Kursi geser palang adalah komponen penting dari peralatan mesin, yang ditandai dengan struktur kompleks dan tipe yang beragam. Setiap antarmuka dudukan geser palang berhubungan langsung dengan titik sambungan palangnya. Namun, ketika beralih dari perosotan universal lima sumbu ke perosotan pemotongan tugas berat lima sumbu, perubahan terjadi secara bersamaan pada dudukan geser balok silang, balok melintang, dan dasar rel pemandu. Sebelumnya, untuk memenuhi permintaan pasar, komponen berukuran besar harus didesain ulang, yang mengakibatkan waktu tunggu yang lama, biaya tinggi, dan kemampuan pertukaran yang buruk.
Untuk mengatasi masalah ini, struktur kursi geser palang baru telah dirancang untuk mempertahankan ukuran antarmuka eksternal yang sama dengan antarmuka universal. Hal ini memungkinkan pemasangan slide pemotongan tugas berat lima sumbu tanpa memerlukan perubahan pada balok melintang atau komponen struktural besar lainnya, sekaligus memenuhi persyaratan kekakuan. Selain itu, peningkatan dalam teknologi pemrosesan telah meningkatkan keakuratan pembuatan kursi geser balok silang. Jenis optimasi struktural ini, beserta metode pemrosesan terkait, direkomendasikan untuk promosi dan penerapan dalam industri.
1. Pendahuluan
Telah diketahui bahwa besar kecilnya tenaga dan torsi mempengaruhi bentuk penampang pemasangan head lima sumbu. Kursi perosotan balok, yang dilengkapi dengan perosotan lima sumbu universal, dapat dihubungkan ke balok modular universal melalui rel linier. Namun, penampang pemasangan untuk slide pemotongan tugas berat lima sumbu berkekuatan tinggi dan torsi tinggi 30% lebih besar dibandingkan slide universal konvensional.
Oleh karena itu, diperlukan perbaikan pada desain kursi beam slide. Inovasi utama dalam desain ulang ini adalah kemampuan untuk berbagi balok yang sama dengan kursi geser balok pada perosotan lima sumbu universal. Pendekatan ini memfasilitasi pembangunan platform modular. Selain itu, hal ini meningkatkan kekakuan secara keseluruhan, memperpendek siklus produksi, mengurangi biaya produksi secara signifikan, dan memungkinkan adaptasi yang lebih baik terhadap perubahan pasar.
Pengantar struktur kursi geser balok tipe batch konvensional
Sistem lima sumbu konvensional terutama terdiri dari komponen besar seperti meja kerja, dudukan rel pemandu, balok, dudukan geser balok, dan dudukan geser lima sumbu. Pembahasan kali ini fokus pada struktur dasar beam slide seat seperti terlihat pada Gambar 1. Kedua set beam slide seat tersebut berbentuk simetris dan terdiri atas pelat penyangga atas, tengah, dan bawah yang berjumlah total delapan komponen. Kursi geser balok simetris ini saling berhadapan dan menjepit pelat penyangga, menghasilkan kursi geser balok berbentuk “mulut” dengan struktur merangkul (lihat tampilan atas pada Gambar 1). Dimensi yang ditunjukkan pada tampilan utama mewakili arah perjalanan balok, sedangkan dimensi pada tampilan kiri sangat penting untuk sambungan ke balok dan harus mematuhi toleransi tertentu.
Dari sudut pandang dudukan geser balok individual, untuk memudahkan pemrosesan, enam kelompok permukaan sambungan penggeser atas dan bawah pada sambungan bentuk “I”—memiliki bagian atas yang lebar dan bagian tengah yang sempit—dikonsentrasikan pada satu permukaan pemrosesan. Pengaturan ini memastikan bahwa berbagai akurasi dimensi dan geometris dapat dicapai melalui pemrosesan yang baik. Kelompok pelat penyangga atas, tengah, dan bawah hanya berfungsi sebagai penyangga struktural, menjadikannya sederhana dan praktis. Dimensi penampang slide lima sumbu, yang dirancang dengan struktur selubung konvensional, saat ini adalah 420 mm × 420 mm. Selain itu, kesalahan mungkin timbul selama pemrosesan dan perakitan slide lima sumbu. Untuk mengakomodasi penyesuaian akhir, pelat penyangga atas, tengah, dan bawah harus menjaga celah dalam posisi tertutup, yang kemudian diisi dengan cetakan injeksi untuk menciptakan struktur loop tertutup yang diperkeras. Penyesuaian ini dapat menimbulkan kesalahan, khususnya pada dudukan geser palang yang membungkus, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1. Dua dimensi spesifik yaitu 1050 mm dan 750 mm sangat penting untuk menyambung dengan palang melintang.
Berdasarkan prinsip desain modular, dimensi ini tidak dapat diubah untuk menjaga kompatibilitas, yang secara tidak langsung membatasi perluasan dan kemampuan beradaptasi kursi geser palang. Meskipun konfigurasi ini mungkin dapat memenuhi permintaan pelanggan di pasar tertentu untuk sementara waktu, konfigurasi ini tidak sejalan dengan kebutuhan pasar yang berkembang pesat saat ini.
Keuntungan dari struktur inovatif dan teknologi pemrosesan
3.1 Pengantar Struktur Inovatif
Promosi aplikasi pasar telah memberikan pemahaman yang lebih mendalam kepada masyarakat tentang pemrosesan dirgantara. Meningkatnya permintaan akan torsi tinggi dan daya tinggi pada komponen pemrosesan tertentu telah memicu tren baru di industri. Menanggapi permintaan ini, kursi geser palang baru yang dirancang untuk digunakan dengan kepala lima sumbu dan memiliki penampang lebih besar telah dikembangkan. Tujuan utama desain ini adalah untuk mengatasi tantangan yang terkait dengan proses pemotongan berat yang memerlukan torsi dan tenaga tinggi.
Struktur inovatif kursi geser palang baru ini diilustrasikan pada Gambar 2. Kursi ini dikategorikan mirip dengan kursi geser universal dan terdiri dari dua set kursi geser palang simetris, bersama dengan dua set pelat penyangga atas, tengah, dan bawah, semuanya membentuk a struktur tipe merangkul yang komprehensif.
Perbedaan utama antara desain baru dan model tradisional terletak pada orientasi kursi geser palang dan pelat penyangga, yang telah diputar 90° dibandingkan dengan desain konvensional. Pada kursi geser palang tradisional, pelat penyangga terutama berfungsi sebagai penyangga. Namun, struktur baru ini mengintegrasikan permukaan pemasangan penggeser ke pelat penyangga atas dan bawah pada dudukan geser balok silang, sehingga menciptakan struktur terpisah yang tidak seperti model konvensional. Desain ini memungkinkan penyempurnaan dan penyesuaian permukaan sambungan penggeser atas dan bawah untuk memastikan permukaan sambungan penggeser tersebut sejajar dengan permukaan sambungan penggeser pada dudukan geser balok silang.
Struktur utama kini terdiri dari dua set kursi geser palang simetris, dengan pelat penyangga atas, tengah, dan bawah disusun dalam bentuk “T”, dengan bagian atas lebih lebar dan bagian bawah lebih sempit. Dimensi 1160mm dan 1200mm di sisi kiri Gambar 2 memanjang searah dengan pergerakan balok melintang, sedangkan dimensi utama bersama yaitu 1050mm dan 750mm tetap konsisten dengan dimensi kursi geser balok melintang konvensional.
Desain ini memungkinkan kursi geser palang baru untuk sepenuhnya berbagi palang terbuka yang sama dengan versi konvensional. Proses yang dipatenkan untuk dudukan geser palang baru ini melibatkan pengisian dan pengerasan celah antara pelat penopang dan dudukan geser balok silang menggunakan cetakan injeksi, sehingga membentuk struktur merangkul integral yang dapat mengakomodasi geser pemotongan tugas berat lima sumbu berukuran 600mm x 600mm .
Seperti yang ditunjukkan pada tampilan kiri Gambar 2, permukaan sambungan penggeser atas dan bawah pada dudukan geser balok silang yang menahan geser pemotongan tugas berat lima sumbu menciptakan struktur terpisah. Karena potensi kesalahan pemrosesan, permukaan posisi penggeser serta aspek akurasi dimensi dan geometris lainnya mungkin tidak terletak pada bidang horizontal yang sama, sehingga mempersulit pemrosesan. Mengingat hal ini, perbaikan proses yang tepat telah diterapkan untuk memastikan keakuratan perakitan yang memenuhi syarat untuk struktur terpisah ini.
3.2 Deskripsi Proses Penggilingan Coplanar
Setengah penyelesaian kursi geser balok tunggal diselesaikan dengan mesin penggilingan presisi, hanya menyisakan tunjangan penyelesaian. Perlu dijelaskan disini, dan hanya finishing grinding saja yang dijelaskan secara detail. Proses penggilingan spesifik dijelaskan sebagai berikut.
1) Dua kursi geser balok simetris dikenakan penggilingan referensi satu bagian. Perkakasnya diilustrasikan pada Gambar 3. Permukaan akhir, disebut sebagai permukaan A, berfungsi sebagai permukaan pemosisian dan dijepit ke penggiling rel pemandu. Permukaan bantalan acuan B dan permukaan acuan proses C digerinda untuk memastikan bahwa keakuratan dimensi dan geometriknya memenuhi persyaratan yang ditentukan dalam gambar.
2) Untuk mengatasi tantangan pemrosesan kesalahan non-coplanar dalam struktur yang disebutkan di atas, kami telah secara khusus merancang empat alat blok penyangga tetap dengan ketinggian yang sama dan dua alat blok penyangga bawah dengan ketinggian yang sama. Nilai 300 mm sangat penting untuk pengukuran ketinggian yang sama dan harus diproses sesuai dengan spesifikasi yang diberikan dalam gambar untuk memastikan ketinggian yang seragam. Hal ini diilustrasikan pada Gambar 4.
3) Dua set kursi geser balok simetris dijepit saling berhadapan menggunakan perkakas khusus (lihat Gambar 5). Empat set blok penyangga tetap dengan ketinggian yang sama dihubungkan ke kursi geser balok melalui lubang pemasangannya. Selain itu, dua set blok penyangga bawah dengan ketinggian yang sama dikalibrasi dan dipasang bersama dengan permukaan bantalan referensi B dan permukaan referensi proses C. Pengaturan ini memastikan bahwa kedua set kursi geser balok simetris diposisikan pada ketinggian yang sama relatif terhadap permukaan bantalan B, sedangkan permukaan referensi proses C digunakan untuk memverifikasi bahwa dudukan geser balok telah sejajar dengan benar.
Setelah pemrosesan koplanar selesai, permukaan sambungan penggeser dari kedua set kursi geser balok akan menjadi koplanar. Pemrosesan ini dilakukan dalam sekali jalan untuk menjamin keakuratan dimensi dan geometriknya.
Selanjutnya, rakitan dibalik untuk menjepit dan memposisikan permukaan yang telah diproses sebelumnya, memungkinkan penggilingan permukaan sambungan penggeser lainnya. Selama proses penggilingan, seluruh dudukan geser balok, yang diamankan dengan perkakas, digiling dalam sekali jalan. Pendekatan ini memastikan bahwa setiap permukaan sambungan penggeser mencapai karakteristik koplanar yang diinginkan.
Perbandingan dan verifikasi data analisis kekakuan statis dudukan geser balok
4.1 Pembagian gaya penggilingan bidang
Dalam pemotongan logam,Mesin bubut penggilingan CNCgaya selama penggilingan bidang dapat dibagi menjadi tiga komponen tangensial yang bekerja pada pahat. Kekuatan komponen ini merupakan indikator penting untuk menilai kekakuan pemotongan peralatan mesin. Verifikasi data teoritis ini konsisten dengan prinsip umum uji kekakuan statis. Untuk menganalisis gaya yang bekerja pada alat pemesinan, kami menggunakan metode analisis elemen hingga, yang memungkinkan kami mengubah pengujian praktik menjadi penilaian teoretis. Pendekatan ini digunakan untuk mengevaluasi apakah desain kursi geser balok sudah tepat.
4.2 Daftar parameter pemotongan berat bidang
Diameter pemotong (d): 50 mm
Jumlah gigi (z): 4
Kecepatan spindel (n): 1000 rpm
Kecepatan umpan (vc): 1500 mm/menit
Lebar penggilingan (ae): 50 mm
Kedalaman pemotongan penggilingan kembali (ap): 5 mm
Umpan per putaran (ar): 1,5 mm
Umpan per gigi (dari): 0,38 mm
Gaya penggilingan tangensial (fz) dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
\[ fz = 9,81 \kali 825 \kali ap^{1,0} \kali af^{0,75} \kali ae^{1,1} \kali d^{-1,3} \kali n^{-0,2} \kali z^{ 60^{-0,2}} \]
Hal ini menghasilkan gaya sebesar \( fz = 3963,15 \, N \).
Mengingat faktor penggilingan simetris dan asimetris selama proses pemesinan, kita mempunyai kekuatan berikut:
- FPC (gaya pada arah sumbu X): \( fpc = 0,9 \times fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (gaya pada arah sumbu Z): \( fcf = 0,8 \times fz = 3170,52 \, N \)
- FP (gaya pada arah sumbu Y): \( fp = 0,9 \kali fz = 3566,84 \, N \)
Di mana:
- FPC adalah gaya searah sumbu X
- FCF adalah gaya yang searah dengan sumbu Z
- FP adalah gaya searah sumbu Y
4.3 Analisis statis elemen hingga
Dua slide pemotongan lima sumbu memerlukan konstruksi modular dan harus berbagi sinar yang sama dengan antarmuka bukaan yang kompatibel. Oleh karena itu, kekakuan dudukan balok geser sangat penting. Selama dudukan balok geser tidak mengalami perpindahan yang berlebihan, maka dapat disimpulkan bahwa balok tersebut bersifat universal. Untuk memastikan persyaratan kekakuan statis, data pemotongan yang relevan akan dikumpulkan untuk melakukan analisis komparatif elemen hingga pada perpindahan dudukan geser balok.
Analisa ini sekaligus akan melakukan analisa statik elemen hingga pada kedua rakitan dudukan geser balok. Dokumen ini berfokus secara khusus pada analisis rinci struktur baru dudukan geser balok, dengan mengabaikan rincian analisis dudukan geser asli. Penting untuk dicatat bahwa meskipun mesin lima sumbu universal tidak dapat menangani pemotongan berat, inspeksi pemotongan berat sudut tetap dan penerimaan pemotongan kecepatan tinggi untuk suku cadang “S” sering dilakukan selama uji penerimaan. Torsi pemotongan dan gaya pemotongan dalam hal ini dapat dibandingkan dengan pemotongan berat.
Berdasarkan pengalaman penerapan selama bertahun-tahun dan kondisi pengiriman aktual, penulis yakin bahwa komponen besar lainnya dari mesin lima sumbu universal sepenuhnya memenuhi persyaratan ketahanan terhadap pemotongan berat. Oleh karena itu, melakukan analisis komparatif adalah hal yang logis dan rutin. Awalnya, setiap komponen disederhanakan dengan menghilangkan atau mengompresi lubang berulir, jari-jari, chamfer, dan langkah-langkah kecil yang dapat mempengaruhi pembagian mesh. Sifat material yang relevan dari setiap bagian kemudian ditambahkan, dan model diimpor ke dalam simulasi untuk analisis statis.
Dalam pengaturan parameter untuk analisis, hanya data penting seperti massa dan lengan gaya yang dipertahankan. Dudukan geser balok integral disertakan dalam analisis deformasi, sedangkan bagian lain seperti pahat, kepala pemesinan lima sumbu, dan geser lima sumbu pemotongan berat dianggap kaku. Analisis ini berfokus pada perpindahan relatif dudukan geser balok akibat gaya eksternal. Beban eksternal menggabungkan gravitasi, dan gaya tiga dimensi diterapkan ke tooltip secara bersamaan. Tooltip harus didefinisikan terlebih dahulu sebagai permukaan pembebanan gaya untuk mereplikasi panjang pahat selama pemesinan, sekaligus memastikan slide diposisikan di ujung sumbu pemesinan untuk leverage maksimum, yang secara dekat menyimulasikan kondisi pemesinan sebenarnya.
Itukomponen aluminiums saling berhubungan menggunakan metode “kontak global (-joint-)”, dan kondisi batas ditentukan melalui pembagian garis. Luas sambungan balok diilustrasikan pada Gambar 7, dengan pembagian grid ditunjukkan pada Gambar 8. Ukuran unit maksimum adalah 50 mm, ukuran unit minimum adalah 10 mm, sehingga menghasilkan total 185.485 unit dan 367.989 node. Diagram perpindahan total awan disajikan pada Gambar 9, sedangkan tiga perpindahan aksial pada arah X, Y, dan Z masing-masing digambarkan pada Gambar 10 hingga 12.
Dua slide pemotongan lima sumbu memerlukan konstruksi modular dan harus berbagi sinar yang sama dengan antarmuka bukaan yang kompatibel. Oleh karena itu, kekakuan dudukan balok geser sangat penting. Selama dudukan balok geser tidak mengalami perpindahan yang berlebihan, maka dapat disimpulkan bahwa balok tersebut bersifat universal. Untuk memastikan persyaratan kekakuan statis, data pemotongan yang relevan akan dikumpulkan untuk melakukan analisis komparatif elemen hingga pada perpindahan dudukan geser balok.
Analisa ini sekaligus akan melakukan analisa statik elemen hingga pada kedua rakitan dudukan geser balok. Dokumen ini berfokus secara khusus pada analisis rinci struktur baru dudukan geser balok, dengan mengabaikan rincian analisis dudukan geser asli. Penting untuk dicatat bahwa meskipun mesin lima sumbu universal tidak dapat menangani pemotongan berat, inspeksi pemotongan berat sudut tetap dan penerimaan pemotongan kecepatan tinggi untuk suku cadang “S” sering dilakukan selama uji penerimaan. Torsi pemotongan dan gaya pemotongan dalam hal ini dapat dibandingkan dengan pemotongan berat.
Berdasarkan pengalaman penerapan selama bertahun-tahun dan kondisi pengiriman aktual, penulis yakin bahwa komponen besar lainnya dari mesin lima sumbu universal sepenuhnya memenuhi persyaratan ketahanan terhadap pemotongan berat. Oleh karena itu, melakukan analisis komparatif adalah hal yang logis dan rutin. Awalnya, setiap komponen disederhanakan dengan menghilangkan atau mengompresi lubang berulir, jari-jari, chamfer, dan langkah-langkah kecil yang dapat mempengaruhi pembagian mesh. Sifat material yang relevan dari setiap bagian kemudian ditambahkan, dan model diimpor ke dalam simulasi untuk analisis statis.
Dalam pengaturan parameter untuk analisis, hanya data penting seperti massa dan lengan gaya yang dipertahankan. Dudukan geser balok integral disertakan dalam analisis deformasi, sedangkan bagian lain seperti pahat, kepala pemesinan lima sumbu, dan geser lima sumbu pemotongan berat dianggap kaku. Analisis ini berfokus pada perpindahan relatif dudukan geser balok akibat gaya eksternal. Beban eksternal menggabungkan gravitasi, dan gaya tiga dimensi diterapkan ke tooltip secara bersamaan. Tooltip harus didefinisikan terlebih dahulu sebagai permukaan pembebanan gaya untuk mereplikasi panjang pahat selama pemesinan, sekaligus memastikan slide diposisikan di ujung sumbu pemesinan untuk leverage maksimum, yang secara dekat menyimulasikan kondisi pemesinan sebenarnya.
Itukomponen yang diputar secara presisisaling berhubungan menggunakan metode “kontak global (-joint-)”, dan kondisi batas ditetapkan melalui pembagian garis. Luas sambungan balok diilustrasikan pada Gambar 7, dengan pembagian grid ditunjukkan pada Gambar 8. Ukuran unit maksimum adalah 50 mm, ukuran unit minimum adalah 10 mm, sehingga menghasilkan total 185.485 unit dan 367.989 node. Diagram perpindahan total awan disajikan pada Gambar 9, sedangkan tiga perpindahan aksial pada arah X, Y, dan Z masing-masing digambarkan pada Gambar 10 hingga 12.
Setelah menganalisis data, grafik awan telah dirangkum dan dibandingkan pada Tabel 1. Semua nilai berada dalam jarak 0,01 mm satu sama lain. Berdasarkan data ini dan pengalaman sebelumnya, kami yakin bahwa balok melintang tidak akan mengalami distorsi atau deformasi, sehingga memungkinkan penggunaan balok melintang standar dalam produksi. Setelah tinjauan teknis, struktur ini disetujui untuk produksi dan berhasil lulus uji pemotongan baja. Semua uji presisi benda uji “S” memenuhi standar yang disyaratkan.
Jika Anda ingin tahu lebih banyak atau bertanya, jangan ragu untuk menghubungiinfo@anebon.com
Produsen Cina Presisi Tinggi Cina danbagian mesin CNC presisi, Anebon mencari kesempatan untuk bertemu dengan semua teman baik dari dalam maupun luar negeri untuk kerjasama yang saling menguntungkan. Anebon sangat berharap dapat menjalin kerja sama jangka panjang dengan Anda semua atas dasar saling menguntungkan dan pembangunan bersama.
Waktu posting: 06-November-2024