Scaunul culisant al traversei este o componentă crucială a mașinii-unelte, caracterizată printr-o structură complexă și diverse tipuri. Fiecare interfață a scaunului de glisare a traversei corespunde direct punctelor sale de conectare a traversei. Cu toate acestea, la trecerea de la o glisieră universală cu cinci axe la una cu cinci axe de tăiere grea, modificări au loc simultan în scaunul glisierei traversei, traversei și baza șinei de ghidare. Anterior, pentru a satisface cerințele pieței, componentele mari trebuiau reproiectate, ceea ce a dus la termene lungi de livrare, costuri ridicate și interschimbabilitate slabă.
Pentru a rezolva această problemă, a fost proiectată o nouă structură de scaun cu traversă transversală pentru a menține aceeași dimensiune a interfeței externe ca și interfața universală. Acest lucru permite instalarea glisierei de tăiere cu cinci axe, fără a necesita modificări ale traversei sau ale altor componente structurale mari, satisfacând în același timp cerințele de rigiditate. În plus, îmbunătățirile în tehnologia de procesare au îmbunătățit precizia fabricării scaunului glisant cu traversă. Acest tip de optimizare structurală, împreună cu metodele sale de procesare asociate, este recomandat pentru promovare și aplicare în industrie.
1. Introducere
Este bine cunoscut faptul că dimensiunea puterii și a cuplului afectează forma secțiunii transversale de instalare a unui cap cu cinci axe. Scaunul glisant al grinzii, care este echipat cu un glisier universal cu cinci axe, poate fi conectat la grinda modulară universală printr-o șină liniară. Cu toate acestea, secțiunea transversală de instalare a unei glisiere de tăiere cu cinci axe de mare putere și cuplu mare este cu peste 30% mai mare decât cea a unei glisiere universale convenționale.
Ca rezultat, sunt necesare îmbunătățiri în proiectarea scaunului glisant al grinzii. O inovație cheie în această reproiectare este capacitatea de a partaja același fascicul cu scaunul glisant al fasciculului al glisierei universale cu cinci axe. Această abordare facilitează construirea unei platforme modulare. În plus, îmbunătățește rigiditatea generală într-o oarecare măsură, scurtează ciclul de producție, reduce semnificativ costurile de producție și permite o mai bună adaptare la schimbările pieței.
Introducere în structura scaunului glisant cu grinzi convenționale de tip lot
Sistemul convențional cu cinci axe constă în principal din componente mari, cum ar fi bancul de lucru, scaunul șinei de ghidare, grinda, scaunul glisant al grinzii și glisiera cu cinci axe. Această discuție se concentrează pe structura de bază a scaunului de glisare a grinzii, așa cum este ilustrat în Figura 1. Cele două seturi de scaune de glisare a grinzii sunt simetrice și constau din plăci de sprijin superioare, mijlocii și inferioare, însumând un total de opt componente. Aceste scaune glisante simetrice ale grinzilor se confruntă una cu cealaltă și fixează plăcile de susținere împreună, rezultând un scaun de glisare a grinzii în formă de „gura” cu o structură îmbrățișată (consultați vederea de sus din Figura 1). Dimensiunile indicate în vederea principală reprezintă direcția de deplasare a grinzii, în timp ce dimensiunile din vederea din stânga sunt critice pentru conectarea la grinda și trebuie să respecte toleranțe specifice.
Din punctul de vedere al unui scaun de glisare individual, pentru a facilita prelucrarea, cele șase grupuri superioare și inferioare de suprafețe de conectare a glisoarelor de la joncțiunea în formă de „I” - cu un vârf lat și un mijloc îngust - sunt concentrate pe o singură suprafață de prelucrare. Acest aranjament asigură că pot fi obținute diverse precizii dimensionale și geometrice prin procesare fină. Grupurile superioare, mijlocii și inferioare de plăci de sprijin servesc doar ca suport structural, făcându-le simple și practice. Dimensiunile secțiunii transversale ale glisierei cu cinci axe, proiectate cu structura convențională învelitoare, sunt în prezent de 420 mm × 420 mm. În plus, pot apărea erori în timpul procesării și asamblarii glisierei cu cinci axe. Pentru a permite ajustările finale, plăcile de susținere superioară, mijlocie și inferioară trebuie să mențină goluri în poziția închisă, care sunt ulterior umplute cu turnare prin injecție pentru a crea o structură întărită cu buclă închisă. Aceste ajustări pot introduce erori, în special în scaunul glisant al traversei învelitoare, așa cum este ilustrat în Figura 1. Cele două dimensiuni specifice de 1050 mm și 750 mm sunt cruciale pentru conectarea cu traversa.
Conform principiilor proiectării modulare, aceste dimensiuni nu pot fi modificate pentru a menține compatibilitatea, ceea ce restricționează indirect expansiunea și adaptabilitatea scaunului glisant cu traversă. Deși această configurație poate satisface temporar cerințele clienților pe anumite piețe, ea nu se aliniază cu nevoile pieței care evoluează rapid în prezent.
Avantajele structurii inovatoare și tehnologiei de procesare
3.1 Introducere în structura inovatoare
Promovarea aplicațiilor de pe piață a oferit oamenilor o înțelegere mai profundă a procesării aerospațiale. Cererea în creștere pentru cuplu mare și putere mare în piesele de prelucrare specifice a declanșat o nouă tendință în industrie. Ca răspuns la această cerere, a fost dezvoltat un nou scaun glisant cu traversă transversală conceput pentru a fi utilizat cu un cap cu cinci axe și cu o secțiune transversală mai mare. Scopul principal al acestui design este de a aborda provocările asociate proceselor grele de tăiere care necesită cuplu și putere ridicate.
Structura inovatoare a acestui nou scaun glisant cu traversă este ilustrată în Figura 2. Se clasifică în mod similar cu un glisier universal și constă din două seturi de scaune glisante simetrice cu traversă, împreună cu două seturi de plăci de susținere superioară, mijlocie și inferioară, toate formând un structura de tip cuprinzătoare.
O distincție cheie între noul design și modelul tradițional constă în orientarea scaunului glisant cu traversă și a plăcilor de susținere, care au fost rotite cu 90° în comparație cu modelele convenționale. În scaunele glisante tradiționale cu traversă transversală, plăcile de sprijin au în principal o funcție de susținere. Cu toate acestea, noua structură integrează suprafețele de instalare a glisoarelor atât pe plăcile de susținere superioară, cât și pe cele inferioare ale scaunului glisant cu traversă, creând o structură divizată spre deosebire de cea a modelului convențional. Acest design permite reglarea fină și ajustarea suprafețelor superioare și inferioare de conectare a glisorului pentru a se asigura că acestea sunt coplanare cu suprafața de conectare a glisorului de pe scaunul glisantului transversal.
Structura principală este acum compusă din două seturi de scaune glisante simetrice cu traversă transversală, cu plăcile de susținere superioară, mijlocie și inferioară aranjate în formă de „T”, având un vârf mai lat și un inferior mai îngust. Dimensiunile de 1160 mm și 1200 mm din partea stângă a figurii 2 se extind în direcția deplasării traversei, în timp ce dimensiunile cheie comune de 1050 mm și 750 mm rămân în concordanță cu cele ale scaunului glisant convențional cu traversă.
Acest design permite noului scaun glisant cu traversă să împartă complet aceeași traversă deschisă ca și versiunea convențională. Procesul patentat utilizat pentru acest nou scaun de glisare transversală implică umplerea și întărirea spațiului dintre placa de susținere și scaunul de glisare transversală prin turnare prin injecție, formând astfel o structură integrală care poate găzdui un glisier de tăiere cu cinci axe de 600 mm x 600 mm. .
Așa cum este indicat în imaginea din stânga din Figura 2, suprafețele de conectare superioare și inferioare ale glisierei de pe scaunul de glisare a traversei care fixează glisiera de tăiere cu cinci axe pentru sarcini grele creează o structură divizată. Datorită erorilor potențiale de procesare, suprafața de poziționare a glisorului și alte aspecte de precizie dimensională și geometrică pot să nu se afle pe același plan orizontal, complicând procesarea. În lumina acestui fapt, au fost implementate îmbunătățiri adecvate ale procesului pentru a asigura precizia calificată a asamblarii pentru această structură divizată.
3.2 Descrierea procesului de măcinare coplanară
Semifinisarea unui scaun de culisare cu o singură grindă este completată de o mașină de frezat de precizie, lăsând doar adaosul de finisare. Trebuie explicat aici și doar șlefuirea de finisare este explicată în detaliu. Procesul specific de măcinare este descris după cum urmează.
1) Două locașuri de glisare simetrice ale grinzii sunt supuse șlefuirii de referință dintr-o singură piesă. Sculele sunt ilustrate în Figura 3. Suprafața de finisare, denumită suprafață A, servește ca suprafață de poziționare și este prinsă pe polizorul șinei de ghidare. Suprafața de referință B și suprafața de referință de proces C sunt șlefuite pentru a se asigura că precizia lor dimensională și geometrică îndeplinește cerințele specificate în desen.
2) Pentru a aborda provocarea procesării erorii non-coplanare în structura menționată mai sus, am proiectat în mod special patru unelte bloc cu înălțime egală cu suport fix și două instrumente bloc cu înălțime egală cu suport inferior. Valoarea de 300 mm este crucială pentru măsurarea înălțimii egale și trebuie prelucrată conform specificațiilor prevăzute în desen pentru a asigura o înălțime uniformă. Acest lucru este ilustrat în Figura 4.
3) Două seturi de scaune glisante simetrice ale grinzii sunt prinse împreună față în față folosind unelte speciale (vezi Figura 5). Patru seturi de blocuri de sprijin fixe de înălțime egală sunt conectate la scaunele glisante ale grinzii prin orificiile lor de montare. În plus, două seturi de blocuri de sprijin inferioare de înălțime egală sunt calibrate și fixate împreună cu suprafața de referință B și suprafața de referință a procesului C. Această configurație asigură că ambele seturi de scaune de glisare simetrice ale grinzii sunt poziționate la o înălțime egală față de suprafața de sprijin B, în timp ce suprafața de referință a procesului C este utilizată pentru a verifica dacă scaunele glisantei grinzii sunt aliniate corect.
După finalizarea procesării coplanare, suprafețele de conectare a glisantei ale ambelor seturi de scaune de glisare a grinzilor vor fi coplanare. Această prelucrare are loc într-o singură trecere pentru a garanta acuratețea lor dimensională și geometrică.
Apoi, ansamblul este răsturnat pentru a prinde și poziționa suprafața prelucrată anterior, permițând șlefuirea celeilalte suprafețe de conectare a glisorului. În timpul procesului de șlefuire, întregul locaș al glisierei grinzii, asigurat de scule, este șlefuit într-o singură trecere. Această abordare asigură că fiecare suprafață de conectare a glisorului atinge caracteristicile coplanare dorite.
Compararea și verificarea datelor de analiză a rigidității statice a scaunului glisant al grinzii
4.1 Împărțirea forței plane de frezare
În tăierea metalelor,strung de frezat CNCforța în timpul frezării plane poate fi împărțită în trei componente tangenţiale care acționează asupra sculei. Aceste forțe componente sunt indicatori cruciali pentru evaluarea rigidității de tăiere a mașinilor-unelte. Această verificare teoretică a datelor este în concordanță cu principiile generale ale testelor de rigiditate statică. Pentru a analiza forțele care acționează asupra unealta de prelucrare, folosim metoda analizei cu elemente finite, care ne permite să transformăm testele practice în evaluări teoretice. Această abordare este utilizată pentru a evalua dacă proiectarea scaunului glisant al grinzii este adecvată.
4.2 Lista parametrilor de tăiere grea a planului
Diametrul tăietorului (d): 50 mm
Număr de dinți (z): 4
Viteza axului (n): 1000 rpm
Viteza de avans (vc): 1500 mm/min
Latime de frezare (ae): 50 mm
Adâncimea de tăiere la spate frezare (ap): 5 mm
Avans pe rotație (ar): 1,5 mm
Avans per dinte (din): 0,38 mm
Forța de frezare tangențială (fz) poate fi calculată folosind formula:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Rezultă o forță de \( fz = 3963,15 \, N \).
Luând în considerare factorii de frezare simetrici și asimetrici în timpul procesului de prelucrare, avem următoarele forțe:
- FPC (forță în direcția axei X): \( fpc = 0,9 \times fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (forță în direcția axei Z): \( fcf = 0,8 \times fz = 3170,52 \, N \)
- FP (forță în direcția axei Y): \( fp = 0,9 \times fz = 3566,84 \, N \)
Unde:
- FPC este forța în direcția axei X
- FCF este forța în direcția axei Z
- FP este forța în direcția axei Y
4.3 Analiza statică cu elemente finite
Cele două glisiere de tăiere cu cinci axe au nevoie de o construcție modulară și trebuie să împartă același fascicul cu o interfață de deschidere compatibilă. Prin urmare, rigiditatea scaunului glisant al grinzii este crucială. Atâta timp cât scaunul glisant al fasciculului nu suferă o deplasare excesivă, se poate deduce că fasciculul este universal. Pentru a asigura cerințele de rigiditate statică, se vor colecta date de tăiere relevante pentru a efectua o analiză comparativă cu elemente finite asupra deplasării scaunului de glisare al grinzii.
Această analiză va efectua simultan analiza statică cu elemente finite pe ambele ansambluri de scaune glisante ale grinzii. Acest document se concentrează în mod special pe o analiză detaliată a noii structuri a scaunului glisant pe grinda, omițând specificul analizei originale a scaunului glisant. Este important de remarcat faptul că, în timp ce mașina universală cu cinci axe nu poate gestiona tăierea grea, inspecțiile de tăiere grea cu unghi fix și acceptarea de tăiere la viteză mare pentru piesele „S” sunt adesea efectuate în timpul testelor de acceptare. Cuplul de tăiere și forța de tăiere în aceste cazuri pot fi comparabile cu cele din tăierea grea.
Pe baza unor ani de experiență în aplicare și a condițiilor reale de livrare, autorul consideră că alte componente mari ale mașinii universale cu cinci axe îndeplinesc pe deplin cerințele pentru rezistența la tăiere grea. Prin urmare, efectuarea unei analize comparative este atât logică, cât și de rutină. Inițial, fiecare componentă este simplificată prin îndepărtarea sau comprimarea găurilor filetate, a razelor, a teșiturilor și a pașilor mici care ar putea afecta diviziunea ochiurilor. Proprietățile materiale relevante ale fiecărei piese sunt apoi adăugate, iar modelul este importat în simulare pentru analiza statică.
În setările parametrilor pentru analiză, sunt reținute numai datele esențiale, cum ar fi masa și brațul de forță. Scaunul de glisare integral al grinzii este inclus în analiza deformării, în timp ce alte părți precum unealta, capul de prelucrare cu cinci axe și glisiera cu cinci axe cu tăiere grea sunt considerate rigide. Analiza se concentrează pe deplasarea relativă a scaunului de glisare al grinzii sub forțele externe. Sarcina externă încorporează gravitația, iar forța tridimensională este aplicată simultan pe tooltip. Scoala trebuie definită în prealabil ca suprafața de încărcare a forței pentru a reproduce lungimea sculei în timpul prelucrării, asigurându-se în același timp că glisa este poziționată la capătul axei de prelucrare pentru o pârghie maximă, simulând îndeaproape condițiile reale de prelucrare.
Thecomponenta din aluminiuE-urile sunt interconectate folosind o metodă de „contact global (-joint-)”, iar condițiile la limită sunt stabilite prin diviziunea liniei. Zona de conectare a fasciculului este ilustrată în Figura 7, cu divizarea grilei prezentată în Figura 8. Dimensiunea maximă a unității este de 50 mm, dimensiunea minimă a unității este de 10 mm, rezultând un total de 185.485 de unități și 367.989 de noduri. Diagrama norului deplasării totale este prezentată în Figura 9, în timp ce cele trei deplasări axiale în direcțiile X, Y și Z sunt prezentate în figurile 10 până la 12, respectiv.
Cele două glisiere de tăiere cu cinci axe au nevoie de o construcție modulară și trebuie să împartă același fascicul cu o interfață de deschidere compatibilă. Prin urmare, rigiditatea scaunului glisant al grinzii este crucială. Atâta timp cât scaunul glisant al fasciculului nu suferă o deplasare excesivă, se poate deduce că fasciculul este universal. Pentru a asigura cerințele de rigiditate statică, se vor colecta date de tăiere relevante pentru a efectua o analiză comparativă cu elemente finite asupra deplasării scaunului de glisare al grinzii.
Această analiză va efectua simultan analiza statică cu elemente finite pe ambele ansambluri de scaune glisante ale grinzii. Acest document se concentrează în mod special pe o analiză detaliată a noii structuri a scaunului glisant pe grinda, omițând specificul analizei originale a scaunului glisant. Este important de remarcat faptul că, în timp ce mașina universală cu cinci axe nu poate gestiona tăierea grea, inspecțiile de tăiere grea cu unghi fix și acceptarea de tăiere la viteză mare pentru piesele „S” sunt adesea efectuate în timpul testelor de acceptare. Cuplul de tăiere și forța de tăiere în aceste cazuri pot fi comparabile cu cele din tăierea grea.
Pe baza unor ani de experiență în aplicare și a condițiilor reale de livrare, autorul consideră că alte componente mari ale mașinii universale cu cinci axe îndeplinesc pe deplin cerințele pentru rezistența la tăiere grea. Prin urmare, efectuarea unei analize comparative este atât logică, cât și de rutină. Inițial, fiecare componentă este simplificată prin îndepărtarea sau comprimarea găurilor filetate, a razelor, a teșiturilor și a pașilor mici care ar putea afecta diviziunea ochiurilor. Proprietățile materiale relevante ale fiecărei piese sunt apoi adăugate, iar modelul este importat în simulare pentru analiza statică.
În setările parametrilor pentru analiză, sunt reținute numai datele esențiale, cum ar fi masa și brațul de forță. Scaunul de glisare integral al grinzii este inclus în analiza deformării, în timp ce alte părți precum unealta, capul de prelucrare cu cinci axe și glisiera cu cinci axe cu tăiere grea sunt considerate rigide. Analiza se concentrează pe deplasarea relativă a scaunului de glisare al grinzii sub forțele externe. Sarcina externă încorporează gravitația, iar forța tridimensională este aplicată simultan pe tooltip. Scoala trebuie definită în prealabil ca suprafața de încărcare a forței pentru a reproduce lungimea sculei în timpul prelucrării, asigurându-se în același timp că glisa este poziționată la capătul axei de prelucrare pentru o pârghie maximă, simulând îndeaproape condițiile reale de prelucrare.
Thecomponente strunjite de preciziesunt interconectate folosind o metodă de „contact global (-joint-)”, iar condițiile la limită sunt stabilite prin diviziunea liniei. Zona de conectare a fasciculului este ilustrată în Figura 7, cu divizarea grilei prezentată în Figura 8. Dimensiunea maximă a unității este de 50 mm, dimensiunea minimă a unității este de 10 mm, rezultând un total de 185.485 de unități și 367.989 de noduri. Diagrama norului deplasării totale este prezentată în Figura 9, în timp ce cele trei deplasări axiale în direcțiile X, Y și Z sunt prezentate în figurile 10 până la 12, respectiv.
După analizarea datelor, diagrama cloud a fost rezumată și comparată în Tabelul 1. Toate valorile sunt la 0,01 mm una de cealaltă. Pe baza acestor date și a experienței anterioare, credem că traversa nu va suferi deformare sau deformare, permițând utilizarea unei traverse standard în producție. În urma unei revizuiri tehnice, această structură a fost aprobată pentru producție și a trecut cu succes testul de tăiere a oțelului. Toate testele de precizie ale pieselor de testare „S” au îndeplinit standardele cerute.
Dacă doriți să aflați mai multe sau să întrebați, vă rugăm să nu ezitați să contactațiinfo@anebon.com
Producător din China de înaltă precizie șipiese de prelucrare CNC de precizie, Anebon caută șansa de a întâlni toți prietenii din țară și din străinătate pentru o cooperare câștig-câștig. Anebon speră sincer să aibă o cooperare pe termen lung cu toți, pe baza beneficiului reciproc și a dezvoltării comune.
Ora postării: 06-nov-2024