בחינת הרבגוניות וטכנולוגיית הייצור של מגלשות קורות חוצות לחיתוך כבדות בעלות חמישה צירים

מושב ההחלקה הצולבת הוא מרכיב מכריע בכלי המכונה, המאופיין במבנה מורכב ובסוגים שונים. כל ממשק של מושב ההחלקה הצולבת מתאים ישירות לנקודות החיבור שלו. עם זאת, כאשר עוברים ממגלשה אוניברסלית בעלת חמישה צירים למגלשת חיתוך כבדה בעלת חמישה צירים, שינויים מתרחשים בו-זמנית במושב ההחלקה, הקורה הצולבת ובסיס מסילת ההנחיה. בעבר, כדי לעמוד בדרישות השוק, היה צורך לעצב מחדש רכיבים גדולים, מה שהביא לזמני אספקה ​​ארוכים, עלויות גבוהות ויכולת החלפה לקויה.

כדי לטפל בבעיה זו, תוכנן מבנה מושב החלקה חוצה חדש כדי לשמור על אותו גודל ממשק חיצוני כמו הממשק האוניברסלי. זה מאפשר התקנת מגלשת החיתוך הכבדה בעלת חמישה צירים ללא צורך בשינויים בקו הרוחב או ברכיבים מבניים גדולים אחרים, תוך עמידה בדרישות קשיחות. בנוסף, שיפורים בטכנולוגיית העיבוד שיפרו את הדיוק של ייצור מושב ההחלקה הצולבת. סוג זה של אופטימיזציה מבנית, יחד עם שיטות העיבוד הנלוות לו, מומלץ לקידום ויישום בתעשייה.

1. הקדמה

זה ידוע שגודל הכוח והמומנט משפיעים על צורת חתך ההתקנה של ראש בעל חמישה צירים. מושב מגלשת הקורה, המצויד במגלשה אוניברסלית בעלת חמישה צירים, ניתן לחיבור לקורה המודולרית האוניברסלית באמצעות מסילה ליניארית. עם זאת, חתך ההתקנה של מגלשת חיתוך כבדה בעלת הספק גבוה ומומנט גבוה ב-5 צירים גדול יותר ב-30% מזה של מגלשה אוניברסלית רגילה.

כתוצאה מכך, יש צורך בשיפורים בעיצוב מושב ההחלקה של הקורה. חידוש מרכזי בעיצוב מחדש זה הוא היכולת לחלוק את אותה האלומה עם מושב ההחלקה של הקורה של מגלשת חמשת הצירים האוניברסלית. גישה זו מקלה על בניית פלטפורמה מודולרית. בנוסף, הוא משפר את הקשיחות הכוללת במידה מסוימת, מקצר את מחזור הייצור, מפחית משמעותית את עלויות הייצור ומאפשר התאמה טובה יותר לשינויים בשוק.

היכרות עם המבנה של מושב הקורה הרגיל מסוג אצווה

מערכת חמשת הצירים הקונבנציונלית מורכבת בעיקר ממרכיבים גדולים כגון שולחן העבודה, מושב מסילת ההדרכה, הקורה, מושב ההחלקה של הקורה והמגלשה בעלת החמישה צירים. דיון זה מתמקד במבנה הבסיסי של מושב מגלשת הקורה, כפי שמוצג באיור 1. שני הקבוצות של מושבי מגלשות הקורות הינן סימטריות ומורכבות מלוחות תמיכה עליונים, אמצעיים ותחתונים, בהיקף כולל של שמונה רכיבים. מושבי קרן סימטריים אלו פונים זה לזה ומהדקים את לוחות התמיכה יחד, וכתוצאה מכך מושב קרן בצורת "פה" עם מבנה חובק (עיין במבט העליון באיור 1). המידות המצוינות במבט הראשי מייצגות את כיוון הנסיעה של הקורה, בעוד שהמידות במבט השמאלי הן קריטיות לחיבור לקורה ועליהן לעמוד בסובלנות ספציפיות.

מנקודת המבט של מושב שקופיות קרן בודדת, כדי להקל על העיבוד, שש הקבוצות העליונות והתחתונות של משטחי חיבור המחוונים בצומת צורת "I" - הכוללים חלק עליון רחב ואמצע צר - מרוכזות על משטח עיבוד יחיד. סידור זה מבטיח שניתן להשיג דיוקים מימדים וגיאומטריים שונים באמצעות עיבוד עדין. הקבוצות העליונות, האמצעיות והתחתונות של לוחות התמיכה משמשות רק כתמיכה מבנית, מה שהופך אותן לפשוטות ומעשיות. מידות החתך של מגלשת חמשת הצירים, שתוכננה עם המבנה האופף המקובל, הן כיום 420 מ"מ × 420 מ"מ. בנוסף, עלולות להופיע שגיאות במהלך העיבוד וההרכבה של השקופית בעלת חמשת הצירים. כדי להתאים את ההתאמות הסופיות, לוחות התמיכה העליונים, האמצעיים והתחתונים חייבים לשמור על מרווחים במצב סגור, אשר מתמלאים לאחר מכן בצורת הזרקה כדי ליצור מבנה לולאה סגורה מוקשה. התאמות אלו עלולות להכניס שגיאות, במיוחד במושב ההחלקה העוטף את הקורה הצולבת, כפי שמוצג באיור 1. שני הממדים הספציפיים של 1050 מ"מ ו-750 מ"מ חיוניים לחיבור עם הקורה הצולבת.

על פי עקרונות העיצוב המודולרי, לא ניתן לשנות מידות אלו על מנת לשמור על תאימות, מה שמגביל בעקיפין את ההתרחבות וההתאמה של מושב ההחלקה הצולבת. אמנם תצורה זו עשויה לענות על דרישות הלקוחות בשווקים מסוימים באופן זמני, אך היא אינה מתיישבת עם צרכי השוק המתפתחים במהירות כיום.

יתרונות של מבנה חדשני וטכנולוגיית עיבוד

3.1 מבוא למבנה חדשני

הקידום של יישומי שוק סיפק לאנשים הבנה מעמיקה יותר של עיבוד תעופה וחלל. הדרישה הגוברת למומנט גבוה והספק גבוה בחלקי עיבוד ספציפיים עוררה מגמה חדשה בתעשייה. כמענה לדרישה זו, פותח מושב החלקה צולב חדש המיועד לשימוש עם ראש בעל חמישה צירים ובעל חתך רוחב גדול יותר. המטרה העיקרית של עיצוב זה היא להתמודד עם האתגרים הקשורים לתהליכי חיתוך כבדים הדורשים מומנט והספק גבוהים.

המבנה החדשני של מושב ההחלקה הצולב החדש הזה מודגם באיור 2. הוא מסווג בדומה למגלשה אוניברסלית ומורכב משתי קבוצות של מושבי הגלישה סימטריים, יחד עם שני סטים של לוחות תמיכה עליונים, אמצעיים ותחתונים, כולם יוצרים מבנה סוג מחבק מקיף.

הבחנה מרכזית בין העיצוב החדש לדגם המסורתי טמונה בכיוון מושב ההחלקה הצולבת ולוחות התמיכה, שסובבו ב-90° בהשוואה לעיצובים קונבנציונליים. במושבי החלקה המסורתיים של קורות רוחב, לוחות התמיכה ממלאים בעיקר פונקציה תומכת. עם זאת, המבנה החדש משלב משטחי התקנת סליידר על לוחות התמיכה העליונים והתחתונים של מושב ההחלקה הצולבת, ויוצר מבנה מפוצל שלא כמו זה של הדגם הרגיל. עיצוב זה מאפשר כוונון עדין והתאמה של משטחי חיבור המחוון העליון והתחתון כדי להבטיח שהם יהיו במישור עם משטח חיבור המחוון במושב ההחלקה הצולבת.

המבנה הראשי מורכב כעת משתי סטים של מושבי החלקה עם קורות צולבות סימטריות, כאשר לוחות התמיכה העליונים, האמצעיים והתחתונים מסודרים בצורת "T", הכוללים חלק עליון רחב יותר וחלק תחתון צר יותר. הממדים של 1160 מ"מ ו-1200 מ"מ בצד שמאל של איור 2 משתרעים בכיוון הנסיעה של הקורה הצולבת, בעוד שהממדים המשותפים העיקריים של 1050 מ"מ ו-750 מ"מ נשארים בקנה אחד עם אלו של מושב ההחלקה הקונבנציונלי.

עיצוב זה מאפשר למושב ההחלקה החדש לחלק את אותה קורת רוחב פתוחה כמו הגרסה הקונבנציונלית. תהליך הפטנט המשמש למושב ההחלקה הצולבת החדש הזה כולל מילוי והקשחת הרווח בין לוחית התמיכה למושב ההחלקה הצולבת באמצעות הזרקה, ובכך יוצר מבנה חובק אינטגרלי שיכול להכיל מגלשת חיתוך כבדה בגודל 600 מ"מ x 600 מ"מ עם חמישה צירים .

כפי שמצוין בתצוגה השמאלית של איור 2, משטחי חיבור המחוונים העליונים והתחתונים במושב ההחלקה הצולבת המאבטחת את מגלשת החיתוך הכבדה בעלת חמישה צירים יוצרים מבנה מפוצל. עקב שגיאות עיבוד אפשריות, משטח מיקום המחוון והיבטי דיוק ממדי וגיאומטרי אחרים עשויים שלא להיות על אותו מישור אופקי, מה שמסבך את העיבוד. לאור זאת, יושמו שיפורים מתאימים בתהליך כדי להבטיח דיוק הרכבה מוסמך עבור מבנה מפוצל זה.

3.2 תיאור תהליך השחזה במפלסיות

הגימור למחצה של מושב החלקה עם קרן אחת הושלם על ידי מכונת כרסום מדויקת, ומשאיר רק את קצבת הגימור. צריך להסביר כאן, ורק טחינת הגמר מוסברת בהרחבה. תהליך הטחינה הספציפי מתואר כדלקמן.

1) שני מושבי קרן סימטריים כפופים לטחינת ייחוס מקשה אחת. כלי העבודה מודגם באיור 3. משטח הגימור, המכונה משטח A, משמש כמשטח המיקום והוא מהודק על מטחנת מסילת המדריך. משטח נושא הייחוס B ומשטח ההתייחסות של התהליך C טחונים כדי להבטיח שהדיוק הממדים והגיאומטרי שלהם עומדים בדרישות המפורטות בשרטוט.

2) כדי להתמודד עם האתגר של עיבוד השגיאה הלא-קו-מפלרית במבנה שהוזכר לעיל, תכננו במיוחד ארבעה כלים קבועים של תמיכה בגובה שווה ושני כלי בלוק תמיכה בגובה שווה. הערך של 300 מ"מ הוא קריטי למדידות הגובה השוות ויש לעבד אותו בהתאם למפרטים המצוינים בשרטוט כדי להבטיח גובה אחיד. זה מודגם באיור 4.

3) שני סטים של מושבי קרן סימטריים מהודקים זה לזה פנים אל פנים באמצעות כלי עבודה מיוחדים (ראה איור 5). ארבע סטים של בלוקי תמיכה קבועים בגובה שווה מחוברים למושבי ההחלקה של הקורה דרך חורי ההרכבה שלהם. בנוסף, שתי קבוצות של בלוקים תחתונים בגובה שווה מכוילים ומקובעים בשילוב עם משטח הנושא הייחוס B ומשטח הייחוס של התהליך C. הגדרה זו מבטיחה ששתי הקבוצות של מושבי ההחלקה הקורות הסימטריות ממוקמות בגובה שווה ביחס ל- משטח נושא B, בעוד שמשטח ההתייחסות לתהליך C משמש כדי לוודא כי מושבי ההחלקה של הקורה מיושרים כראוי.

לאחר השלמת העיבוד הקו-מישורי, משטחי החיבור של המחוון של שתי קבוצות מושבי ההחלקה של הקורות יהיו קו-מישוריים. עיבוד זה מתרחש במעבר אחד כדי להבטיח את הדיוק הממדים והגיאומטרי שלהם.

לאחר מכן, המכלול מתהפך כדי להדק ולמקם את המשטח שעובד קודם לכן, מה שמאפשר את השחזה של משטח חיבור המחוון השני. במהלך תהליך ההשחזה, כל מושב ההחלקה של הקורה, מאובטח על ידי כלי עבודה, נטחן במעבר אחד. גישה זו מבטיחה שכל משטח חיבור מחוון משיג את המאפיינים המשתנים הרצויים.

השוואה ואימות של נתוני ניתוח קשיחות סטטיים של מושב קרן

4.1 חלוקת כוח כרסום מישור

בחיתוך מתכת, המחרטת כרסום CNCניתן לחלק את הכוח במהלך כרסום מישור לשלושה מרכיבים משיקים הפועלים על הכלי. כוחות רכיבים אלה הם אינדיקטורים חיוניים להערכת קשיחות החיתוך של כלי מכונות. אימות נתונים תיאורטי זה תואם את העקרונות הכלליים של מבחני קשיחות סטטיים. כדי לנתח את הכוחות הפועלים על כלי העיבוד, אנו משתמשים בשיטת ניתוח האלמנטים הסופיים, המאפשרת לנו להפוך מבחנים מעשיים להערכות תיאורטיות. גישה זו משמשת כדי להעריך אם העיצוב של מושב ההחלקה של הקורה מתאים.

4.2 רשימת פרמטרים של חיתוך כבד במטוס

קוטר החותך (d): 50 מ"מ
מספר שיניים (z): 4
מהירות ציר (n): 1000 סל"ד
מהירות הזנה (vc): 1500 מ"מ/דקה
רוחב כרסום (ae): 50 מ"מ
כרסום חזרה עומק חיתוך (ap): 5 מ"מ
הזנה לכל סיבוב (ar): 1.5 מ"מ
הזנה לשן (של): 0.38 מ"מ

ניתן לחשב את כוח הכרסום המשיק (fz) באמצעות הנוסחה:
\[ fz = 9.81 \times 825 \times ap^{1.0} \times af^{0.75} \times ae^{1.1} \times d^{-1.3} \times n^{-0.2} \times z^{ 60^{-0.2}} \]
כתוצאה מכך נוצר כוח של \( fz = 3963.15 \, N \).

בהתחשב בגורמי הכרסום הסימטריים והאסימטריים במהלך תהליך העיבוד, יש לנו את הכוחות הבאים:
- FPC (כוח בכיוון ציר X): \( fpc = 0.9 \times fz = 3566.84 \, N \)
- FCF (כוח בכיוון ציר Z): \( fcf = 0.8 \times fz = 3170.52 \, N \)
- FP (כוח בכיוון ציר Y): \( fp = 0.9 \times fz = 3566.84 \, N \)

אֵיפֹה:
- FPC הוא הכוח בכיוון ציר ה-X
- FCF הוא הכוח בכיוון ציר Z
- FP הוא הכוח בכיוון ציר ה-Y

4.3 ניתוח סטטי של אלמנטים סופיים

שתי המגלשות החותכות עם חמישה צירים זקוקות למבנה מודולרי וחייבות לחלוק את אותה קורה עם ממשק פתיחה תואם. לכן, הקשיחות של מושב ההחלקה של הקורה היא קריטית. כל עוד מושב ההחלקה של הקורה אינו חווה תזוזה מוגזמת, ניתן להסיק כי הקורה היא אוניברסלית. כדי להבטיח את דרישות הקשיחות הסטטית, ייאספו נתוני חיתוך רלוונטיים כדי לבצע ניתוח השוואתי של אלמנטים סופיים על תזוזה של מושב ההחלקה של הקורה.

ניתוח זה יבצע בו זמנית ניתוח סטטי של אלמנטים סופיים על שני מכלולי מושב ההחלקה של הקורה. מסמך זה מתמקד במיוחד בניתוח מפורט של המבנה החדש של מושב ההחלקה של הקורה, תוך השמטת הפרטים של ניתוח מושב ההזזה המקורי. חשוב לציין שבעוד שהמכונה האוניברסלית בעלת חמישה צירים אינה יכולה להתמודד עם חיתוך כבד, בדיקות חיתוך כבד בזווית קבועה וקבלת חיתוך במהירות גבוהה עבור חלקי "S" מתבצעות לעתים קרובות במהלך בדיקות קבלה. מומנט החיתוך וכוח החיתוך במקרים אלה יכולים להיות דומים לאלה בחיתוך כבד.

בהתבסס על שנים של ניסיון ביישום ותנאי אספקה ​​בפועל, מאמינה המחבר כי רכיבים גדולים אחרים של מכונת חמשת הצירים האוניברסלית עומדים במלואם בדרישות ההתנגדות לחיתוך כבד. לכן, ביצוע ניתוח השוואתי הוא הגיוני ושגרתי כאחד. בתחילה, כל רכיב מפושט על ידי הסרה או דחיסה של חורים משורשרים, רדיוסים, שיפועים ושלבים קטנים שעלולים להשפיע על חלוקת הרשת. לאחר מכן מתווספות תכונות החומר הרלוונטיות של כל חלק, והמודל מיובא לסימולציה לצורך ניתוח סטטי.

בהגדרות הפרמטרים לניתוח, רק נתונים חיוניים כגון מסה וזרוע כוח נשמרים. מושב ההחלקה האינטגרלי של הקורה נכלל בניתוח העיוות, בעוד שחלקים אחרים כמו הכלי, ראש עיבוד חמישה צירים ומגלשה כבדה של חמישה צירים נחשבים קשיחים. הניתוח מתמקד בתזוזה היחסית של מושב ההחלקה של הקורה תחת כוחות חיצוניים. העומס החיצוני משלב כוח משיכה, וכוח תלת מימדי מופעל על קצה הכלי בו זמנית. יש להגדיר מראש את קצה הכלי כמשטח טעינת הכוח כדי לשכפל את אורך הכלי במהלך העיבוד, תוך הבטחת מיקום השקופית בקצה ציר העיבוד למינוף מירבי, תוך הדמיה מקרוב של תנאי העיבוד בפועל.

הרכיב אלומיניוםs מחוברים ביניהם באמצעות שיטת "מגע גלובלי (-joint-)", ותנאי גבול נקבעים באמצעות חלוקת קווים. אזור חיבור הקורה מודגם באיור 7, כאשר חלוקת הרשת מוצגת באיור 8. גודל היחידה המקסימלי הוא 50 מ"מ, גודל היחידה המינימלי הוא 10 מ"מ, וכתוצאה מכך סך של 185,485 יחידות ו-367,989 צמתים. דיאגרמת ענן התזוזה הכוללת מוצגת באיור 9, בעוד ששלושת התזוזות הציריות בכיווני X, Y ו-Z מתוארות באיורים 10 עד 12, בהתאמה.

שתי המגלשות החותכות עם חמישה צירים זקוקות למבנה מודולרי וחייבות לחלוק את אותה קורה עם ממשק פתיחה תואם. לכן, הקשיחות של מושב ההחלקה של הקורה היא קריטית. כל עוד מושב ההחלקה של הקורה אינו חווה תזוזה מוגזמת, ניתן להסיק כי הקורה היא אוניברסלית. כדי להבטיח את דרישות הקשיחות הסטטית, ייאספו נתוני חיתוך רלוונטיים כדי לבצע ניתוח השוואתי של אלמנטים סופיים על תזוזה של מושב ההחלקה של הקורה.

ניתוח זה יבצע בו זמנית ניתוח סטטי של אלמנטים סופיים על שני מכלולי מושב ההחלקה של הקורה. מסמך זה מתמקד במיוחד בניתוח מפורט של המבנה החדש של מושב ההחלקה של הקורה, תוך השמטת הפרטים של ניתוח מושב ההזזה המקורי. חשוב לציין שבעוד שהמכונה האוניברסלית בעלת חמישה צירים אינה יכולה להתמודד עם חיתוך כבד, בדיקות חיתוך כבד בזווית קבועה וקבלת חיתוך במהירות גבוהה עבור חלקי "S" מתבצעות לעתים קרובות במהלך בדיקות קבלה. מומנט החיתוך וכוח החיתוך במקרים אלה יכולים להיות דומים לאלה בחיתוך כבד.

בהתבסס על שנים של ניסיון ביישום ותנאי אספקה ​​בפועל, מאמינה המחבר כי רכיבים גדולים אחרים של מכונת חמשת הצירים האוניברסלית עומדים במלואם בדרישות ההתנגדות לחיתוך כבד. לכן, ביצוע ניתוח השוואתי הוא הגיוני ושגרתי כאחד. בתחילה, כל רכיב מפושט על ידי הסרה או דחיסה של חורים משורשרים, רדיוסים, שיפועים ושלבים קטנים שעלולים להשפיע על חלוקת הרשת. לאחר מכן מתווספות תכונות החומר הרלוונטיות של כל חלק, והמודל מיובא לסימולציה לצורך ניתוח סטטי.

בהגדרות הפרמטרים לניתוח, רק נתונים חיוניים כגון מסה וזרוע כוח נשמרים. מושב ההחלקה האינטגרלי של הקורה נכלל בניתוח העיוות, בעוד שחלקים אחרים כמו הכלי, ראש עיבוד חמישה צירים ומגלשה כבדה של חמישה צירים נחשבים קשיחים. הניתוח מתמקד בתזוזה היחסית של מושב ההחלקה של הקורה תחת כוחות חיצוניים. העומס החיצוני משלב כוח משיכה, וכוח תלת מימדי מופעל על קצה הכלי בו זמנית. יש להגדיר מראש את קצה הכלי כמשטח טעינת הכוח כדי לשכפל את אורך הכלי במהלך העיבוד, תוך הבטחת מיקום השקופית בקצה ציר העיבוד למינוף מירבי, תוך הדמיה מקרוב של תנאי העיבוד בפועל.

הרכיבים מסובבים בדיוקמחוברים ביניהם בשיטת "מגע גלובלי (-joint-)", ותנאי גבול נקבעים באמצעות חלוקת קווים. אזור חיבור הקורה מודגם באיור 7, כאשר חלוקת הרשת מוצגת באיור 8. גודל היחידה המקסימלי הוא 50 מ"מ, גודל היחידה המינימלי הוא 10 מ"מ, וכתוצאה מכך סך של 185,485 יחידות ו-367,989 צמתים. דיאגרמת ענן התזוזה הכוללת מוצגת באיור 9, בעוד ששלושת התזוזות הציריות בכיווני X, Y ו-Z מתוארות באיורים 10 עד 12, בהתאמה.

לאחר ניתוח הנתונים, תרשים הענן סוכם והשוו בטבלה 1. כל הערכים נמצאים בטווח של 0.01 מ"מ אחד מהשני. בהתבסס על נתונים אלה וניסיון קודם, אנו מאמינים שהקורה הצולבת לא תחווה עיוות או עיוות, מה שמאפשר שימוש בקורה צולבת רגילה בייצור. לאחר סקירה טכנית, מבנה זה אושר לייצור ועבר בהצלחה את חיתוך מבחן הפלדה. כל בדיקות הדיוק של חלקי הבדיקה "S" עמדו בסטנדרטים הנדרשים.

אם אתה רוצה לדעת יותר או חקירה, אנא אל תהסס לפנותinfo@anebon.com

סין יצרן של סין High Precision וחלקי עיבוד CNC מדויקים, Anebon מחפשת את ההזדמנות לפגוש את כל החברים מבית ומחוץ לשיתוף פעולה מנצח. Anebon מקווה מאוד לשיתוף פעולה ארוך טווח עם כולכם על בסיס תועלת הדדית ופיתוח משותף.