Ghế trượt dầm ngang là một bộ phận quan trọng của máy công cụ, được đặc trưng bởi cấu trúc phức tạp và nhiều loại khác nhau. Mỗi giao diện của ghế trượt xà ngang tương ứng trực tiếp với các điểm kết nối xà ngang của nó. Tuy nhiên, khi chuyển từ cầu trượt đa năng năm trục sang cầu trượt cắt hạng nặng năm trục, những thay đổi xảy ra đồng thời ở bệ trượt dầm ngang, dầm ngang và bệ ray dẫn hướng. Trước đây, để đáp ứng nhu cầu thị trường, các bộ phận lớn phải được thiết kế lại, dẫn đến thời gian sản xuất dài, chi phí cao và khả năng thay thế lẫn nhau kém.
Để giải quyết vấn đề này, cấu trúc ghế trượt thanh ngang mới đã được thiết kế để duy trì cùng kích thước giao diện bên ngoài như giao diện phổ thông. Điều này cho phép lắp đặt cầu trượt cắt hạng nặng năm trục mà không cần thay đổi dầm ngang hoặc các bộ phận kết cấu lớn khác, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về độ cứng. Ngoài ra, những cải tiến trong công nghệ xử lý đã nâng cao độ chính xác của việc sản xuất ghế trượt dầm ngang. Loại tối ưu hóa cấu trúc này, cùng với các phương pháp xử lý liên quan, được khuyến nghị để quảng bá và ứng dụng trong ngành.
1. Giới thiệu
Người ta biết rằng kích thước công suất và mô-men xoắn ảnh hưởng đến hình dạng mặt cắt lắp đặt của đầu năm trục. Ghế trượt dầm, được trang bị một thanh trượt năm trục đa năng, có thể được kết nối với dầm mô-đun đa năng thông qua một đường ray tuyến tính. Tuy nhiên, mặt cắt ngang lắp đặt cho bàn trượt cắt hạng nặng năm trục công suất cao và mô-men xoắn cao lớn hơn 30% so với mặt cắt ngang thông thường.
Do đó, cần có những cải tiến trong thiết kế ghế trượt dầm. Cải tiến quan trọng trong thiết kế lại này là khả năng chia sẻ cùng một chùm tia với ghế trượt chùm của cầu trượt năm trục đa năng. Cách tiếp cận này tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng một nền tảng mô-đun. Ngoài ra, nó còn tăng cường độ cứng tổng thể ở một mức độ nào đó, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm đáng kể chi phí sản xuất và cho phép thích ứng tốt hơn với những thay đổi của thị trường.
Giới thiệu cấu tạo của ghế trượt dầm kiểu mẻ thông thường
Hệ thống năm trục thông thường chủ yếu bao gồm các bộ phận lớn như bàn làm việc, ghế ray dẫn hướng, dầm, ghế trượt dầm và cầu trượt năm trục. Phần thảo luận này tập trung vào cấu trúc cơ bản của ghế trượt dầm, như minh họa trong Hình 1. Hai bộ ghế trượt dầm đối xứng và bao gồm các tấm đỡ trên, giữa và dưới, tổng cộng có tám thành phần. Các ghế trượt dầm đối xứng này quay mặt vào nhau và kẹp các tấm đỡ lại với nhau, tạo thành ghế trượt dầm hình “miệng” với cấu trúc ôm sát (tham khảo hình nhìn từ trên xuống trong Hình 1). Các kích thước được biểu thị trong chế độ xem chính thể hiện hướng di chuyển của chùm tia, trong khi các kích thước trong chế độ xem bên trái rất quan trọng đối với kết nối với chùm tia và phải tuân theo các dung sai cụ thể.
Từ quan điểm của một ghế trượt dầm riêng lẻ, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý, sáu nhóm bề mặt kết nối thanh trượt trên và dưới tại điểm nối hình chữ “I”—có phần trên rộng và phần giữa hẹp—được tập trung vào một bề mặt xử lý duy nhất. Sự sắp xếp này đảm bảo rằng có thể đạt được độ chính xác hình học và kích thước khác nhau thông qua quá trình xử lý tinh xảo. Các nhóm tấm đỡ trên, giữa và dưới chỉ đóng vai trò hỗ trợ cấu trúc, khiến chúng trở nên đơn giản và thiết thực. Kích thước mặt cắt ngang của cầu trượt năm trục được thiết kế theo cấu trúc bao bọc thông thường hiện tại là 420 mm × 420 mm. Ngoài ra, lỗi có thể phát sinh trong quá trình xử lý và lắp ráp thanh trượt năm trục. Để điều chỉnh những điều chỉnh cuối cùng, các tấm đỡ trên, giữa và dưới phải duy trì các khoảng trống ở vị trí đóng, sau đó được lấp đầy bằng ép phun để tạo ra cấu trúc vòng kín cứng. Những điều chỉnh này có thể gây ra lỗi, đặc biệt là ở ghế trượt có thanh ngang bao bọc, như minh họa trong Hình 1. Hai kích thước cụ thể là 1050 mm và 750 mm là rất quan trọng để kết nối với thanh ngang.
Theo nguyên tắc thiết kế mô-đun, các kích thước này không thể thay đổi để duy trì khả năng tương thích, điều này gián tiếp hạn chế khả năng mở rộng và khả năng thích ứng của ghế trượt xà ngang. Mặc dù cấu hình này có thể tạm thời đáp ứng nhu cầu của khách hàng ở một số thị trường nhất định nhưng nó không phù hợp với nhu cầu thị trường đang phát triển nhanh chóng hiện nay.
Ưu điểm của cấu trúc và công nghệ xử lý tiên tiến
3.1 Giới thiệu về Cơ cấu Đổi mới
Việc thúc đẩy ứng dụng thị trường đã giúp mọi người hiểu sâu hơn về xử lý hàng không vũ trụ. Nhu cầu ngày càng tăng về mô-men xoắn cao và công suất cao trong các bộ phận xử lý cụ thể đã tạo ra một xu hướng mới trong ngành. Để đáp ứng nhu cầu này, một ghế trượt thanh ngang mới được thiết kế để sử dụng với đầu năm trục và có tiết diện lớn hơn đã được phát triển. Mục đích chính của thiết kế này là giải quyết những thách thức liên quan đến các quy trình cắt nặng đòi hỏi mô-men xoắn và công suất cao.
Cấu trúc cải tiến của ghế trượt xà ngang mới này được minh họa trong Hình 2. Nó được phân loại tương tự như ghế trượt phổ thông và bao gồm hai bộ ghế trượt xà ngang đối xứng, cùng với hai bộ tấm đỡ trên, giữa và dưới, tất cả tạo thành một cấu trúc kiểu bao trùm toàn diện.
Điểm khác biệt chính giữa thiết kế mới và mẫu truyền thống nằm ở hướng của ghế trượt thanh ngang và các tấm đỡ đã được xoay 90° so với các thiết kế thông thường. Ở ghế trượt xà ngang truyền thống, các tấm đỡ chủ yếu phục vụ chức năng hỗ trợ. Tuy nhiên, cấu trúc mới tích hợp các bề mặt lắp đặt thanh trượt vào cả tấm đỡ trên và dưới của ghế trượt dầm ngang, tạo ra cấu trúc tách rời không giống như cấu trúc của mẫu thông thường. Thiết kế này cho phép tinh chỉnh và điều chỉnh bề mặt kết nối thanh trượt trên và dưới để đảm bảo chúng đồng phẳng với bề mặt kết nối thanh trượt trên ghế trượt xà ngang.
Cấu trúc chính hiện nay bao gồm hai bộ ghế trượt thanh ngang đối xứng, với các tấm đỡ trên, giữa và dưới được sắp xếp theo hình chữ “T”, có phần trên rộng hơn và phần dưới hẹp hơn. Các kích thước 1160mm và 1200mm ở phía bên trái của Hình 2 mở rộng theo hướng di chuyển của xà ngang, trong khi các kích thước chung chính là 1050mm và 750mm vẫn nhất quán với các kích thước của ghế trượt xà ngang thông thường.
Thiết kế này cho phép ghế trượt xà ngang mới chia sẻ hoàn toàn thanh ngang mở giống như phiên bản thông thường. Quy trình được cấp bằng sáng chế được sử dụng cho ghế trượt xà ngang mới này bao gồm việc lấp đầy và làm cứng khoảng cách giữa tấm đỡ và ghế trượt xà ngang bằng phương pháp ép phun, do đó tạo thành một cấu trúc ôm trọn có thể chứa một bàn trượt cắt hạng nặng năm trục 600mm x 600mm .
Như được chỉ ra trong hình bên trái của Hình 2, các bề mặt kết nối thanh trượt trên và dưới trên bệ trượt dầm ngang để giữ chặt thanh trượt cắt hạng nặng năm trục tạo ra một cấu trúc tách rời. Do các lỗi xử lý tiềm ẩn, bề mặt định vị thanh trượt và các khía cạnh độ chính xác hình học và chiều khác có thể không nằm trên cùng một mặt phẳng ngang, làm phức tạp quá trình xử lý. Do đó, các cải tiến quy trình thích hợp đã được triển khai để đảm bảo độ chính xác lắp ráp đủ tiêu chuẩn cho cấu trúc phân chia này.
3.2 Mô tả quá trình mài đồng phẳng
Việc bán hoàn thiện ghế trượt dầm đơn được hoàn thiện bằng máy phay chính xác, chỉ để lại phần dư hoàn thiện. Nó cần được giải thích ở đây và chỉ có việc mài hoàn thiện mới được giải thích chi tiết. Quá trình mài cụ thể được mô tả như sau.
1) Hai ghế trượt dầm đối xứng phải được mài tham chiếu một mảnh. Dụng cụ được minh họa trong Hình 3. Bề mặt hoàn thiện, được gọi là bề mặt A, đóng vai trò là bề mặt định vị và được kẹp vào máy mài ray dẫn hướng. Bề mặt ổ trục tham chiếu B và bề mặt tham chiếu quá trình C được mài để đảm bảo độ chính xác về kích thước và hình học của chúng đáp ứng các yêu cầu quy định trong bản vẽ.
2) Để giải quyết thách thức trong việc xử lý lỗi không đồng phẳng trong cấu trúc được đề cập ở trên, chúng tôi đã thiết kế đặc biệt bốn công cụ khối có chiều cao bằng nhau hỗ trợ cố định và hai công cụ khối có chiều cao bằng nhau hỗ trợ đáy. Giá trị 300 mm rất quan trọng để đo chiều cao bằng nhau và phải được xử lý theo các thông số kỹ thuật được cung cấp trong bản vẽ để đảm bảo chiều cao đồng đều. Điều này được minh họa trong Hình 4.
3) Hai bộ ghế trượt dầm đối xứng được kẹp trực diện với nhau bằng dụng cụ đặc biệt (xem Hình 5). Bốn bộ khối đỡ cố định có chiều cao bằng nhau được nối với ghế trượt dầm thông qua các lỗ lắp của chúng. Ngoài ra, hai bộ khối đỡ đáy có chiều cao bằng nhau được hiệu chỉnh và cố định cùng với bề mặt ổ trục tham chiếu B và bề mặt tham chiếu quá trình C. Thiết lập này đảm bảo rằng cả hai bộ ghế trượt dầm đối xứng đều được đặt ở độ cao bằng nhau so với bề mặt ổ trục B, trong khi bề mặt tham chiếu quá trình C được sử dụng để xác minh rằng các ghế trượt dầm được căn chỉnh chính xác.
Sau khi quá trình xử lý đồng phẳng hoàn tất, bề mặt kết nối thanh trượt của cả hai bộ ghế trượt dầm sẽ đồng phẳng. Quá trình xử lý này diễn ra trong một lần duy nhất để đảm bảo độ chính xác về kích thước và hình học của chúng.
Tiếp theo, cụm được lật để kẹp và định vị bề mặt đã xử lý trước đó, cho phép mài bề mặt kết nối thanh trượt còn lại. Trong quá trình mài, toàn bộ bệ trượt dầm, được cố định bằng dụng cụ, được mài trong một lần duy nhất. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng mỗi bề mặt kết nối thanh trượt đạt được các đặc tính đồng phẳng mong muốn.
So sánh và kiểm định số liệu phân tích độ cứng tĩnh của ghế trượt dầm
4.1 Phân chia lực phay phẳng
Trong quá trình cắt kim loại,Máy tiện phay CNClực trong quá trình phay mặt phẳng có thể được chia thành ba thành phần tiếp tuyến tác dụng lên dụng cụ. Các lực thành phần này là chỉ số quan trọng để đánh giá độ cứng cắt của máy công cụ. Việc xác minh dữ liệu lý thuyết này phù hợp với các nguyên tắc chung của thử nghiệm độ cứng tĩnh. Để phân tích các lực tác động lên dụng cụ gia công, chúng tôi sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, cho phép chúng tôi chuyển các thử nghiệm thực tế thành các đánh giá lý thuyết. Cách tiếp cận này được sử dụng để đánh giá xem thiết kế ghế trượt dầm có phù hợp hay không.
4.2 Danh sách các thông số cắt nặng của mặt phẳng
Đường kính dao cắt (d): 50 mm
Số răng (z): 4
Tốc độ trục chính (n): 1000 vòng/phút
Tốc độ nạp (vc): 1500 mm/phút
Chiều rộng phay (ae): 50 mm
Độ sâu cắt phay ngược (ap): 5 mm
Bước tiến trên mỗi vòng quay (ar): 1,5 mm
Thức ăn trên mỗi răng (của): 0,38 mm
Lực phay tiếp tuyến (fz) có thể được tính bằng công thức:
\[ fz = 9,81 \times 825 \times ap^{1.0} \times af^{0.75} \times ae^{1.1} \times d^{-1.3} \times n^{-0.2} \times z^{ 60^{-0.2}} \]
Điều này dẫn đến một lực \( fz = 3963.15 \, N \).
Xét các hệ số phay đối xứng và không đối xứng trong quá trình gia công, ta có các lực sau:
- FPC (lực theo phương trục X): \( fpc = 0.9 \times fz = 3566.84 \, N \)
- FCF (lực theo phương trục Z): \( fcf = 0.8 \times fz = 3170.52 \, N \)
- FP (lực theo phương trục Y): \( fp = 0.9 \times fz = 3566.84 \, N \)
Ở đâu:
- FPC là lực theo phương trục X
- FCF là lực tác dụng lên trục Z
- FP là lực theo phương trục Y
4.3 Phân tích tĩnh phần tử hữu hạn
Hai thanh trượt năm trục cắt cần có cấu trúc mô-đun và phải chia sẻ cùng một chùm tia với giao diện mở tương thích. Vì vậy độ cứng của ghế trượt dầm là rất quan trọng. Miễn là ghế trượt dầm không bị dịch chuyển quá mức, có thể suy ra rằng dầm là phổ quát. Để đảm bảo các yêu cầu về độ cứng tĩnh, dữ liệu cắt liên quan sẽ được thu thập để thực hiện phân tích so sánh phần tử hữu hạn về độ dịch chuyển của ghế trượt dầm.
Quá trình phân tích này sẽ đồng thời tiến hành phân tích tĩnh phần tử hữu hạn trên cả hai cụm ghế trượt dầm. Tài liệu này tập trung đặc biệt vào phân tích chi tiết về cấu trúc mới của ghế trượt dầm, bỏ qua các chi tiết cụ thể của phân tích ghế trượt ban đầu. Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù máy năm trục phổ dụng không thể xử lý việc cắt nặng, nhưng việc kiểm tra cắt nặng góc cố định và chấp nhận cắt tốc độ cao đối với các bộ phận “S” thường được tiến hành trong quá trình kiểm tra nghiệm thu. Mômen cắt và lực cắt trong những trường hợp này có thể tương đương với lực cắt khi cắt nặng.
Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm ứng dụng và điều kiện giao hàng thực tế, tác giả tin rằng các bộ phận lớn khác của máy năm trục vạn năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về khả năng chống cắt nặng. Vì vậy, việc tiến hành phân tích so sánh là hợp lý và thường xuyên. Ban đầu, mỗi thành phần được đơn giản hóa bằng cách loại bỏ hoặc nén các lỗ ren, bán kính, mặt vát và các bước nhỏ có thể ảnh hưởng đến việc phân chia lưới. Sau đó, các đặc tính vật liệu liên quan của từng bộ phận sẽ được thêm vào và mô hình được nhập vào mô phỏng để phân tích tĩnh.
Trong cài đặt tham số để phân tích, chỉ giữ lại những dữ liệu cần thiết như khối lượng và cánh tay lực. Ghế trượt dầm tích hợp được đưa vào phân tích biến dạng, trong khi các bộ phận khác như dụng cụ, đầu gia công năm trục và bàn trượt năm trục cắt nặng được coi là cứng. Việc phân tích tập trung vào sự dịch chuyển tương đối của ghế trượt dầm dưới tác dụng của ngoại lực. Tải trọng bên ngoài kết hợp với trọng lực và lực ba chiều được tác dụng đồng thời lên chú giải công cụ. Chú giải công cụ phải được xác định trước là bề mặt tải lực để tái tạo chiều dài dao trong quá trình gia công, đồng thời đảm bảo thanh trượt được đặt ở cuối trục gia công để có đòn bẩy tối đa, mô phỏng chặt chẽ các điều kiện gia công thực tế.
cácthành phần nhôms được kết nối với nhau bằng phương pháp “liên hệ toàn cục (-joint-)” và các điều kiện biên được thiết lập thông qua việc phân chia đường. Vùng kết nối chùm tia được minh họa trong Hình 7, với sự phân chia lưới như trong Hình 8. Kích thước đơn vị tối đa là 50 mm, kích thước đơn vị tối thiểu là 10 mm, tạo ra tổng cộng 185.485 đơn vị và 367.989 nút. Sơ đồ đám mây dịch chuyển tổng thể được trình bày trong Hình 9, trong khi ba chuyển vị dọc trục theo hướng X, Y và Z được mô tả tương ứng trong Hình 10 đến Hình 12.
Hai thanh trượt năm trục cắt cần có cấu trúc mô-đun và phải chia sẻ cùng một chùm tia với giao diện mở tương thích. Vì vậy độ cứng của ghế trượt dầm là rất quan trọng. Miễn là ghế trượt dầm không bị dịch chuyển quá mức, có thể suy ra rằng dầm là phổ quát. Để đảm bảo các yêu cầu về độ cứng tĩnh, dữ liệu cắt liên quan sẽ được thu thập để thực hiện phân tích so sánh phần tử hữu hạn về độ dịch chuyển của ghế trượt dầm.
Quá trình phân tích này sẽ đồng thời tiến hành phân tích tĩnh phần tử hữu hạn trên cả hai cụm ghế trượt dầm. Tài liệu này tập trung đặc biệt vào phân tích chi tiết về cấu trúc mới của ghế trượt dầm, bỏ qua các chi tiết cụ thể của phân tích ghế trượt ban đầu. Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù máy năm trục phổ dụng không thể xử lý việc cắt nặng, nhưng việc kiểm tra cắt nặng góc cố định và chấp nhận cắt tốc độ cao đối với các bộ phận “S” thường được tiến hành trong quá trình kiểm tra nghiệm thu. Mômen cắt và lực cắt trong những trường hợp này có thể tương đương với lực cắt khi cắt nặng.
Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm ứng dụng và điều kiện giao hàng thực tế, tác giả tin rằng các bộ phận lớn khác của máy năm trục vạn năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về khả năng chống cắt nặng. Vì vậy, việc tiến hành phân tích so sánh là hợp lý và thường xuyên. Ban đầu, mỗi thành phần được đơn giản hóa bằng cách loại bỏ hoặc nén các lỗ ren, bán kính, mặt vát và các bước nhỏ có thể ảnh hưởng đến việc phân chia lưới. Sau đó, các đặc tính vật liệu liên quan của từng bộ phận sẽ được thêm vào và mô hình được nhập vào mô phỏng để phân tích tĩnh.
Trong cài đặt tham số để phân tích, chỉ giữ lại những dữ liệu cần thiết như khối lượng và cánh tay lực. Ghế trượt dầm tích hợp được đưa vào phân tích biến dạng, trong khi các bộ phận khác như dụng cụ, đầu gia công năm trục và bàn trượt năm trục cắt nặng được coi là cứng. Việc phân tích tập trung vào sự dịch chuyển tương đối của ghế trượt dầm dưới tác dụng của ngoại lực. Tải trọng bên ngoài kết hợp với trọng lực và lực ba chiều được tác dụng đồng thời lên chú giải công cụ. Chú giải công cụ phải được xác định trước là bề mặt tải lực để tái tạo chiều dài dao trong quá trình gia công, đồng thời đảm bảo thanh trượt được đặt ở cuối trục gia công để có đòn bẩy tối đa, mô phỏng chặt chẽ các điều kiện gia công thực tế.
cáclinh kiện quay chính xácđược kết nối với nhau bằng phương pháp “tiếp xúc toàn cục (-joint-)” và các điều kiện biên được thiết lập thông qua việc phân chia đường. Vùng kết nối chùm tia được minh họa trong Hình 7, với sự phân chia lưới như trong Hình 8. Kích thước đơn vị tối đa là 50 mm, kích thước đơn vị tối thiểu là 10 mm, tạo ra tổng cộng 185.485 đơn vị và 367.989 nút. Sơ đồ đám mây dịch chuyển tổng thể được trình bày trong Hình 9, trong khi ba chuyển vị dọc trục theo hướng X, Y và Z được mô tả tương ứng trong Hình 10 đến Hình 12.
Sau khi phân tích dữ liệu, biểu đồ đám mây đã được tóm tắt và so sánh trong Bảng 1. Tất cả các giá trị đều cách nhau trong khoảng 0,01 mm. Dựa trên dữ liệu này và kinh nghiệm trước đó, chúng tôi tin rằng dầm ngang sẽ không bị biến dạng hoặc biến dạng, cho phép sử dụng dầm ngang tiêu chuẩn trong sản xuất. Sau khi xem xét kỹ thuật, cấu trúc này đã được phê duyệt để sản xuất và đã vượt qua thành công quá trình cắt thử thép. Tất cả các thử nghiệm độ chính xác của mẫu thử “S” đều đáp ứng các tiêu chuẩn bắt buộc.
Nếu bạn muốn biết thêm hoặc yêu cầu, xin vui lòng liên hệinfo@anebon.com
Nhà sản xuất Trung Quốc của Trung Quốc Độ chính xác cao vàbộ phận gia công CNC chính xác, Anebon đang tìm kiếm cơ hội gặp gỡ tất cả bạn bè trong và ngoài nước để hợp tác cùng có lợi. Anebon chân thành mong muốn được hợp tác lâu dài với tất cả các bạn trên cơ sở cùng có lợi và cùng phát triển.
Thời gian đăng: Nov-06-2024