za otvaranje. Stoga je krutost sjedala klizača grede ključna. Sve dok klizno sjedište grede ne doživi preveliki pomak, može se zaključiti da je greda univerzalna. Kako bi se osigurali zahtjevi statičke krutosti, bit će prikupljeni relevantni podaci o rezanju kako bi se izvršila komparativna analiza konačnih elemenata o pomaku klizača nosača.
Ova analiza će istovremeno provesti statičku analizu konačnih elemenata na oba sklopa kliznog sjedala grede. Ovaj se dokument posebno usredotočuje na detaljnu analizu nove strukture sjedala kliznog nosača, izostavljajući specifičnosti izvorne analize kliznog sjedala. Važno je napomenuti da dok univerzalni stroj s pet osi ne može podnijeti teško rezanje, inspekcije teškog rezanja pod fiksnim kutom i prihvaćanje rezanja velikom brzinom za "S" dijelove često se provode tijekom testova prihvaćanja. Okretni moment i sila rezanja u ovim slučajevima mogu se usporediti s onima kod teškog rezanja.
Na temelju godina iskustva u primjeni i stvarnih uvjeta isporuke, autorovo je uvjerenje da druge velike komponente univerzalnog petoosnog stroja u potpunosti ispunjavaju zahtjeve za otpornost na teške rezove. Stoga je provođenje komparativne analize i logično i rutinsko. U početku se svaka komponenta pojednostavljuje uklanjanjem ili sažimanjem rupa s navojem, radijusa, skošenja i malih koraka koji bi mogli utjecati na podjelu mreže. Zatim se dodaju relevantna svojstva materijala svakog dijela, a model se uvozi u simulaciju za statičku analizu.
U postavkama parametara za analizu zadržavaju se samo bitni podaci kao što su masa i krak sile. Integrirano klizno sjedište grede uključeno je u analizu deformacije, dok se ostali dijelovi poput alata, glave za obradu s pet osi i klizača s pet osi za teško rezanje smatraju krutim. Analiza je usredotočena na relativni pomak nosača kliznog nosača pod djelovanjem vanjskih sila. Vanjsko opterećenje uključuje gravitaciju, a trodimenzionalna sila se istovremeno primjenjuje na vrh alata. Vrh alata mora se definirati unaprijed kao površina opterećenja sile kako bi se replicirala duljina alata tijekom strojne obrade, dok se osigurava da je klizač postavljen na kraju osi obrade za maksimalnu polugu, blisko simulirajući stvarne uvjete strojne obrade.
Theprecizno tokarene komponentemeđusobno su povezani metodom "globalnog kontakta (-joint-)", a rubni uvjeti se uspostavljaju kroz linijsku podjelu. Područje povezivanja snopa ilustrirano je na slici 7, s mrežnom podjelom prikazanom na slici 8. Maksimalna veličina jedinice je 50 mm, minimalna veličina jedinice je 10 mm, što rezultira s ukupno 185 485 jedinica i 367 989 čvorova. Dijagram oblaka ukupnog pomaka prikazan je na slici 9, dok su tri aksijalna pomaka u smjerovima X, Y i Z prikazana na slikama 10 do 12.
Nakon analize podataka, grafikon oblaka je sažet i uspoređen u tablici 1. Sve vrijednosti su unutar 0,01 mm jedna od druge. Na temelju ovih podataka i prethodnog iskustva, vjerujemo da poprečna greda neće doživjeti izobličenje ili deformaciju, što dopušta upotrebu standardne poprečne grede u proizvodnji. Nakon tehničkog pregleda ova konstrukcija je odobrena za proizvodnju i uspješno je prošla testno rezanje čelika. Sva ispitivanja preciznosti "S" ispitnih komada zadovoljila su tražene standarde.
Ako želite saznati više ili se raspitati, slobodno nas kontaktirajteinfo@anebon.com
Kina Proizvođač China High Precision iprecizni CNC dijelovi za obradu, Anebon traži priliku da upozna sve prijatelje iz zemlje i inozemstva za suradnju u kojoj svi dobivaju. Anebon se iskreno nada dugoročnoj suradnji sa svima vama na temelju obostrane koristi i zajedničkog razvoja.
Vrijeme objave: 6. studenog 2024