Drsni sedež prečnega nosilca je ključni sestavni del obdelovalnega stroja, za katerega je značilna kompleksna struktura in različne vrste. Vsak vmesnik drsnega sedeža prečnega nosilca ustreza neposredno priključnim točkam prečnega nosilca. Toda pri prehodu s petosnega univerzalnega drsnika na petosni rezalni drsnik za težke obremenitve pride do sprememb istočasno na sedežu drsnika prečnega nosilca, prečnem nosilcu in podstavku vodila. Prej je bilo treba za izpolnjevanje zahtev trga preoblikovati velike komponente, kar je povzročilo dolge dobavne roke, visoke stroške in slabo zamenljivost.
Da bi odpravili to težavo, je bila zasnovana nova struktura drsnega sedeža s prečnim nosilcem, ki ohranja enako velikost zunanjega vmesnika kot univerzalni vmesnik. To omogoča namestitev petosnega rezalnega drsnika za težke obremenitve, ne da bi bilo treba spremeniti prečni nosilec ali druge velike strukturne komponente, hkrati pa izpolnjuje zahteve glede togosti. Poleg tega so izboljšave v tehnologiji obdelave povečale natančnost izdelave drsnega sedeža prečnega nosilca. Ta vrsta strukturne optimizacije je skupaj s pripadajočimi metodami obdelave priporočljiva za promocijo in uporabo v industriji.
1. Uvod
Znano je, da velikost moči in navora vpliva na obliko vgradnega prereza petosne glave. Sedež drsnika nosilca, ki je opremljen z univerzalnim petosnim drsnikom, lahko povežete z univerzalnim modularnim nosilcem preko linearne tirnice. Vendar pa je vgradni prerez petosnega rezalnega drsnika z visoko močjo in velikim navorom več kot 30 % večji kot pri običajnem univerzalnem drsniku.
Posledično so potrebne izboljšave v zasnovi sedeža drsnika nosilca. Ključna novost pri tej prenovi je zmožnost delitve istega nosilca s sedežem drsnika nosilca univerzalnega petosnega drsnika. Ta pristop olajša gradnjo modularne platforme. Poleg tega do neke mere poveča splošno togost, skrajša proizvodni cikel, občutno zmanjša stroške izdelave in omogoča boljše prilagajanje tržnim spremembam.
Uvod v strukturo običajnega serijskega drsnega sedeža
Običajni petosni sistem je sestavljen predvsem iz velikih komponent, kot so delovna miza, sedež vodilne tirnice, nosilec, drsni sedež nosilca in petosni drsnik. Ta razprava se osredotoča na osnovno strukturo sedeža drsnika nosilca, kot je prikazano na sliki 1. Dva sklopa sedeža drsnika nosilca sta simetrična in sestavljena iz zgornje, srednje in spodnje podporne plošče, kar skupaj predstavlja osem komponent. Ti simetrični drsni sedeži nosilcev so obrnjeni drug proti drugemu in skupaj vpnejo podporne plošče, kar ima za posledico sedež drsnika nosilca v obliki "ust" z objemajočo strukturo (glejte pogled od zgoraj na sliki 1). Mere, navedene v glavnem pogledu, predstavljajo smer gibanja nosilca, medtem ko so mere v levem pogledu kritične za povezavo z nosilcem in morajo upoštevati posebne tolerance.
Z vidika posameznega drsnega sedeža nosilca je za lažjo obdelavo zgornjih in spodnjih šest skupin povezovalnih površin drsnika na stičišču v obliki črke "I" - s širokim vrhom in ozko sredino - koncentriranih na eni sami obdelovalni površini. Ta ureditev zagotavlja, da je mogoče s fino obdelavo doseči različne dimenzijske in geometrijske natančnosti. Zgornja, srednja in spodnja skupina podpornih plošč služi zgolj kot strukturna podpora, zaradi česar so preproste in praktične. Mere preseka petosnega tobogana, zasnovanega s klasično ovojno strukturo, trenutno znašajo 420 mm × 420 mm. Poleg tega lahko pride do napak pri obdelavi in montaži petosnega drsnika. Za prilagoditev končnim prilagoditvam morajo zgornja, srednja in spodnja podporna plošča vzdrževati vrzeli v zaprtem položaju, ki se nato zapolnijo z brizganjem, da se ustvari utrjena struktura zaprte zanke. Te prilagoditve lahko povzročijo napake, zlasti pri drsnem sedežu prečnega nosilca, kot je prikazano na sliki 1. Dve posebni dimenziji 1050 mm in 750 mm sta ključni za povezavo s prečnim nosilcem.
V skladu z načeli modularne zasnove teh dimenzij ni mogoče spreminjati, da bi ohranili združljivost, kar posredno omejuje razširitev in prilagodljivost drsnega sedeža prečnega nosilca. Čeprav lahko ta konfiguracija začasno zadosti zahtevam strank na določenih trgih, ni usklajena s potrebami današnjega hitro razvijajočega se trga.
Prednosti inovativne strukture in tehnologije obdelave
3.1 Uvod v inovativno strukturo
Promocija tržnih aplikacij je ljudem omogočila globlje razumevanje obdelave v vesolju. Naraščajoče povpraševanje po visokem navoru in visoki moči v posebnih procesnih delih je sprožilo nov trend v industriji. Kot odgovor na to zahtevo je bil razvit nov drsni sedež s prečnim nosilcem, zasnovan za uporabo s petosno glavo in z večjim presekom. Glavni cilj te zasnove je reševanje izzivov, povezanih s težkimi postopki rezanja, ki zahtevajo visok navor in moč.
Inovativna struktura tega novega drsnega sedeža s prečnimi nosilci je prikazana na sliki 2. Kategorizira se podobno kot univerzalni tobogan in je sestavljen iz dveh nizov simetričnih drsnih sedežev s prečnimi nosilci, skupaj z dvema nizoma zgornjih, srednjih in spodnjih podpornih plošč, ki tvorijo celovito zajemajočo strukturo tipa.
Ključna razlika med novo zasnovo in tradicionalnim modelom je v orientaciji drsnega sedeža prečnega nosilca in podpornih plošč, ki so bile v primerjavi z običajnimi zasnovami zasukane za 90°. Pri tradicionalnih drsnih sedežih s prečnimi nosilci imajo podporne plošče predvsem podporno funkcijo. Vendar pa nova struktura integrira namestitvene površine drsnika na zgornjo in spodnjo podporno ploščo drsnega sedeža prečnega nosilca, kar ustvarja razcepljeno strukturo, za razliko od tiste pri običajnem modelu. Ta zasnova omogoča fino uravnavanje in prilagajanje zgornjih in spodnjih povezovalnih površin drsnika, da se zagotovi, da sta v ravnini s priključno površino drsnika na sedežu drsnika prečnega nosilca.
Glavna konstrukcija je zdaj sestavljena iz dveh nizov simetričnih drsnih sedežev s prečnimi nosilci, z zgornjo, srednjo in spodnjo podporno ploščo, razporejeno v obliki črke "T", ki ima širši zgornji in ožji spodnji del. Meri 1160 mm in 1200 mm na levi strani slike 2 se raztezata v smeri premikanja prečnega nosilca, medtem ko ključni skupni dimenziji 1050 mm in 750 mm ostajata skladni z dimenzijami običajnega drsnega sedeža prečnega nosilca.
Ta zasnova omogoča, da novi drsni sedež s prečnim nosilcem popolnoma deli isti odprti prečni nosilec kot običajna različica. Patentiran postopek, uporabljen za ta novi sedež drsnika s prečnim nosilcem, vključuje zapolnjevanje in utrjevanje reže med podporno ploščo in sedežem drsnika s prečnim nosilcem z brizganjem, s čimer se oblikuje celovita objemna struktura, ki lahko sprejme 600 mm x 600 mm petosni drsnik za težko rezanje. .
Kot je prikazano v levem pogledu na sliki 2, zgornja in spodnja povezovalna površina drsnika na sedežu drsnika prečnega nosilca, ki pritrjuje petosni drsnik za težko obremenitev, ustvarjata razcepljeno strukturo. Zaradi možnih napak pri obdelavi površina za pozicioniranje drsnika in drugi vidiki dimenzijske in geometrijske natančnosti morda ne bodo ležali na isti vodoravni ravnini, kar oteži obdelavo. V luči tega so bile uvedene ustrezne izboljšave postopka, da se zagotovi kvalificirana natančnost sestavljanja te razdeljene strukture.
3.2 Opis postopka koplanarnega brušenja
Polkončna obdelava drsnega sedeža z enim tramom se zaključi z natančnim rezkalnim strojem, pri čemer ostane le dodatek za končno obdelavo. Tukaj je treba razložiti, podrobno pa je razloženo le zaključno brušenje. Poseben postopek mletja je opisan v nadaljevanju.
1) Dva simetrična sedeža drsnika grede sta predmet referenčnega brušenja v enem kosu. Orodja so prikazana na sliki 3. Zaključna površina, imenovana površina A, služi kot pozicionirna površina in je vpeta na brusilnik vodila. Referenčna naležna površina B in procesna referenčna površina C sta brušeni, da se zagotovi, da njuna dimenzijska in geometrijska natančnost izpolnjujeta zahteve, navedene na risbi.
2) Za obravnavo izziva obdelave nekomplanarne napake v zgoraj omenjeni strukturi smo posebej zasnovali štiri orodja za bloke enake višine s fiksno podporo in dve orodji za bloke enake višine spodnje podpore. Vrednost 300 mm je ključnega pomena za enake meritve višine in jo je treba obdelati v skladu s specifikacijami na risbi, da se zagotovi enotna višina. To je prikazano na sliki 4.
3) Dva kompleta simetričnih drsnih sedežev gred sta stisnjena drug proti drugemu s posebnim orodjem (glejte sliko 5). Štirje nizi fiksnih podpornih blokov enake višine so povezani s sedeži drsnikov žarkov skozi njihove pritrdilne luknje. Poleg tega sta dva niza spodnjih podpornih blokov enake višine umerjena in pritrjena v povezavi z referenčno naležno površino B in procesno referenčno površino C. Ta nastavitev zagotavlja, da sta oba niza simetričnih drsnih sedežev nosilca nameščena na enaki višini glede na naležna površina B, medtem ko se referenčna površina postopka C uporablja za preverjanje, ali so sedeži drsnikov žarka pravilno poravnani.
Po končani koplanarni obdelavi bodo priključne površine drsnikov obeh sklopov drsnih sedežev žarkov koplanarne. Ta obdelava poteka v enem prehodu, da se zagotovi njihova dimenzijska in geometrijska natančnost.
Nato se sklop obrne, da se prej obdelana površina vpne in pozicionira, kar omogoča brušenje druge priključne površine drsnika. Med postopkom brušenja se celoten drsni sedež nosilca, pritrjen z orodjem, brusi v enem prehodu. Ta pristop zagotavlja, da vsaka priključna površina drsnika doseže želene koplanarne značilnosti.
Primerjava in preverjanje podatkov analize statične togosti nosilca drsnika
4.1 Razdelitev sile ravninskega rezkanja
Pri rezanju kovin jeCNC rezkalna stružnicaSilo med ravninskim rezkanjem lahko razdelimo na tri tangencialne komponente, ki delujejo na orodje. Te sile komponent so ključni indikatorji za ocenjevanje rezalne togosti obdelovalnih strojev. To teoretično preverjanje podatkov je skladno s splošnimi načeli statičnih preskusov togosti. Za analizo sil, ki delujejo na obdelovalno orodje, uporabljamo metodo analize končnih elementov, ki nam omogoča, da praktične preizkuse pretvorimo v teoretične ocene. Ta pristop se uporablja za oceno, ali je zasnova sedeža drsnika nosilca ustrezna.
4.2 Seznam ravninskih parametrov težkega rezanja
Premer rezkarja (d): 50 mm
Število zob (z): 4
Hitrost vretena (n): 1000 vrt/min
Podajalna hitrost (vc): 1500 mm/min
Širina rezkanja (ae): 50 mm
Globina rezanja nazaj (ap): 5 mm
Pomik na vrtljaj (ar): 1,5 mm
Pomik na zob (od): 0,38 mm
Tangencialno rezkalno silo (fz) je mogoče izračunati po formuli:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Posledica tega je sila \( fz = 3963,15 \, N \).
Upoštevajoč faktorje simetričnega in asimetričnega rezkanja med procesom obdelave imamo naslednje sile:
- FPC (sila v smeri osi X): \( fpc = 0,9 \krat fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (sila v smeri osi Z): \( fcf = 0,8 \krat fz = 3170,52 \, N \)
- FP (sila v smeri osi Y): \( fp = 0,9 \krat fz = 3566,84 \, N \)
kje:
- FPC je sila v smeri X-osi
- FCF je sila v smeri Z-osi
- FP je sila v smeri osi Y
4.3 Statična analiza končnih elementov
Dva rezalna petosna drsnika potrebujeta modularno konstrukcijo in morata imeti isti nosilec z združljivim vmesnikom za odpiranje. Zato je togost sedeža drsnika ključnega pomena. Dokler drsni sedež nosilca ne doživi prevelikega premika, je mogoče sklepati, da je nosilec univerzalen. Da bi zagotovili zahteve glede statične togosti, bodo zbrani ustrezni podatki o rezanju za izvedbo primerjalne analize s končnimi elementi glede premika sedeža drsnika nosilca.
Ta analiza bo istočasno izvedla statično analizo končnih elementov na obeh sklopih drsnika nosilca. Ta dokument se osredotoča posebej na podrobno analizo nove strukture sedeža drsnega nosilca, pri čemer izpušča posebnosti prvotne analize drsnega sedeža. Pomembno je omeniti, da medtem ko univerzalni petosni stroj ne more obvladati težkega rezanja, se pregledi težkega rezanja s fiksnim kotom in sprejemanje visoke hitrosti rezanja za dele "S" pogosto izvajajo med sprejemljivimi preskusi. Rezalni navor in rezalna sila sta v teh primerih lahko primerljiva s tistima pri težkem rezanju.
Na podlagi dolgoletnih izkušenj z uporabo in dejanskih pogojev dobave je avtor prepričan, da druge velike komponente univerzalnega petosnega stroja v celoti izpolnjujejo zahteve glede odpornosti na težke reze. Zato je izvedba primerjalne analize logična in rutinska. Na začetku je vsaka komponenta poenostavljena z odstranitvijo ali stiskanjem navojnih lukenj, radijev, posnetij in majhnih korakov, ki bi lahko vplivali na delitev mreže. Nato se dodajo ustrezne materialne lastnosti vsakega dela in model se uvozi v simulacijo za statično analizo.
V nastavitvah parametrov za analizo se ohranijo le bistveni podatki, kot sta masa in roka sile. Sedež drsnika z integriranim nosilcem je vključen v analizo deformacij, medtem ko se drugi deli, kot so orodje, petosna obdelovalna glava in petosni drsnik za težko rezanje, štejejo za toge. Analiza se osredotoča na relativni premik sedeža drsnika nosilca pod vplivom zunanjih sil. Zunanja obremenitev vključuje gravitacijo, na konico orodja pa hkrati deluje tridimenzionalna sila. Konico orodja je treba definirati vnaprej kot površino za obremenitev s silo, da se posnema dolžina orodja med obdelavo, hkrati pa je treba zagotoviti, da je drsnik nameščen na koncu obdelovalne osi za največji vzvod, kar natančno simulira dejanske pogoje obdelave.
Thealuminijasta komponentaso medsebojno povezani z metodo "globalnega kontakta (-joint-)", robni pogoji pa so vzpostavljeni z delitvijo linij. Območje povezave snopa je prikazano na sliki 7, z razdelitvijo mreže na sliki 8. Največja velikost enote je 50 mm, najmanjša velikost enote je 10 mm, kar pomeni skupno 185.485 enot in 367.989 vozlišč. Diagram oblaka celotnega premika je predstavljen na sliki 9, medtem ko so trije aksialni premiki v smereh X, Y in Z prikazani na slikah 10 do 12.
Dva rezalna petosna drsnika potrebujeta modularno konstrukcijo in morata imeti isti nosilec z združljivim vmesnikom za odpiranje. Zato je togost sedeža drsnika ključnega pomena. Dokler drsni sedež nosilca ne doživi prevelikega premika, je mogoče sklepati, da je nosilec univerzalen. Da bi zagotovili zahteve glede statične togosti, bodo zbrani ustrezni podatki o rezanju za izvedbo primerjalne analize s končnimi elementi glede premika sedeža drsnika nosilca.
Ta analiza bo istočasno izvedla statično analizo končnih elementov na obeh sklopih drsnika nosilca. Ta dokument se osredotoča posebej na podrobno analizo nove strukture sedeža drsnega nosilca, pri čemer izpušča posebnosti prvotne analize drsnega sedeža. Pomembno je omeniti, da medtem ko univerzalni petosni stroj ne more obvladati težkega rezanja, se pregledi težkega rezanja s fiksnim kotom in sprejemanje visoke hitrosti rezanja za dele "S" pogosto izvajajo med sprejemljivimi preskusi. Rezalni navor in rezalna sila sta v teh primerih lahko primerljiva s tistima pri težkem rezanju.
Na podlagi dolgoletnih izkušenj z uporabo in dejanskih pogojev dobave je avtor prepričan, da druge velike komponente univerzalnega petosnega stroja v celoti izpolnjujejo zahteve glede odpornosti na težke reze. Zato je izvedba primerjalne analize logična in rutinska. Na začetku je vsaka komponenta poenostavljena z odstranitvijo ali stiskanjem navojnih lukenj, radijev, posnetij in majhnih korakov, ki bi lahko vplivali na delitev mreže. Nato se dodajo ustrezne materialne lastnosti vsakega dela in model se uvozi v simulacijo za statično analizo.
V nastavitvah parametrov za analizo se ohranijo le bistveni podatki, kot sta masa in roka sile. Sedež drsnika z integriranim nosilcem je vključen v analizo deformacij, medtem ko se drugi deli, kot so orodje, petosna obdelovalna glava in petosni drsnik za težko rezanje, štejejo za toge. Analiza se osredotoča na relativni premik sedeža drsnika nosilca pod vplivom zunanjih sil. Zunanja obremenitev vključuje gravitacijo, na konico orodja pa hkrati deluje tridimenzionalna sila. Konico orodja je treba definirati vnaprej kot površino za obremenitev s silo, da se posnema dolžina orodja med obdelavo, hkrati pa je treba zagotoviti, da je drsnik nameščen na koncu obdelovalne osi za največji vzvod, kar natančno simulira dejanske pogoje obdelave.
Thenatančno stružene komponenteso medsebojno povezani z metodo »global contact (-joint-)«, robni pogoji pa so vzpostavljeni z delitvijo linij. Območje povezave snopa je prikazano na sliki 7, z razdelitvijo mreže na sliki 8. Največja velikost enote je 50 mm, najmanjša velikost enote je 10 mm, kar pomeni skupno 185.485 enot in 367.989 vozlišč. Diagram oblaka celotnega premika je predstavljen na sliki 9, medtem ko so trije aksialni premiki v smereh X, Y in Z prikazani na slikah 10 do 12.
Po analizi podatkov je bil grafikon oblakov povzet in primerjan v tabeli 1. Vse vrednosti so med seboj znotraj 0,01 mm. Na podlagi teh podatkov in predhodnih izkušenj verjamemo, da prečni nosilec ne bo popačen ali deformiran, kar omogoča uporabo standardnega prečnega nosilca v proizvodnji. Po tehničnem pregledu je bila ta struktura odobrena za proizvodnjo in je uspešno prestala testno rezanje jekla. Vsi testi natančnosti preizkušancev "S" so izpolnjevali zahtevane standarde.
Če želite izvedeti več ali povpraševanje, vas prosimo, da kontaktirateinfo@anebon.com
Kitajski proizvajalec China High Precision inprecizni CNC obdelovalni deli, Anebon išče priložnost za srečanje z vsemi prijatelji doma in v tujini za sodelovanje, ki bo koristilo vsem. Anebon iskreno upa na dolgoročno sodelovanje z vsemi vami na podlagi vzajemne koristi in skupnega razvoja.
Čas objave: Nov-06-2024