Části rámu kola mají obvykle vysoké technické požadavky, jako jsou rozměry a geometrické tolerance. Tradiční dvoukolíkový polohovací systém na jedné straně využívá vůli, což vede k velkým chybám polohování a nestabilní přesnosti zpracování součástí. Přemístění má dvě strany. Na jedné straně porušuje princip šestibodového polohování a ovlivňuje upínání a polohování. Na druhou stranu, pokud se s ním zachází správně, může zlepšit tuhost a přesnost zpracování součásti. Správná analýza a zpracování přemístění může zlepšit přesnost polohování bez ovlivnění nakládání a vykládání obrobků. To je klíčem k racionálnímu návrhu svítidel s přemístěním. Pomocí funkcí sestavování a simulace pohybu softwaru UG NX lze intuitivně zobrazit vliv vůle lícování na chybu umístění kulatých otvorů v různých pozicích. Přesnost polohování dvojité expanzní dvoučepové struktury s vylepšenou chybou polohování byla vylepšena, ale stále má svá omezení. U porézních obrobků s rámem kola může rozumná metoda polohování se třemi kolíky na jedné straně dosáhnout vyšší a stabilnější přesnosti polohování než metoda polohování se dvěma kolíky na jedné straně.
1 Předmluva
Přemístění znamená, že určitý stupeň volnosti obrobku je omezen dvakrát nebo vícekrát. Jev nadměrného polohování může snadno vést k selhání správné instalace tuhého obrobku a je třeba se mu co nejvíce vyhnout [1]. Polohovací kolíky používané v procesu upínání a polohování dvěma kolíky na straně jsou zhruba rozděleny do dvou kategorií: pevné kolíky a pružné kolíky. Pevné i ohebné čepy mají svá omezení. Mezerové uložení tuhého dvoučepu na jedné straně konstrukce omezuje přesnost obrábění. Flexibilní dvoukolíkový na jedné straně je problematický a nákladný na výrobu. Kromě toho má dvoučep na jedné straně omezený rozsah použití a nemůže splnit požadavky na zpracování porézních dílů, jako jsou rámy kol. Jak zajistit přesnost polohování porézních dílů na vertikálních obráběcích centrech je problém, který stojí za prostudování.
2 Omezení dvou kolíků na jedné straně
2.1 Typ s mezerou se dvěma kolíky na jedné straně
Tradiční dvoukolíková struktura typu mezery na jedné straně používá pevné polohovací kolíky. Aby se zabránilo přemístění, používá se válcový kolík a kolík s břitem. Principem jeho polohování je válcové umístění kolíku a orientace diamantového kolíku. Válcový polohovací čep omezuje volnost pohybu obrobku ve směru X a Y a hraje hlavní polohovací roli; diamantový polohovací kolík (účelem řezání hran je zvětšit mezeru děr pro kolíky a kompenzovat chybu rozteče děr obrobku a chybu rozteče kolíků upínacího přípravku. Při instalaci je třeba zajistit, aby se nehranil válec ve směru svislé čáry spojující středy dvou otvorů) pouze omezuje volnost otáčení obrobku kolem osy Z a obvykle hraje roli úhlového polohování. Chyba posunutí počátku procesních rozměrů ve vodorovném směru je obvykle určena polohovací dvojicí válcových otvorů pro čep, což je způsobeno zejména náhodným pohybem a plovoucím pohybem hlavního polohovacího otvoru na obrobku vzhledem k válcovému polohovacímu čepu. Chyba posunutí počátku ve vertikálním směru souvisí se středem dvou otvorů. Spojnice souvisí s úhlem osy X, který je určen úhlovou chybou obrobku způsobenou mezerou mezi polohovacím čepem upínacího přípravku a polohovacím otvorem obrobku.
Ačkoli tradiční dvoukolíková struktura na jedné straně zabraňuje nadměrnému umístění, zvyšuje chybu polohování v polohovacím otvoru čepu pro řezání okrajů. Jak je znázorněno na obrázku 1, když referenční otvor maximální limitní velikosti splňuje polohovací kolík minimální limitní velikosti, jsou kontaktní čáry otvoru pro kolíky umístěny na obou stranách linie spojující dva otvory, a když dojde k vychýlení limitního úhlu mezi linií spojující dva otvory a linií spojující dva čepy, nastanou nejnepříznivější podmínky umístění, které mohou snadno způsobit, že poloha otvoru bude mimo toleranci [2].
obrázek
Obrázek 1: Chyba otáčení dvou kolíků na jedné straně
Aby se snížila chyba referenčního posunutí a chyba úhlu natočení způsobená náhodným plovoucím pohybem, musí být odstraněna odpovídající mezera otvorů pro kolíky, to znamená, že se musí snížit odchylka velikosti polohovacích otvorů a kolíků. Rozsah, ve kterém lze zlepšit přesnost obrobků a nástrojů, je však omezen přesností obrábění obráběcích strojů. Čím menší je tolerance rozteče otvorů a tolerance průměru otvoru, tím obtížnější a vyšší budou náklady na zpracování, a pokud je lícovaná mezera příliš malá, způsobí velké potíže při nakládání a vykládání obrobků. Z obrázku 1 je patrné, že za podmínky určité vůle mezi otvorem a kolíkem, čím delší je vzdálenost L mezi dvěma otvory, tím menší je chyba úhlu natočení Δφ a chyba polohování způsobená úhlem natočení je relativně snížena.
2.2 Rozšiřitelný typ se dvěma kolíky na jedné straně
Ve skutečné výrobě se pro zlepšení přesnosti polohování a usnadnění nakládání a vykládání obrobků často používá rozšiřitelná dvoučepová konstrukce na jedné straně. Rozšiřitelná dvoukolíková struktura na jedné straně nejprve využívá mezeru otvoru pro čep pro flexibilní upnutí a poté používá rozšiřovací mechanismus čepu k rozšíření polohovacího čepu, aby se odstranila mezera pro přizpůsobení otvoru pro čep a snížila se rohová chyba. Současně se v důsledku rozdílu mezi roztečí mezi polohovacími otvory a roztečí mezi polohovacími kolíky bude obrobek mírně pohybovat v důsledku rozšíření polohovacích otvorů a rozdíl ve vzdálenosti se účinně vyrovná, čímž se zlepší polohová přesnost zpracovávaných otvorů. Aplikace roztažitelné dvoučepové konstrukce na jedné straně může také snížit přesnost obrábění otvoru pro polohování obrobku při splnění konstrukčních požadavků, a tím šetřit výrobní náklady [3].
Expanzní struktura polohovacího kolíku se dělí na dva typy: celokruhové rozšíření a vícebodové rozšíření, které odpovídají válcovému polohovacímu kolíku, který hraje hlavní polohovací roli, a kolíku pro řezání hran, který omezuje úhlovou chybu obrobku. Rozšiřitelná dvoukolíková struktura na jedné straně může být rozdělena na typ s jednoduchým rozšířením a typ s dvojitým rozšířením.
Ve dvoukolíkové struktuře s jedním expanzním typem na jedné straně je válcový polohovací kolík, který hraje hlavní polohovací roli, obvykle navržen jako externí expanzní typ, který se používá, když je průměr středového polohovacího otvoru obrobku větší a průměr úhlového polohovacího otvoru je menší.
Dvojčepová struktura s dvojitým roztažením na jedné straně se většinou používá v situacích, kdy jsou průměry středového polohovacího otvoru a úhlového polohovacího otvoru obrobku oba velké. Společná dvojitá expanzní konstrukce se dvěma kolíky na jedné straně většinou využívá roztahovací strukturu s ozubenou klapkou a oba polohovací kolíky jsou vyrobeny z vysoce kvalitní pružinové oceli. Nová dvoučepová struktura s dvojitým roztažením na jedné straně většinou využívá tenkostěnné polohovací kolíky s plovoucím médiem instalovaným ve vnitřní dutině. Plovoucí média zahrnují pevné kuličky, pasty a kapaliny. Vezmeme-li jako příklad tenkostěnné polohovací kolíky z tekutého plastu, když přítlačný šroub stlačí tekutý plast v tenkostěnné expanzní objímce přes posuvný sloupek, tekutý plast ve vnitřní dutině polohovacího kolíku rovnoměrně přenese tlak, který nese. , takže tenkostěnný polohovací kolík podstoupí plastickou deformaci a radiálně se roztáhne a osa polohovacího kolíku a středový otvor jsou shodné, čímž se dosáhne účelu snížení chyby polohování. Po opracování obrobku se tlak v tenkostěnném rozpínacím pouzdru sníží a polohovací čep se oddělí od obrobku.
2.3 Omezení dvoukolíkové struktury na jedné straně
Proces polohování dvou kolíků na jedné straně lze také považovat za proces montáže obrobku s kolíkem a dírou. K sestavení kolíků a otvorů lze proto použít software UG NX, aby se simulovala metoda přemístění dvou kolíků na jedné straně. Vezmeme-li jako příklad rotační disk z nerezové oceli, N (liché číslo) koaxiálních otvorů φD1 je rovnoměrně rozmístěno na obou koncových plochách a středem je velký průchozí otvor φD2. Pro montáž čepů a otvorů se používá software UG NX. Mezi nástrojem a obrobkem existují tři kontaktní omezení, jmenovitě kontakt koncové plochy mezi základní deskou a obrobkem a kontakt mezi dvěma sadami otvorů pro kolíky. Aby bylo možné intuitivněji představit fenomén zesílení chyby polohování dvoukolíkové polohovací struktury v porézním obrobku, je spárovací mezera mezi dvěma páry válcových čepů a otvorů nastavena na 3 mm.
Jak je znázorněno na obrázku 2, pokud jsou středový velký otvor Q1 a malý otvor Q2 na distribučním kruhu použity jako měřítko, protože existuje odpovídající mezera, i když je přemístěna, když jsou kolík a válec otvoru v částečném kontaktu může být obrobek stále v malém rozsahu. vnitřní plovák. Kromě dvou polohovacích otvorů se chyby polohování zbývajících dvou otvorů K3 a K4 na distribučním kruhu otočného disku liší velikostí v důsledku jejich relativních poloh ke dvěma otvorům Q1 a Q2 polohovacích kolíků. Z obrázku 2 je intuitivně vidět, že chyba umístění malých otvorů K3 a K4 na distribučním kruhu daleko přesahuje spojovací mezeru otvoru pro kolík o 3 mm, to znamená, že chyba umístění je zesílena vzhledem k spojovací mezerě. . Použití středového otvoru a malých otvorů na distribučním kruhu Metoda umístění dvou kolíků na jedné straně otvoru nemůže splnit požadavky na zpracování.
obrázek
Obrázek 2: Jev zesílení chyby v umístění středových otvorů a obvodových otvorů
Jak je znázorněno na obrázku 3, pokud jsou dva malé otvory Q2 a K4 na distribučním kruhu rotačního disku použity jako měřítko, je zřejmé, že rozteč kolíků této metody je větší než u předchozí metody. Přestože se rozteč kolíků zvětší, což má za následek relativní snížení chyby úhlu natočení, chyba polohování zbývajících dvou otvorů Q1 a K3 stále překračuje odpovídající mezeru o 3 mm a dochází také k jevu různých poloh otvorů a různých chyby polohování. Tento druh umístění dvou kolíků na jedné straně stále nemůže splňovat technické požadavky.
obrázek
Obrázek 3: Jev zesílení chyby při umístění dvojitého obvodového otvoru
I když se použije konstrukce s dvojitým roztažením se dvěma kolíky na jedné straně, nevyhnutelně se během výrobního procesu polohovacích komponentů upínacích přípravků zavádějí systematické chyby, jako je měření, výroba a montáž. Kvůli výrobní chybě samotného přípravku se osy čepu a hřídele nemohou zcela shodovat. Současně, i když ve vertikálním směru spojení mezi dvěma kolíky, je úhlová chyba snížena díky eliminaci lícované mezery; ve směru spojení dvou kolíků, kolík, Rozdíl v referenci rozteče otvorů bude homogenizován díky mírnému posunutí obrobku, ale chyba polohování je pouze snížena vzhledem k tuhému válcovému kolíku a nelze ji odstranit . Jeho velikost závisí na tvaru, poloze a rozměrové přesnosti samotného přípravku při jeho výrobě. a kromě dvou polohovacích otvorů se chyby polohování ostatních otvorů budou stále lišit v důsledku jejich relativních poloh k otvorům polohovacích kolíků. Stále existuje tendence k zesílení chyby umístění vzhledem ke dvěma kolíkům na jedné straně a dochází k jevu netolerance.
3 Analýza dvojí povahy nadměrného umístění
Fenomén nadměrného polohování může snadno vést k tomu, že tuhé obrobky nebudou normálně instalovány. Za určitých podmínek však může rozumné použití nadměrného polohování dosáhnout dobrých výsledků a zjevných výhod.
U obrobků se slabou tuhostí a vysokými požadavky na přesnost, jako jsou tenkostěnné obrobky, štíhlé tyče nebo obrobky s velkým plochým povrchem jako referenční polohou, velké díly atd., je výhodnější upnutí s přemístěním. U obrobků se špatnou tuhostí by měla být všechna místa, která se snadno deformují, co nejvíce omezena. Účelem je zabránit deformacím způsobeným řeznými silami během zpracování, zvýšit tuhost polohování a upnutí, zajistit stabilitu procesu zpracování a zlepšit přesnost zpracování.
Při soustružení obrobku s dlouhou osou je jeden konec obrobku upnut třemi čelistmi a druhý konec je podepřen ocasní špičkou. Volnost pohybu obrobku ve směru Y a Z je dvakrát omezena, což má za následek nadměrné polohování. Ve srovnání s bezhrotovou podpěrou se zvyšuje kontaktní plocha a spolehlivost upnutí, je posílena tuhost obrobku, zpracování probíhá hladce a kvalita zpracování a efektivita obrobku se výrazně zlepšuje.
Při frézování definují tři podpěrné body rovinu a čtvrtý podpěrný bod nemůže být absolutně koplanární s ABC. Čtyřbodová pevná plocha je přemístěna. Ve skutečné výrobě se však často používá více povrchů s lepší přesností vzájemné polohy jako měřítka pro polohování současně, což tvoří metodu nadměrného polohování. Tato metoda nadměrného polohování nejen zvyšuje spolehlivost upnutí a tuhost systému, ale také zlepšuje deformaci napětím tenkostěnných obrobků, a tím lépe zajišťuje kvalitu zpracování produktu. Odstranění čtvrtého podpěrného bodu a odstranění metod nadměrného polohování má opačný účinek.
Jinými slovy, některé metody určování polohy jsou z formálního hlediska přemístěny, ale nedochází k podstatnému vzájemnému rušení nebo konfliktu mezi opěrnými body určování polohy s opakovaně omezenými stupni volnosti, nebo i když dochází k rušení, nepřekračuje přípustnou hodnotu. limit obrobku. požadavky, je tento druh přemístění povolen. Jinými slovy, při použití přesného nulového bodu s vysokou přesností obrábění jako nulového bodu polohování je chyba nulového bodu polohování malá a poloha obrobku se může stále pohybovat v malém rozsahu. Tento druh přemístění je pouze formální přemístění a je dovoleno k němu docházet [4].
Při použití polohování musíte věnovat pozornost následujícím třem bodům.
1) Chyba polohovací reference určuje míru nežádoucího výsledku interference přemístění. Čím větší je chyba nulového bodu polohování, tím závažnější je interferenční deformace a tím větší jsou nepříznivé důsledky. Proto musí být kladeny vyšší požadavky na velikost a geometrickou přesnost polohovacího referenčního otvoru použitého jako obrobek, aby se snížila chyba samotného polohovacího počátku.
2) Síla použitá pro zatěžování a odebírání obrobku musí být přiměřená a jeho lokální deformace a kontaktní napětí musí být řízeny v rozsahu povoleném technickými požadavky.
3) U systému s přemístěním přípravků počet polohovacích dílů ovlivňuje celkovou odchylku celého systému přípravku.
4 Případy použití tříkolíkového přemístění na jedné straně
Výše zmíněná nerezová otočná deska má celkovou výšku 210 mm a průřez ve tvaru I. Na obou koncových plochách je N (liché číslo) koaxiálních a rovnoměrně rozmístěných malých otvorů φD1 a uprostřed velký průchozí otvor φD2. Tento obrobek je svařovaný konstrukční díl a jsou zde vysoké požadavky mezi horní a spodní osou malých otvorů, mezi jednotnou kruhovou osou a osou velkých otvorů a polohou malých otvorů vzhledem k velkým otvorům. Při zpracování na vertikálním obráběcím centru spočívá problém ve vysokých požadavcích na souosost malých otvorů mezi horní a spodní vrstvou. Použití rozšířeného zpracování nástroje a vyvrtávání z jednoho konce může zajistit technické požadavky, ale prodloužený vyvrtávací nástroj vyžaduje mnoho specifikací, cena nástroje je vysoká a během zpracování je náchylný k vibracím a účinnost není vysoká. Proto je schůdnějším řešením zpracování použít speciální upínací přípravek, zpracování v U-turn, takže je potřeba jen malý počet krátkých nožů. Klíčem k úspěchu plánu zpracování U-turn je, že přesnost upnutí a polohování při zpracování soustružení musí splňovat technické požadavky.
Jak již bylo zmíněno dříve, když je jako počátek polohování použit jemný počátek, je povoleno přemístění pro zlepšení přesnosti polohování. Při použití vertikálního obráběcího centra pro zpracování otvorů na druhé ploše otočného stolu lze pro upnutí použít tříčepovou polohovací konstrukci na jedné straně. Spodní povrch nástroje a tři osy válcových čepů na něm se používají jako polohovací vztažný bod a obrobek je založen na vůli otvoru-čep. Instaluje se na základní desku nástroje odpovídajícím způsobem. XY posunutí obrobku a rotace kolem osy Z jsou současně omezeny třemi páry polohovacích párů otvorů pro čepy. Podle výše uvedených tří podmínek použití nadměrného polohování by mělo být použito vysoce přesné vertikální obráběcí centrum k výrobě základní desky nástroje a zpracování malých otvorů na prvním povrchu otočného stolu, aby se snížil rozdíl ve vzdálenosti čepů a rozteč otvorů. Obráběcí centrum má vysokou přesnost polohování (chyba polohování menší nebo rovna 0,01 mm). Rozdíl velikosti mezi roztečí kolíků a roztečí otvorů a tvarovou chybu lze proto ignorovat. Jediným faktorem, který ovlivňuje přesnost polohování, je odpovídající vůle mezi čepy a otvory [5].
Pokračujte v používání softwaru UG NX k simulaci procesu umístění a upnutí tří kolíků na jedné straně a přidejte kontaktní omezení pro třetí pár otvorů pro kolíky. Jak je vidět z navigátoru sestavy na obrázku 4, stav polohy porézního obrobku 2 je "napůl černý a napůl bílý" malý kroužek, což naznačuje, že obrobek 2 je v částečně omezeném stavu. Klepněte na tlačítko vazby na panelu nástrojů sestavy, přesuňte kurzor na obrobek, stiskněte a podržte a otáčejte myší. Každý ze tří malých otvorů na obrobku se bude současně otáčet kolem kontaktního válcového čepu. Obrobek je skutečně ve stavu, který není plně omezen. Je zřejmé, že pomocí softwaru UG NX lze intuitivně vidět, že když obrobek v tříčepové struktuře plave, průměr kroužku tvořeného středem malého otvoru nepřesáhne lícovanou mezeru a kombinovaná účinek tří omezení zvětšuje střed obrobku. Díra může plavat pouze v malém rozsahu. Jaká je tedy chyba umístění velkého otvoru ve středu obrobku?
