Posuvné sedlo priečneho nosníka je kľúčovým komponentom obrábacieho stroja, ktorý sa vyznačuje zložitou konštrukciou a rôznymi typmi. Každé rozhranie posuvného sedla priečneho nosníka priamo zodpovedá jeho spojovacím bodom priečnika. Pri prechode z päťosových univerzálnych saní na päťosové vysokovýkonné rezacie sane však súčasne nastanú zmeny v sedle traverzy, traverze a základni vodiacej koľajnice. Predtým, aby sa splnili požiadavky trhu, veľké komponenty museli byť prerobené, čo malo za následok dlhé dodacie lehoty, vysoké náklady a slabú zameniteľnosť.
Na vyriešenie tohto problému bola navrhnutá nová konštrukcia posuvného sedadla s priečnym nosníkom, aby sa zachovala rovnaká veľkosť vonkajšieho rozhrania ako pri univerzálnom rozhraní. To umožňuje inštaláciu päťosového vysokovýkonného rezacieho posúvača bez potreby zmien na priečnom nosníku alebo iných veľkých konštrukčných komponentoch a zároveň spĺňa požiadavky na tuhosť. Okrem toho vylepšenia technológie spracovania zvýšili presnosť výroby posuvného sedadla s priečnym nosníkom. Tento typ štrukturálnej optimalizácie spolu so súvisiacimi metódami spracovania sa odporúča na propagáciu a aplikáciu v priemysle.
1. Úvod
Je známe, že veľkosť výkonu a krútiaceho momentu ovplyvňuje tvar inštalačného prierezu päťosovej hlavy. Sedadlo nosníka, ktoré je vybavené univerzálnym päťosovým posuvom, je možné pripojiť k univerzálnemu modulárnemu nosníku pomocou lineárnej koľajnice. Inštalačný prierez pre vysokovýkonné a vysoko krútiace päťosové vysokovýkonné rezacie sane je však o viac ako 30 % väčší ako pri bežných univerzálnych saniach.
V dôsledku toho sú potrebné zlepšenia v konštrukcii sedla posuvného nosníka. Kľúčovou inováciou v tomto prepracovanom dizajne je možnosť zdieľať rovnaký nosník so sedlom posuvu nosníka univerzálneho päťosového posuvu. Tento prístup uľahčuje konštrukciu modulárnej platformy. Okrem toho do určitej miery zvyšuje celkovú tuhosť, skracuje výrobný cyklus, výrazne znižuje výrobné náklady a umožňuje lepšie prispôsobenie sa zmenám na trhu.
Úvod do štruktúry konvenčného dávkového posuvného sedadla s nosníkom
Konvenčný päťosový systém pozostáva predovšetkým z veľkých komponentov, ako je pracovný stôl, sedadlo vodiacej koľajnice, nosník, sedadlo posuvného nosníka a päťosový posuv. Táto diskusia sa sústreďuje na základnú konštrukciu nosníkového posuvného sedla, ako je znázornené na obrázku 1. Dve sady nosníkových posuvných sediel sú symetrické a pozostávajú z hornej, strednej a spodnej podpornej dosky, ktoré tvoria celkovo osem komponentov. Tieto symetrické posuvné sedlá s nosníkmi smerujú k sebe a navzájom zvierajú podporné dosky, výsledkom čoho je posuvné sedadlo s nosníkom v tvare „ústa“ s objímajúcou štruktúrou (pozrite si pohľad zhora na obrázku 1). Rozmery uvedené v hlavnom pohľade predstavujú smer pohybu lúča, zatiaľ čo rozmery v ľavom pohľade sú kritické pre pripojenie k lúču a musia dodržiavať špecifické tolerancie.
Z hľadiska individuálneho posuvného sedla lúča, aby sa uľahčilo spracovanie, je horných a dolných šesť skupín spojovacích plôch posuvného prvku na križovatke tvaru „I“ – so širokým vrchom a úzkym stredom – sústredených na jedinom spracovacom povrchu. Toto usporiadanie zaisťuje, že prostredníctvom jemného spracovania je možné dosiahnuť rôzne rozmerové a geometrické presnosti. Horná, stredná a spodná skupina nosných dosiek slúžia len ako konštrukčná podpora, vďaka čomu sú jednoduché a praktické. Rozmery prierezu päťosového saní, navrhnutého s konvenčnou obalovou konštrukciou, sú v súčasnosti 420 mm × 420 mm. Okrem toho sa môžu vyskytnúť chyby počas spracovania a montáže päťosového posúvača. Na prispôsobenie konečných úprav musia horné, stredné a spodné nosné dosky udržiavať medzery v uzavretej polohe, ktoré sa následne vyplnia vstrekovaním, aby sa vytvorila vytvrdená štruktúra s uzavretou slučkou. Tieto úpravy môžu spôsobiť chyby, najmä v krycom sedle posuvného nosníka, ako je znázornené na obrázku 1. Dva špecifické rozmery 1050 mm a 750 mm sú rozhodujúce pre spojenie s priečnym nosníkom.
Podľa princípov modulárnej konštrukcie nie je možné tieto rozmery meniť, aby sa zachovala kompatibilita, čo nepriamo obmedzuje rozširovanie a prispôsobivosť sedla posuvného nosníka. Aj keď táto konfigurácia môže dočasne spĺňať požiadavky zákazníkov na určitých trhoch, nie je v súlade s rýchlo sa vyvíjajúcimi potrebami dnešného trhu.
Výhody inovatívnej štruktúry a technológie spracovania
3.1 Úvod do inovatívnej štruktúry
Propagácia trhových aplikácií umožnila ľuďom hlbšie porozumieť spracovaniu letectva. Rastúci dopyt po vysokom krútiacom momente a vysokom výkone v špecifických častiach spracovania vyvolal nový trend v tomto odvetví. V reakcii na túto požiadavku bolo vyvinuté nové priečne posuvné sedadlo navrhnuté na použitie s päťosovou hlavou a vyznačujúce sa väčším prierezom. Primárnym cieľom tohto dizajnu je riešiť výzvy spojené s náročnými procesmi rezania vyžadujúcimi vysoký krútiaci moment a výkon.
Inovatívna štruktúra tohto nového priečneho posuvného sedadla je znázornená na obrázku 2. Zaraďuje sa do kategórií podobne ako univerzálne sklznice a skladá sa z dvoch súprav symetrických priečnych posuvných sediel spolu s dvomi súpravami horných, stredných a spodných podporných dosiek, pričom všetky tvoria komplexná komplexná štruktúra typu.
Kľúčový rozdiel medzi novým dizajnom a tradičným modelom spočíva v orientácii posuvného sedla priečneho nosníka a podporných dosiek, ktoré boli v porovnaní s konvenčnými konštrukciami otočené o 90°. V tradičných posuvných sedadlách s priečnymi nosníkmi plnia oporné dosky hlavne podpornú funkciu. Nová konštrukcia však integruje inštalačné plochy posúvača na hornú aj dolnú podpornú dosku posuvného sedadla s priečnym nosníkom, čím vytvára delenú štruktúru na rozdiel od konvenčného modelu. Táto konštrukcia umožňuje jemné doladenie a nastavenie horných a spodných spojovacích plôch posúvača, aby sa zabezpečilo, že sú v jednej rovine s pripojovacím povrchom posúvača na sedle posúvača.
Hlavná konštrukcia sa teraz skladá z dvoch súprav symetrických posuvných sedadiel s priečnymi nosníkmi s hornými, strednými a spodnými podpornými doskami usporiadanými do tvaru „T“ so širším vrchom a užším spodkom. Rozmery 1160 mm a 1200 mm na ľavej strane obrázku 2 sa rozprestierajú v smere pohybu priečneho nosníka, zatiaľ čo kľúčové zdieľané rozmery 1050 mm a 750 mm zostávajú v súlade s rozmermi konvenčného posuvného sedadla s priečnym nosníkom.
Tento dizajn umožňuje novému posuvnému sedlu priečneho nosníka úplne zdieľať rovnaký otvorený priečny nosník ako konvenčná verzia. Patentovaný proces použitý pre toto nové priečne posuvné sedadlo zahŕňa vyplnenie a vytvrdenie medzery medzi nosnou doskou a priečnym posuvným sedadlom pomocou vstrekovania, čím sa vytvorí integrálna objímajúca konštrukcia, do ktorej sa zmestí 600 mm x 600 mm päťosové vysokovýkonné rezacie sane. .
Ako je naznačené v ľavom pohľade na obrázku 2, horné a spodné klzné spojovacie plochy na priečnom klznom sedle, ktoré zaisťuje päťosový vysokovýkonný rezací klzák, vytvárajú delenú štruktúru. Kvôli potenciálnym chybám spracovania nemusí polohovacia plocha posúvača a ďalšie aspekty rozmerovej a geometrickej presnosti ležať v rovnakej horizontálnej rovine, čo komplikuje spracovanie. Vo svetle toho boli implementované príslušné zlepšenia procesu, aby sa zabezpečila kvalifikovaná presnosť montáže pre túto delenú štruktúru.
3.2 Popis procesu koplanárneho brúsenia
Polodokončenie jednolúčového posuvného sedla je dokončené precíznou frézkou, pričom zostáva len prídavok na dokončenie. Tu to treba vysvetliť a dopodrobna je vysvetlené len dokončovacie brúsenie. Špecifický proces mletia je opísaný nasledovne.
1) Dve symetrické lúčové posuvné sedlá sú podrobené referenčnému brúseniu z jedného kusu. Nástroje sú znázornené na obrázku 3. Dokončovacia plocha, označovaná ako plocha A, slúži ako polohovacia plocha a je upnutá na brúske vodiacich koľajníc. Referenčná nosná plocha B a procesná referenčná plocha C sú brúsené, aby sa zabezpečilo, že ich rozmerová a geometrická presnosť spĺňa požiadavky uvedené na výkrese.
2) Aby sme vyriešili problém spracovania nekoplanárnej chyby v štruktúre uvedenej vyššie, špeciálne sme navrhli štyri blokové nástroje s rovnakou výškou s pevnou podperou a dva blokové nástroje s rovnakou výškou spodnej podpory. Hodnota 300 mm je rozhodujúca pre meranie rovnakej výšky a musí sa spracovať podľa špecifikácií uvedených na výkrese, aby sa zabezpečila jednotná výška. Toto je znázornené na obrázku 4.
3) Dve sady symetrických posuvných sediel s nosníkmi sú navzájom zopnuté tvárou v tvár pomocou špeciálneho nástroja (pozri obrázok 5). Štyri sady pevných podporných blokov rovnakej výšky sú pripojené k sedlám posuvných nosníkov cez ich montážne otvory. Okrem toho sú kalibrované a upevnené dve sady spodných podporných blokov rovnakej výšky v spojení s referenčnou nosnou plochou B a procesnou referenčnou plochou C. Toto nastavenie zaisťuje, že obe sady sediel symetrických posuvných lúčov sú umiestnené v rovnakej výške vzhľadom na nosná plocha B, zatiaľ čo procesná referenčná plocha C sa používa na overenie, či sú sedlá posúvača lúča správne zarovnané.
Po dokončení koplanárneho spracovania budú spojovacie plochy posúvačov oboch sád sediel posúvačov lúčov koplanárne. Toto spracovanie prebieha v jedinom prechode, aby bola zaručená ich rozmerová a geometrická presnosť.
Potom sa zostava preklopí, aby sa upevnil a umiestnil predtým opracovaný povrch, čo umožňuje brúsenie druhého spojovacieho povrchu posúvača. Počas procesu brúsenia sa celé sedlo nosníka, zaistené nástrojmi, brúsi v jednom prechode. Tento prístup zaisťuje, že každá spojovacia plocha posúvača dosiahne požadované koplanárne charakteristiky.
Porovnanie a overenie údajov analýzy statickej tuhosti sedla nosníka
4.1 Rozdelenie sily rovinného frézovania
Pri rezaní kovov,CNC frézovací sústruhsilu pri rovinnom frézovaní možno rozdeliť na tri tangenciálne zložky, ktoré pôsobia na nástroj. Tieto sily komponentov sú rozhodujúcimi ukazovateľmi pre hodnotenie reznej tuhosti obrábacích strojov. Toto overenie teoretických údajov je v súlade so všeobecnými princípmi statických skúšok tuhosti. Na analýzu síl pôsobiacich na obrábací nástroj využívame metódu analýzy konečných prvkov, ktorá nám umožňuje premeniť praktické skúšky na teoretické hodnotenia. Tento prístup sa používa na vyhodnotenie, či je konštrukcia sedla posuvného nosníka vhodná.
4.2 Zoznam parametrov rovinného ťažkého rezu
Priemer frézy (d): 50 mm
Počet zubov (z): 4
Otáčky vretena (n): 1000 ot./min
Rýchlosť posuvu (vc): 1500 mm/min
Šírka frézovania (ae): 50 mm
Hĺbka rezu spätného frézovania (ap): 5 mm
Posuv na otáčku (ar): 1,5 mm
Posuv na zub (z): 0,38 mm
Tangenciálnu frézovaciu silu (fz) možno vypočítať pomocou vzorca:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Výsledkom je sila \( fz = 3963,15 \, N \).
Vzhľadom na symetrické a asymetrické frézovacie faktory počas procesu obrábania máme nasledujúce sily:
- FPC (sila v smere osi X): \( fpc = 0,9 \krát fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (sila v smere osi Z): \( fcf = 0,8 \krát fz = 3170,52 \, N \)
- FP (sila v smere osi Y): \( fp = 0,9 \krát fz = 3566,84 \, N \)
kde:
- FPC je sila v smere osi X
- FCF je sila v smere osi Z
- FP je sila v smere osi Y
4.3 Statická analýza konečných prvkov
Dva rezacie päťosové suporty potrebujú modulárnu konštrukciu a musia zdieľať rovnaký nosník s kompatibilným otváracím rozhraním. Preto je tuhosť posuvného sedadla nosníka rozhodujúca. Pokiaľ nedochádza k nadmernému posunu posuvného sedla nosníka, dá sa odvodiť, že nosník je univerzálny. Aby sa zabezpečili požiadavky na statickú tuhosť, zhromaždia sa relevantné údaje o reze, aby sa vykonala porovnávacia analýza konečných prvkov o posunutí sedla posuvného nosníka.
Táto analýza bude súčasne vykonávať statickú analýzu konečných prvkov na oboch zostavách posuvných sediel nosníka. Tento dokument sa zameriava konkrétne na podrobnú analýzu novej konštrukcie posuvného sedadla s nosníkom, pričom vynecháva špecifiká pôvodnej analýzy posuvného sedadla. Je dôležité poznamenať, že zatiaľ čo univerzálny päťosový stroj nezvládne ťažké rezanie, počas akceptačných testov sa často vykonávajú inšpekcie ťažkého rezania s pevným uhlom a vysokorýchlostné rezanie pre časti „S“. Rezný moment a rezná sila v týchto prípadoch môžu byť porovnateľné s reznými momentmi pri ťažkom rezaní.
Na základe dlhoročných aplikačných skúseností a skutočných dodacích podmienok je autor presvedčený, že ostatné veľké komponenty univerzálneho päťosového stroja plne spĺňajú požiadavky na odolnosť proti veľkému rezu. Vykonanie porovnávacej analýzy je preto logické aj rutinné. Na začiatku je každý komponent zjednodušený odstránením alebo stlačením závitových otvorov, polomerov, skosení a malých krokov, ktoré by mohli ovplyvniť delenie siete. Potom sa pridajú príslušné materiálové vlastnosti každej časti a model sa importuje do simulácie na statickú analýzu.
V nastaveniach parametrov pre analýzu sa zachovajú iba základné údaje, ako je hmotnosť a rameno sily. Integrované sedlo nosníka je zahrnuté v analýze deformácie, zatiaľ čo ostatné časti, ako je nástroj, päťosová obrábacia hlava a ťažké rezné päťosové sane, sa považujú za tuhé. Analýza sa zameriava na relatívne posunutie sedla nosníka pod vonkajšími silami. Vonkajšie zaťaženie zahŕňa gravitáciu a súčasne pôsobí trojrozmerná sila na hrot nástroja. Popis nástroja musí byť vopred definovaný ako povrch silového zaťaženia, aby sa počas obrábania zopakovala dĺžka nástroja, pričom sa zabezpečí, že sane sú umiestnené na konci osi obrábania pre maximálny pákový efekt, čo presne simuluje skutočné podmienky obrábania.
Thehliníkový komponents sú prepojené metódou „globálneho kontaktu (-joint-)“ a okrajové podmienky sú stanovené delením čiar. Oblasť pripojenia lúča je znázornená na obrázku 7, pričom rozdelenie mriežky je znázornené na obrázku 8. Maximálna veľkosť jednotky je 50 mm, minimálna veľkosť jednotky je 10 mm, čo vedie k celkovému počtu 185 485 jednotiek a 367 989 uzlov. Diagram celkového posunutia oblaku je znázornený na obrázku 9, zatiaľ čo tri axiálne posuny v smeroch X, Y a Z sú znázornené na obrázkoch 10 až 12.
Dva rezacie päťosové suporty potrebujú modulárnu konštrukciu a musia zdieľať rovnaký nosník s kompatibilným otváracím rozhraním. Preto je tuhosť posuvného sedadla nosníka rozhodujúca. Pokiaľ nedochádza k nadmernému posunu posuvného sedla nosníka, dá sa odvodiť, že nosník je univerzálny. Aby sa zabezpečili požiadavky na statickú tuhosť, zhromaždia sa relevantné údaje o reze, aby sa vykonala porovnávacia analýza konečných prvkov o posunutí sedla posuvného nosníka.
Táto analýza bude súčasne vykonávať statickú analýzu konečných prvkov na oboch zostavách posuvných sediel nosníka. Tento dokument sa zameriava konkrétne na podrobnú analýzu novej konštrukcie posuvného sedadla s nosníkom, pričom vynecháva špecifiká pôvodnej analýzy posuvného sedadla. Je dôležité poznamenať, že zatiaľ čo univerzálny päťosový stroj nezvládne ťažké rezanie, počas akceptačných testov sa často vykonávajú inšpekcie ťažkého rezania s pevným uhlom a vysokorýchlostné rezanie pre časti „S“. Rezný moment a rezná sila v týchto prípadoch môžu byť porovnateľné s reznými momentmi pri ťažkom rezaní.
Na základe dlhoročných aplikačných skúseností a skutočných dodacích podmienok je autor presvedčený, že ostatné veľké komponenty univerzálneho päťosového stroja plne spĺňajú požiadavky na odolnosť proti veľkému rezu. Vykonanie porovnávacej analýzy je preto logické aj rutinné. Na začiatku je každý komponent zjednodušený odstránením alebo stlačením závitových otvorov, polomerov, skosení a malých krokov, ktoré by mohli ovplyvniť delenie siete. Potom sa pridajú príslušné materiálové vlastnosti každej časti a model sa importuje do simulácie na statickú analýzu.
V nastaveniach parametrov pre analýzu sa zachovajú iba základné údaje, ako je hmotnosť a rameno sily. Integrované sedlo nosníka je zahrnuté v analýze deformácie, zatiaľ čo ostatné časti, ako je nástroj, päťosová obrábacia hlava a ťažké rezné päťosové sane, sa považujú za tuhé. Analýza sa zameriava na relatívne posunutie sedla nosníka pod vonkajšími silami. Vonkajšie zaťaženie zahŕňa gravitáciu a súčasne pôsobí trojrozmerná sila na hrot nástroja. Popis nástroja musí byť vopred definovaný ako povrch silového zaťaženia, aby sa počas obrábania zopakovala dĺžka nástroja, pričom sa zabezpečí, že sane sú umiestnené na konci osi obrábania pre maximálny pákový efekt, čo presne simuluje skutočné podmienky obrábania.
Thepresne sústružené komponentysú prepojené metódou „globálneho kontaktu (-joint-)“ a okrajové podmienky sú stanovené delením čiar. Oblasť pripojenia lúča je znázornená na obrázku 7, pričom rozdelenie mriežky je znázornené na obrázku 8. Maximálna veľkosť jednotky je 50 mm, minimálna veľkosť jednotky je 10 mm, čo vedie k celkovému počtu 185 485 jednotiek a 367 989 uzlov. Diagram celkového posunutia oblaku je znázornený na obrázku 9, zatiaľ čo tri axiálne posuny v smeroch X, Y a Z sú znázornené na obrázkoch 10 až 12.
Po analýze údajov bola oblačnosť zhrnutá a porovnaná v tabuľke 1. Všetky hodnoty sú od seba vzdialené 0,01 mm. Na základe týchto údajov a predchádzajúcich skúseností sa domnievame, že priečny nosník nedôjde k deformácii alebo deformácii, čo umožňuje použitie štandardného priečneho nosníka vo výrobe. Po technickej kontrole bola táto konštrukcia schválená do výroby a úspešne prešla skúšobným rezaním ocele. Všetky testy presnosti skúšobných kusov „S“ spĺňali požadované normy.
Ak chcete vedieť viac alebo sa opýtať, neváhajte kontaktovaťinfo@anebon.com
Čína Výrobca Číny High Precision andpresné CNC obrábanie dielov, Anebon hľadá príležitosť stretnúť sa so všetkými priateľmi z domova aj zo zahraničia a získať tak obojstranne výhodnú spoluprácu. Anebon úprimne dúfa v dlhodobú spoluprácu s vami všetkými na základe vzájomného prospechu a spoločného rozvoja.
Čas uverejnenia: 6. novembra 2024