Tvärbalkens glidsäte är en avgörande komponent i verktygsmaskinen, kännetecknad av en komplex struktur och olika typer. Varje gränssnitt för tvärbalksskjutsätet motsvarar direkt dess tvärbalksanslutningspunkter. Men vid övergång från en femaxlig universalslid till en femaxlig kraftig skärslid sker förändringar samtidigt i tvärbalkens glidsäte, tvärbalk och styrskenas bas. Tidigare behövde stora komponenter designas om för att möta marknadens krav, vilket resulterade i långa ledtider, höga kostnader och dålig utbytbarhet.
För att komma till rätta med detta problem har en ny glidsäte med tvärbalk utformats för att behålla samma externa gränssnittsstorlek som det universella gränssnittet. Detta möjliggör installation av den femaxliga kraftiga skärsliden utan att kräva förändringar av tvärbalken eller andra stora strukturella komponenter, samtidigt som det uppfyller kraven på styvhet. Dessutom har förbättringar av bearbetningstekniken förbättrat noggrannheten i tillverkningen av tvärbalkssätena. Denna typ av strukturoptimering, tillsammans med dess tillhörande bearbetningsmetoder, rekommenderas för marknadsföring och tillämpning inom branschen.
1. Introduktion
Det är välkänt att storleken på effekt och vridmoment påverkar formen på installationstvärsnittet av ett femaxligt huvud. Balkslidsitsen, som är utrustad med en universell femaxlig slid, kan kopplas till den universella modulbalken via en linjär skena. Installationstvärsnittet för en femaxlig, kraftig skärslid med hög effekt och högt vridmoment är dock över 30 % större än den för en konventionell universalslid.
Som ett resultat behövs förbättringar i utformningen av balkglidsätet. En nyckelnyhet i denna omdesign är möjligheten att dela samma balk med balkslidsätet på den universella femaxliga sliden. Detta tillvägagångssätt underlättar konstruktionen av en modulär plattform. Dessutom förbättrar det den övergripande styvheten i viss utsträckning, förkortar produktionscykeln, minskar tillverkningskostnaderna avsevärt och möjliggör bättre anpassning till marknadsförändringar.
Introduktion till strukturen hos den konventionella batch-typ balk glidsäte
Det konventionella femaxliga systemet består i första hand av stora komponenter som arbetsbänken, rälssätet, balk, balkslidsäte och den femaxliga sliden. Denna diskussion fokuserar på den grundläggande strukturen av balkslidsätet, som illustreras i figur 1. De två uppsättningarna av balkslidsäten är symmetriska och består av övre, mellersta och nedre stödplattor, som uppgår till totalt åtta komponenter. Dessa symmetriska balksäten är vända mot varandra och klämmer ihop stödplattorna, vilket resulterar i en "mun"-formad balksäte med en omslutande struktur (se toppvyn i figur 1). Måtten som anges i huvudvyn representerar balkens färdriktning, medan dimensionerna i den vänstra vyn är kritiska för anslutningen till balken och måste hålla sig till specifika toleranser.
För att underlätta bearbetningen är de övre och nedre sex grupperna av glidanslutningsytor vid den "I"-formade korsningen - med en bred topp och en smal mitt - koncentrerade på en enda bearbetningsyta. Detta arrangemang säkerställer att olika dimensionella och geometriska noggrannheter kan uppnås genom finbearbetning. De övre, mellersta och nedre grupperna av stödplattor tjänar bara som strukturellt stöd, vilket gör dem enkla och praktiska. Tvärsnittsmåtten för den femaxliga sliden, designad med den konventionella omslutande strukturen, är för närvarande 420 mm × 420 mm. Dessutom kan fel uppstå under bearbetningen och monteringen av den femaxliga sliden. För att klara slutliga justeringar måste de övre, mellersta och nedre stödplattorna bibehålla luckor i det stängda läget, som därefter fylls med formsprutning för att skapa en härdad sluten slinga struktur. Dessa justeringar kan introducera fel, särskilt i det omslutande tvärbalkens glidsäte, som illustreras i figur 1. De två specifika dimensionerna 1050 mm och 750 mm är avgörande för anslutning till tvärbalken.
Enligt principerna för modulär design kan dessa dimensioner inte ändras för att bibehålla kompatibiliteten, vilket indirekt begränsar utvidgningen och anpassningsförmågan hos tvärbalkens glidsäte. Även om denna konfiguration tillfälligt kan möta kundernas krav på vissa marknader, stämmer den inte överens med de snabbt växande marknadsbehoven idag.
Fördelar med innovativ struktur och bearbetningsteknik
3.1 Introduktion till innovativ struktur
Främjandet av marknadsapplikationer har gett människor en djupare förståelse för flygbearbetning. Den växande efterfrågan på högt vridmoment och hög effekt i specifika bearbetningsdelar har utlöst en ny trend i branschen. Som svar på denna efterfrågan har ett nytt tvärbalkssäte designat för användning med ett femaxligt huvud och med ett större tvärsnitt utvecklats. Det primära syftet med denna design är att möta de utmaningar som är förknippade med tunga skärprocesser som kräver högt vridmoment och kraft.
Den innovativa strukturen hos denna nya tvärbalksskjutsäte illustreras i figur 2. Den kategoriseras på samma sätt som en universalrutschbana och består av två uppsättningar symmetriska tvärbalksskjutsäten, tillsammans med två uppsättningar övre, mellersta och nedre stödplattor, som alla bildar en omfattande omfattande typstruktur.
En nyckelskillnad mellan den nya designen och den traditionella modellen ligger i orienteringen av tvärbalkens glidsäte och stödplattorna, som har vridits 90° jämfört med konventionella konstruktioner. I traditionella tvärbalkssäten har stödplattorna huvudsakligen en stödjande funktion. Den nya strukturen integrerar dock installationsytor för glidskenor på både de övre och nedre stödplattorna på tvärbalkens glidsäte, vilket skapar en delad struktur till skillnad från den för den konventionella modellen. Denna design möjliggör finjustering och justering av de övre och nedre glidanslutningsytorna för att säkerställa att de är i samma plan som glidanslutningsytan på tvärbalkens glidsäte.
Huvudstrukturen består nu av två uppsättningar symmetriska glidsäten med tvärbalkar, med de övre, mellersta och nedre stödplattorna arrangerade i en "T"-form, med en bredare topp och en smalare botten. Dimensionerna 1160 mm och 1200 mm på vänster sida av figur 2 sträcker sig i tvärbalkens rörelseriktning, medan de delade nyckelmåtten 1050 mm och 750 mm förblir överensstämmande med de för konventionella tvärbalkars glidsäte.
Denna design gör det möjligt för det nya tvärbalkssätet att helt dela samma öppna tvärbalk som den konventionella versionen. Den patenterade processen som används för denna nya tvärbalksglidsäte involverar att fylla och härda gapet mellan stödplattan och tvärbalksglidsätet med hjälp av formsprutning, vilket bildar en integrerad omslutande struktur som kan rymma en 600 mm x 600 mm femaxlig, kraftig skärglida .
Såsom visas i den vänstra vyn i figur 2 skapar de övre och nedre glidanslutningsytorna på tvärbalkens glidsäte som säkrar den femaxliga kraftiga skärsliden en delad struktur. På grund av potentiella bearbetningsfel kan det hända att reglagets positioneringsyta och andra dimensionella och geometriska noggrannhetsaspekter inte ligger på samma horisontella plan, vilket komplicerar bearbetningen. I ljuset av detta har lämpliga processförbättringar implementerats för att säkerställa kvalificerad monteringsnoggrannhet för denna delade struktur.
3.2 Beskrivning av koplanar slipprocess
Halvbearbetningen av en enbalks glidsäte fullbordas med en precisionsfräsmaskin, vilket bara lämnar finbearbetningsmånen. Det måste förklaras här, och endast slutslipningen förklaras i detalj. Den specifika malningsprocessen beskrivs enligt följande.
1) Två symmetriska balksäten är föremål för referensslipning i ett stycke. Verktyget illustreras i figur 3. Bearbetningsytan, kallad yta A, fungerar som positioneringsyta och kläms fast på styrskensslipen. Referenslagerytan B och processreferensytan C slipas för att säkerställa att deras dimensionella och geometriska noggrannhet uppfyller de krav som anges i ritningen.
2) För att ta itu med utmaningen med att bearbeta det icke-samplanära felet i strukturen som nämns ovan, har vi specifikt designat fyra blockverktyg med samma höjda fasta stöd och två blockverktyg med samma höjda bottenstöd. Värdet på 300 mm är avgörande för lika höjdmått och måste bearbetas enligt specifikationerna på ritningen för att säkerställa enhetlig höjd. Detta illustreras i figur 4.
3) Två uppsättningar symmetriska balksäten kläms ihop vända mot yta med hjälp av specialverktyg (se figur 5). Fyra uppsättningar fasta stödblock av samma höjd är anslutna till balkglidsätena genom deras monteringshål. Dessutom kalibreras och fixeras två uppsättningar bottenstödblock med samma höjd i samband med referenslagerytan B och processreferensytan C. Denna uppsättning säkerställer att båda uppsättningarna av symmetriska balkglidsäten är placerade på samma höjd i förhållande till lageryta B, medan processreferensytan C används för att verifiera att balkglidsätena är korrekt inriktade.
Efter att den koplanära bearbetningen är avslutad, kommer glidanslutningsytorna på båda uppsättningarna av strålglidsäten att vara i samma plan. Denna bearbetning sker i en enda gång för att garantera deras dimensionella och geometriska noggrannhet.
Därefter vänds enheten för att klämma och placera den tidigare bearbetade ytan, vilket möjliggör slipning av den andra glidanslutningsytan. Under slipprocessen slipas hela balkens glidsäte, fäst med verktyget, i en enda passage. Detta tillvägagångssätt säkerställer att varje glidanslutningsyta uppnår de önskade egenskaperna i samma plan.
Jämförelse och verifiering av statisk styvhetsanalysdata för balkglidsätet
4.1 Fördelning av plan fräskraft
Vid bearbetning av metallCNC-frässvarvkraft under plan fräsning kan delas upp i tre tangentiella komponenter som verkar på verktyget. Dessa komponentkrafter är avgörande indikatorer för att bedöma skärstyvheten hos verktygsmaskiner. Denna teoretiska dataverifiering överensstämmer med de allmänna principerna för statiska styvhetstest. För att analysera krafterna som verkar på bearbetningsverktyget använder vi analysmetoden för finita element, som gör att vi kan omvandla praktiska tester till teoretiska bedömningar. Detta tillvägagångssätt används för att utvärdera om utformningen av balkslidsätet är lämplig.
4.2 Lista över parametrar för plan tung skärning
Skärdiameter (d): 50 mm
Antal tänder (z): 4
Spindelhastighet (n): 1000 rpm
Matningshastighet (vc): 1500 mm/min
Fräsbredd (ae): 50 mm
Fräsning tillbaka skärdjup (ap): 5 mm
Matning per varv (ar): 1,5 mm
Matning per tand (av): 0,38 mm
Den tangentiella fräskraften (fz) kan beräknas med formeln:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Detta resulterar i en kraft på \( fz = 3963,15 \, N \).
Med tanke på de symmetriska och asymmetriska fräsfaktorerna under bearbetningsprocessen har vi följande krafter:
- FPC (kraft i X-axelns riktning): \( fpc = 0,9 \ gånger fz = 3566,84 \, N \)
- FCF (kraft i Z-axelns riktning): \( fcf = 0,8 \ gånger fz = 3170,52 \, N \)
- FP (kraft i Y-axelns riktning): \( fp = 0,9 \ gånger fz = 3566,84 \, N \)
Där:
- FPC är kraften i X-axelns riktning
- FCF är kraften i Z-axelns riktning
- FP är kraften i Y-axelns riktning
4.3 Finita element statisk analys
De två skärande femaxliga sliderna behöver en modulär konstruktion och måste dela samma balk med ett kompatibelt öppningsgränssnitt. Därför är styvheten hos balkglidsätet avgörande. Så länge som balkens glidsäte inte upplever alltför stor förskjutning kan man sluta sig till att balken är universell. För att säkerställa de statiska styvhetskraven kommer relevant skärdata att samlas in för att utföra en jämförande analys av finita element av förskjutningen av balksläden.
Denna analys kommer samtidigt att utföra finita element statisk analys på båda balkglidsätena. Det här dokumentet fokuserar specifikt på en detaljerad analys av den nya strukturen hos balkglidsätet, och utelämnar detaljerna för den ursprungliga glidsätesanalysen. Det är viktigt att notera att även om den universella femaxliga maskinen inte kan hantera tung skärning, utförs ofta inspektioner med fast vinkel och höghastighetsskärning för "S"-delar under acceptanstest. Skärvridmomentet och skärkraften i dessa fall kan vara jämförbara med dem vid kraftig skärning.
Baserat på år av applikationserfarenhet och faktiska leveransförhållanden, är det författarens övertygelse att andra stora komponenter i den universella femaxliga maskinen till fullo uppfyller kraven för kraftig skärmotstånd. Att genomföra en jämförande analys är därför både logiskt och rutinmässigt. Inledningsvis förenklas varje komponent genom att ta bort eller komprimera gängade hål, radier, avfasningar och små steg som kan påverka maskdelningen. De relevanta materialegenskaperna för varje del läggs sedan till, och modellen importeras till simuleringen för statisk analys.
I parameterinställningarna för analysen behålls endast väsentliga data såsom massa och kraftarm. Det inbyggda balkslidsätet ingår i deformationsanalysen, medan andra delar som verktyget, femaxligt bearbetningshuvud och kraftigt skärande femaxligt slid anses vara stela. Analysen fokuserar på den relativa förskjutningen av balkglidsätet under yttre krafter. Den externa belastningen innehåller gravitation och tredimensionell kraft appliceras på verktygsspetsen samtidigt. Verktygsspetsen måste definieras i förväg som kraftbelastningsytan för att replikera verktygslängden under bearbetning, samtidigt som man säkerställer att sliden är placerad vid änden av bearbetningsaxeln för maximal hävstång, vilket nära simulerar faktiska bearbetningsförhållanden.
Dealuminiumkomponents är sammankopplade med en "global kontakt (-joint-)"-metod, och gränsvillkor fastställs genom linjedelning. Balkanslutningsområdet illustreras i figur 7, med rutnätsindelning som visas i figur 8. Maximal enhetsstorlek är 50 mm, minsta enhetsstorlek är 10 mm, vilket resulterar i totalt 185 485 enheter och 367 989 noder. Det totala förskjutningsmolndiagrammet presenteras i figur 9, medan de tre axiella förskjutningarna i X-, Y- och Z-riktningarna är avbildade i figurerna 10 till 12, respektive.
De två skärande femaxliga sliderna behöver en modulär konstruktion och måste dela samma balk med ett kompatibelt öppningsgränssnitt. Därför är styvheten hos balkglidsätet avgörande. Så länge som balkens glidsäte inte upplever alltför stor förskjutning kan man sluta sig till att balken är universell. För att säkerställa de statiska styvhetskraven kommer relevant skärdata att samlas in för att utföra en jämförande analys av finita element av förskjutningen av balksläden.
Denna analys kommer samtidigt att utföra finita element statisk analys på båda balkglidsätena. Det här dokumentet fokuserar specifikt på en detaljerad analys av den nya strukturen hos balkglidsätet, och utelämnar detaljerna för den ursprungliga glidsätesanalysen. Det är viktigt att notera att även om den universella femaxliga maskinen inte kan hantera tung skärning, utförs ofta inspektioner med fast vinkel och höghastighetsskärning för "S"-delar under acceptanstest. Skärvridmomentet och skärkraften i dessa fall kan vara jämförbara med dem vid kraftig skärning.
Baserat på år av applikationserfarenhet och faktiska leveransförhållanden, är det författarens övertygelse att andra stora komponenter i den universella femaxliga maskinen till fullo uppfyller kraven för kraftig skärmotstånd. Att genomföra en jämförande analys är därför både logiskt och rutinmässigt. Inledningsvis förenklas varje komponent genom att ta bort eller komprimera gängade hål, radier, avfasningar och små steg som kan påverka maskdelningen. De relevanta materialegenskaperna för varje del läggs sedan till, och modellen importeras till simuleringen för statisk analys.
I parameterinställningarna för analysen behålls endast väsentliga data såsom massa och kraftarm. Det inbyggda balkslidsätet ingår i deformationsanalysen, medan andra delar som verktyget, femaxligt bearbetningshuvud och kraftigt skärande femaxligt slid anses vara stela. Analysen fokuserar på den relativa förskjutningen av balkglidsätet under yttre krafter. Den externa belastningen innehåller gravitation och tredimensionell kraft appliceras på verktygsspetsen samtidigt. Verktygsspetsen måste definieras i förväg som kraftbelastningsytan för att replikera verktygslängden under bearbetning, samtidigt som man säkerställer att sliden är placerad vid änden av bearbetningsaxeln för maximal hävstång, vilket nära simulerar faktiska bearbetningsförhållanden.
Deprecisionssvarvade komponenterär sammankopplade med en "global kontakt (-joint-)"-metod, och gränsvillkor fastställs genom linjedelning. Balkanslutningsområdet illustreras i figur 7, med rutnätsindelning som visas i figur 8. Maximal enhetsstorlek är 50 mm, minsta enhetsstorlek är 10 mm, vilket resulterar i totalt 185 485 enheter och 367 989 noder. Det totala förskjutningsmolndiagrammet presenteras i figur 9, medan de tre axiella förskjutningarna i X-, Y- och Z-riktningarna är avbildade i figurerna 10 till 12, respektive.
Efter att ha analyserat data har molndiagrammet sammanfattats och jämförts i Tabell 1. Alla värden ligger inom 0,01 mm från varandra. Baserat på dessa data och tidigare erfarenhet, tror vi att tvärbalken inte kommer att uppleva förvrängning eller deformation, vilket gör det möjligt att använda en standard tvärbalk i produktionen. Efter en teknisk granskning godkändes denna struktur för produktion och klarade stålprovskärningen. Alla precisionstester av "S"-provbitarna uppfyllde de krävda standarderna.
Om du vill veta mer eller fråga är du välkommen att kontaktainfo@anebon.com
Kina Tillverkare av Kina High Precision ochprecisions CNC-bearbetningsdelar, Anebon söker chansen att träffa alla vänner från både hemma och utomlands för ett win-win-samarbete. Anebon hoppas uppriktigt att ha ett långsiktigt samarbete med er alla på grundval av ömsesidig nytta och gemensam utveckling.
Posttid: 2024-nov-06