Сідло салазни поперечної балки є найважливішим компонентом верстата, що характеризується складною конструкцією та різними видами. Кожен інтерфейс сидіння ковзання поперечної балки безпосередньо відповідає точкам з’єднання поперечної балки. Однак при переході від п’ятиосьової універсальної повзуни до п’ятиосьової важкої ріжучої повзуни одночасно відбуваються зміни в посадочному місці поперечної балки, поперечній балці та основі напрямної рейки. Раніше, щоб задовольнити вимоги ринку, великі компоненти доводилося переробляти, що призводило до тривалого часу виконання, високих витрат і поганої взаємозамінності.
Щоб вирішити цю проблему, була розроблена нова конструкція сидіння з поперечною балкою, щоб підтримувати той самий розмір зовнішнього інтерфейсу, що й універсальний інтерфейс. Це дозволяє встановлювати п’ятиосьову потужну ріжучу повзун без необхідності змінювати поперечну балку чи інші великі структурні компоненти, а також задовольняє вимоги до жорсткості. Крім того, удосконалення технології обробки підвищило точність виготовлення сидінь салазок поперечної балки. Цей тип структурної оптимізації разом із пов’язаними з ним методами обробки рекомендовано для просування та застосування в галузі.
1. Вступ
Відомо, що величина потужності і крутного моменту впливає на форму установочного перерізу п'ятиосьової головки. Сидіння балки, яке оснащено універсальною п’ятиосьовою полозом, можна з’єднати з універсальною модульною балкою за допомогою лінійної рейки. Однак поперечний переріз установки п’ятиосьової важкої ріжучої каретки з високою потужністю та великим крутним моментом більш ніж на 30% більший, ніж у звичайних універсальних карет.
У зв’язку з цим необхідні вдосконалення в конструкції сидіння балки. Ключовим нововведенням у цьому оновленому дизайні є можливість спільно використовувати ту саму балку з сидінням балки універсальних п’ятиосьових слайдів. Такий підхід полегшує будівництво модульної платформи. Крім того, це певною мірою підвищує загальну жорсткість, скорочує виробничий цикл, значно знижує витрати на виробництво та дозволяє краще адаптуватися до змін ринку.
Ознайомлення зі структурою звичайного сидіння балки партійного типу
Звичайна п’ятиосьова система в основному складається з великих компонентів, таких як верстак, сидіння напрямної рейки, балка, кріплення балки та п’ятиосьова салазка. Це обговорення зосереджено на базовій конструкції сидіння балки, як показано на малюнку 1. Два набори сидінь балки є симетричними та складаються з верхньої, середньої та нижньої опорних пластин, що становить загалом вісім компонентів. Ці симетричні посадочні сидіння балок звернені одне до одного та стискають опорні пластини разом, у результаті чого утворюється сидіння балки у формі «рота» з обхоплюючою структурою (див. вигляд зверху на малюнку 1). Розміри, зазначені на головному вигляді, представляють напрямок руху балки, тоді як розміри на лівому вигляді є критичними для з’єднання з балкою та мають відповідати певним допускам.
З точки зору окремого посадкового місця балки, щоб полегшити обробку, шість верхніх і нижніх груп з’єднувальних поверхонь повзунів у формі «I» з’єднання, що включає широку верхню частину та вузьку середину, зосереджені на одній обробній поверхні. Таке розташування гарантує, що різноманітні розмірні та геометричні точності можуть бути досягнуті за допомогою тонкої обробки. Верхня, середня та нижня групи опорних плит служать лише опорою конструкції, що робить їх простими та практичними. Розміри поперечного перерізу п’ятиосьової гірки, сконструйованої зі звичайною обволікаючою структурою, наразі становлять 420 мм × 420 мм. Крім того, можуть виникнути помилки при обробці та складанні п'ятиосьової полозки. Щоб забезпечити остаточне регулювання, верхня, середня та нижня опорні пластини повинні підтримувати зазори в закритому положенні, які згодом заповнюються литтям під тиском для створення міцної замкнутої структури. Ці налаштування можуть призвести до помилок, особливо в охоплюючому посадковому положенні поперечної балки, як показано на малюнку 1. Два конкретні розміри 1050 мм і 750 мм є вирішальними для з’єднання з поперечною балкою.
Згідно з принципами модульної конструкції, ці розміри не можна змінювати, щоб зберегти сумісність, що опосередковано обмежує розширення та адаптивність сидіння салазок поперечної балки. Хоча ця конфігурація може тимчасово задовольнити потреби клієнтів на певних ринках, вона не відповідає потребам сьогоднішнього ринку, що швидко розвиваються.
Переваги інноваційної структури та технології обробки
3.1 Вступ до інноваційної структури
Просування ринкових програм забезпечило людям глибше розуміння аерокосмічної обробки. Зростаючий попит на високий крутний момент і високу потужність у конкретних деталях обробки викликав нову тенденцію в галузі. У відповідь на цей попит було розроблено нове сидіння з поперечною балкою, призначене для використання з п’ятиосьовою головкою та має більший поперечний переріз. Основною метою цієї конструкції є вирішення проблем, пов’язаних із важкими процесами різання, які потребують високого крутного моменту та потужності.
Інноваційна конструкція цього нового поперечного ковзаючого сидіння проілюстрована на малюнку 2. Воно класифікується подібно до універсальних ковзанок і складається з двох наборів симетричних поперечних ковзних сидінь, а також двох наборів верхніх, середніх і нижніх опорних пластин, які утворюють комплексна структура охоплюючого типу.
Ключова відмінність між новою конструкцією та традиційною моделлю полягає в орієнтації посадкового сидіння поперечної балки та опорних пластин, які були повернуті на 90° порівняно зі звичайними конструкціями. У традиційних сидіннях із поперечними балками опорні пластини в основному виконують допоміжну функцію. Однак нова конструкція об’єднує поверхні для встановлення повзунів як на верхню, так і на нижню опорні пластини сидіння салазок поперечної балки, створюючи розділену структуру, на відміну від звичайної моделі. Ця конструкція дозволяє точно налаштовувати та регулювати верхню та нижню з’єднувальні поверхні повзуна, щоб переконатися, що вони знаходяться в одній площині з поверхнею з’єднання повзуна на посадочному місці поперечної балки.
Основна конструкція тепер складається з двох комплектів симетричних сидінь для ковзання поперечних балок, з верхньою, середньою та нижньою опорними плитами, розташованими у формі букви «Т», із ширшою верхньою та вужчою нижньою. Розміри 1160 мм і 1200 мм на лівій стороні рисунка 2 розширюються в напрямку руху поперечної балки, тоді як основні спільні розміри 1050 мм і 750 мм залишаються відповідними розмірам звичайного сидіння поперечної балки.
Ця конструкція дозволяє новому ковзаючому сидінню поперечної балки повністю використовувати ту саму відкриту поперечну балку, що й звичайна версія. Запатентований процес, який використовується для цього нового кріплення поперечної балки, передбачає заповнення та зміцнення зазору між опорною пластиною та посадковим сидінням поперечної балки за допомогою лиття під тиском, таким чином утворюючи цілісну охоплюючу конструкцію, яка може вмістити п’ятиосьовий важкий ріжучий слайд 600 мм x 600 мм. .
Як показано на зображенні зліва на малюнку 2, верхня та нижня з’єднувальні поверхні повзуна на посадочному місці поперечної балки, яке закріплює п’ятиосьову потужну ріжучу повзун, створюють розділену структуру. Через можливі помилки обробки поверхня позиціонування повзуна та інші аспекти розмірної та геометричної точності можуть не лежати на одній горизонтальній площині, що ускладнює обробку. У світлі цього було впроваджено відповідні вдосконалення процесу, щоб забезпечити кваліфіковану точність складання для цієї роздільної конструкції.
3.2 Опис процесу копланарного шліфування
Напівчистова обробка сидіння салазок з однієї балки завершується за допомогою точного фрезерного верстата, залишаючи лише припуск на чистову обробку. Це потрібно пояснити тут, а детально пояснюється лише чистове шліфування. Конкретний процес подрібнення описано наступним чином.
1) Два симетричних посадочних місця балок підлягають цілісному контрольному шліфуванню. Інструмент показано на малюнку 3. Поверхня обробки, яка називається поверхнею A, служить позиціонуючою поверхнею та закріплюється на шліфувальній машині напрямної. Контрольна опорна поверхня В і контрольна поверхня процесу С шліфуються, щоб гарантувати, що їх розмірна та геометрична точність відповідає вимогам, зазначеним у кресленні.
2) Щоб вирішити проблему обробки некомпланарної помилки у згаданій вище структурі, ми спеціально розробили чотири інструменти блоку однакової висоти з фіксованою опорою та два інструменти блоку рівної висоти з нижньою опорою. Значення 300 мм має вирішальне значення для рівних вимірювань висоти і має бути оброблено відповідно до специфікацій, наведених на кресленні, щоб забезпечити однакову висоту. Це показано на малюнку 4.
3) Два набори симетричних ковзних сидінь балок затискаються один до одного за допомогою спеціального інструменту (див. Малюнок 5). Чотири набори фіксованих опорних блоків однакової висоти з’єднані з посадковими сидіннями балок через їх монтажні отвори. Крім того, два комплекти нижніх опорних блоків однакової висоти калібруються та фіксуються разом із контрольною опорною поверхнею B і контрольною поверхнею процесу C. Це налаштування гарантує, що обидва комплекти симетричних ковзних балок розташовані на однаковій висоті відносно опорна поверхня B, тоді як опорна поверхня процесу C використовується для перевірки того, що гнізда ковзання балки правильно вирівняні.
Після завершення копланарної обробки з’єднувальні поверхні повзунів обох комплектів посадочних місць балок будуть копланарними. Ця обробка відбувається за один прохід, щоб гарантувати їх розмірну та геометричну точність.
Далі вузол перевертається, щоб затиснути та позиціонувати попередньо оброблену поверхню, дозволяючи шліфувати іншу поверхню з’єднання повзуна. Під час процесу шліфування все посадочне місце балки, закріплене інструментом, шліфується за один прохід. Цей підхід гарантує, що кожна з’єднувальна поверхня повзуна досягає бажаних копланарних характеристик.
Порівняння та перевірка даних аналізу статичної жорсткості ковзання балки
4.1 Поділ сили плоского фрезерування
У різанні металуТокарно-фрезерний верстат з ЧПУсилу під час плоского фрезерування можна розділити на три тангенціальні складові, які діють на інструмент. Ці складові сили є вирішальними показниками для оцінки жорсткості різання верстатів. Ця перевірка теоретичних даних узгоджується із загальними принципами статичних випробувань на жорсткість. Для аналізу сил, що діють на обробний інструмент, ми використовуємо метод аналізу кінцевих елементів, який дозволяє нам перетворити практичні тести на теоретичні оцінки. Цей підхід використовується для оцінки відповідності конструкції сидіння балки.
4.2 Перелік параметрів площинного важкого різання
Діаметр фрези (d): 50 мм
Кількість зубів (z): 4
Швидкість шпинделя (n): 1000 об/хв
Швидкість подачі (vc): 1500 мм/хв
Ширина фрезерування (ae): 50 мм
Глибина зворотного фрезерування (ap): 5 мм
Подача на оборот (ар): 1,5 мм
Подача на зуб (з): 0,38 мм
Тангенціальна сила фрезерування (fz) може бути розрахована за формулою:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1,0} \times af^{0,75} \times ae^{1,1} \times d^{-1,3} \times n^{-0,2} \times z^{ 60^{-0,2}} \]
Це призводить до сили \( fz = 3963,15 \, Н \).
Враховуючи фактори симетричного та несиметричного фрезерування під час процесу обробки, ми маємо наступні сили:
- FPC (сила в напрямку осі X): \( fpc = 0,9 \times fz = 3566,84 \, Н \)
- FCF (сила в напрямку осі Z): \( fcf = 0,8 \раз fz = 3170,52 \, Н \)
- FP (сила в напрямку осі Y): \( fp = 0,9 \рази fz = 3566,84 \, Н \)
Де:
- FPC – сила в напрямку осі X
- FCF – сила в напрямку осі Z
- FP – сила в напрямку осі Y
4.3 Статичний аналіз кінцевих елементів
Дві ріжучі п’ятиосьові направляючі потребують модульної конструкції та мають мати одну балку з сумісним інтерфейсом відкриття. Тому жорсткість сидіння балки має вирішальне значення. Поки сидіння балки не зазнає надмірного зміщення, можна зробити висновок, що балка універсальна. Щоб забезпечити вимоги до статичної жорсткості, відповідні дані про різання будуть зібрані для виконання порівняльного аналізу методом кінцевих елементів щодо переміщення посадкового місця балки.
Цей аналіз одночасно проводитиме статичний аналіз кінцевих елементів для обох вузлів ковзання балки. Цей документ зосереджений саме на детальному аналізі нової конструкції сидіння ковзання балки, опускаючи специфіку оригінального аналізу ковзаючого сидіння. Важливо відзначити, що хоча універсальний п’ятиосьовий верстат не може працювати з важким різанням, під час приймальних випробувань часто проводять перевірки важкого різання під фіксованим кутом і приймання високошвидкісного різання для деталей «S». Крутний момент і сила різання в цих випадках можна порівняти з тими при важкому різанні.
Ґрунтуючись на багаторічному досвіді застосування та фактичних умовах доставки, автор переконаний, що інші великі компоненти універсального п’ятиосьового верстата повністю відповідають вимогам стійкості до важкого різання. Тому проведення порівняльного аналізу є і логічним, і рутинним. Спочатку кожен компонент спрощується шляхом видалення або стиснення різьбових отворів, радіусів, фасок і невеликих кроків, які можуть вплинути на поділ сітки. Потім додаються відповідні властивості матеріалу кожної частини, а модель імпортується в симуляцію для статичного аналізу.
У налаштуваннях параметрів для аналізу зберігаються лише важливі дані, такі як маса та плече сили. В аналізі деформації включено цілісне сидіння балки, тоді як інші частини, як-от інструмент, п’ятиосьова обробна головка та п’ятиосьова каретка для важкого різання, вважаються жорсткими. Аналіз зосереджується на відносному зміщенні посадкового місця балки під дією зовнішніх сил. Зовнішнє навантаження включає силу тяжіння, а тривимірна сила одночасно прикладається до підказки. Підказку слід визначити заздалегідь як поверхню силового навантаження, щоб відтворити довжину інструменту під час обробки, забезпечуючи при цьому положення повзуна на кінці осі обробки для максимального важеля, точно імітуючи фактичні умови обробки.
Theалюмінієвий компонентs з'єднані між собою за допомогою методу «глобального контакту (-joint-)», а граничні умови встановлюються шляхом поділу ліній. Зона з’єднання балки показана на малюнку 7 із розподілом сітки на малюнку 8. Максимальний розмір блоку становить 50 мм, мінімальний розмір блоку – 10 мм, що в результаті становить 185 485 одиниць і 367 989 вузлів. Діаграма хмари повного зсуву представлена на малюнку 9, тоді як три осьові зміщення в напрямках X, Y і Z зображені на малюнках 10-12 відповідно.
Дві ріжучі п’ятиосьові направляючі потребують модульної конструкції та мають мати одну балку з сумісним інтерфейсом відкриття. Тому жорсткість сидіння балки має вирішальне значення. Поки сидіння балки не зазнає надмірного зміщення, можна зробити висновок, що балка універсальна. Щоб забезпечити вимоги до статичної жорсткості, відповідні дані про різання будуть зібрані для виконання порівняльного аналізу методом кінцевих елементів щодо переміщення посадкового місця балки.
Цей аналіз одночасно проводитиме статичний аналіз кінцевих елементів для обох вузлів ковзання балки. Цей документ зосереджений саме на детальному аналізі нової конструкції сидіння ковзання балки, опускаючи специфіку оригінального аналізу ковзаючого сидіння. Важливо відзначити, що хоча універсальний п’ятиосьовий верстат не може працювати з важким різанням, під час приймальних випробувань часто проводять перевірки важкого різання під фіксованим кутом і приймання високошвидкісного різання для деталей «S». Крутний момент і сила різання в цих випадках можна порівняти з тими при важкому різанні.
Ґрунтуючись на багаторічному досвіді застосування та фактичних умовах доставки, автор переконаний, що інші великі компоненти універсального п’ятиосьового верстата повністю відповідають вимогам стійкості до важкого різання. Тому проведення порівняльного аналізу є і логічним, і рутинним. Спочатку кожен компонент спрощується шляхом видалення або стиснення різьбових отворів, радіусів, фасок і невеликих кроків, які можуть вплинути на поділ сітки. Потім додаються відповідні властивості матеріалу кожної частини, а модель імпортується в симуляцію для статичного аналізу.
У налаштуваннях параметрів для аналізу зберігаються лише важливі дані, такі як маса та плече сили. В аналізі деформації включено цілісне сидіння балки, тоді як інші частини, як-от інструмент, п’ятиосьова обробна головка та п’ятиосьова каретка для важкого різання, вважаються жорсткими. Аналіз зосереджується на відносному зміщенні посадкового місця балки під дією зовнішніх сил. Зовнішнє навантаження включає силу тяжіння, а тривимірна сила одночасно прикладається до підказки. Підказку слід визначити заздалегідь як поверхню силового навантаження, щоб відтворити довжину інструменту під час обробки, забезпечуючи при цьому положення повзуна на кінці осі обробки для максимального важеля, точно імітуючи фактичні умови обробки.
Theточні точені компонентиз'єднані між собою за допомогою методу «глобального контакту (-joint-)», а граничні умови встановлюються шляхом поділу ліній. Зона з’єднання балки показана на малюнку 7 із розподілом сітки на малюнку 8. Максимальний розмір блоку становить 50 мм, мінімальний розмір блоку – 10 мм, що в результаті становить 185 485 одиниць і 367 989 вузлів. Діаграма хмари повного зсуву представлена на малюнку 9, тоді як три осьові зміщення в напрямках X, Y і Z зображені на малюнках 10-12 відповідно.
Після аналізу даних діаграму хмарності було узагальнено та порівняно в таблиці 1. Усі значення знаходяться в межах 0,01 мм одне від одного. Базуючись на цих даних і попередньому досвіді, ми вважаємо, що поперечна балка не зазнає спотворень або деформації, що дозволяє використовувати стандартну поперечну балку у виробництві. Після технічного огляду ця конструкція була схвалена до виробництва та успішно пройшла випробувальну різання сталі. Усі тести на точність зразків «S» відповідали необхідним стандартам.
Якщо ви хочете дізнатися більше або отримати запит, зв’яжіться з намиinfo@anebon.com
Китайський виробник China High Precision іточні деталі з ЧПУ, Anebon шукає можливість зустрітися з усіма друзями як удома, так і за кордоном для взаємовигідної співпраці. Anebon щиро сподівається на довгострокову співпрацю з усіма вами на основі взаємної вигоди та спільного розвитку.
Час публікації: 06 листопада 2024 р