Dijelovi okvira kotača obično imaju visoke tehničke zahtjeve kao što su dimenzije i geometrijske tolerancije. Tradicionalni sistem pozicioniranja sa dva igla na jednoj strani koristi zazor, što dovodi do velikih grešaka u pozicioniranju i nestabilne tačnosti obrade dela. Prekomjerno pozicioniranje ima dvije strane. S jedne strane, krši princip pozicioniranja u šest tačaka i utiče na stezanje i pozicioniranje. S druge strane, ako se njime pravilno rukuje, može poboljšati krutost i točnost obrade dijela. Ispravna analiza i obrada prekomjernog pozicioniranja može poboljšati tačnost pozicioniranja bez utjecaja na utovar i istovar radnih komada. Ovo je ključ racionalnog dizajna fiksiranja prekomjernog pozicioniranja. Sa funkcijama montaže i simulacije kretanja softvera UG NX, uticaj zazora prianjanja na grešku pozicioniranja okruglih rupa na različitim pozicijama može se intuitivno prikazati. Točnost pozicioniranja dvostruke ekspanzijske strukture s dva igla s poboljšanom greškom pozicioniranja je poboljšana, ali još uvijek ima svoja ograničenja. Za porozne radne komade okvira kotača, razumna metoda pozicioniranja s tri igle na jednoj strani može postići veću i stabilniju tačnost pozicioniranja od metode pozicioniranja s dva igla na jednoj strani.
1 Predgovor
Prekomjerno pozicioniranje znači da je određeni stupanj slobode radnog komada ograničen dvaput ili više. Fenomen prekomjernog pozicioniranja može lako dovesti do kvara krutog obratka da se pravilno instalira i treba ga izbjegavati koliko god je to moguće [1]. Igle za pozicioniranje koje se koriste u procesu stezanja i pozicioniranja sa dva klina na jednoj strani grubo su podijeljene u dvije kategorije: krute igle i fleksibilne igle. I kruti i fleksibilni klinovi imaju svoja ograničenja. Naleganje u obliku zazora krute dvopinske konstrukcije na jednoj strani ograničava preciznost obrade. Fleksibilna dva igla na jednoj strani je problematična i skupa za proizvodnju. Štaviše, dvopina na jednoj strani ima ograničen opseg primjene i ne može zadovoljiti zahtjeve za obradu poroznih dijelova kao što su okviri kotača. Kako osigurati tačnost pozicioniranja poroznih dijelova na vertikalnim obradnim centrima je pitanje koje vrijedi proučiti.
2 Ograničenja od dvije igle na jednoj strani
2.1 Tip zazora sa dva klina na jednoj strani
Tradicionalna struktura sa dva igla tipa zazora na jednoj strani koristi krute igle za pozicioniranje. Kako bi se izbjeglo prekomjerno pozicioniranje, koriste se cilindrični klin i klin za sečenje. Njegov princip pozicioniranja je cilindrično pozicioniranje iglica i dijamantska orijentacija igle. Cilindrični klin za pozicioniranje ograničava slobodu kretanja radnog komada u smjeru X i Y i igra glavnu ulogu u pozicioniranju; dijamantski klin za pozicioniranje (svrha rezanja rubova je da se poveća zazor otvora igla i nadoknadi greška razmaka rupa radnog komada i greška razmaka klinova učvršćivača. Prilikom ugradnje treba osigurati da je bez ivica cilindar u smjeru okomite linije koja povezuje centre dvije rupe) samo ograničava slobodu rotacije obratka oko Z-ose i obično igra ulogu kutnog pozicioniranja. Greška referentnog pomaka procesnih dimenzija u horizontalnom smjeru obično je određena parom pozicioniranja cilindričnog otvora za klinove, što je uglavnom zbog nasumičnih lutanja i lebdenja glavne rupe za pozicioniranje na radnom komadu u odnosu na cilindrični pozicionirni klin. Greška pomaka datuma u vertikalnom smjeru povezana je sa središtem dvije rupe. Priključna linija je povezana s uglom X-ose, koji je određen kutnom greškom obratka uzrokovanom razmakom između klina za pozicioniranje učvršćenja i rupe za pozicioniranje obratka.
Iako tradicionalna struktura sa dva igla na jednoj strani izbjegava prekomjerno pozicioniranje, povećava grešku pozicioniranja na otvoru za pozicioniranje ivice za rezanje rubova. Kao što je prikazano na slici 1, kada referentna rupa maksimalne granične veličine naiđe na iglu za pozicioniranje minimalne granične veličine, kontaktne linije rupe za iglice nalaze se na obje strane linije koja povezuje dvije rupe, a kada dođe do otklona graničnog kuta između linije koja spaja dvije rupe i linije koja povezuje dva klina, doći će do najnepovoljnijih uvjeta pozicioniranja, koji lako mogu uzrokovati da položaj rupe bude izvan tolerancije [2].
slika
Slika 1: Greška rotacije dva klina na jednoj strani
Da bi se smanjila greška referentnog pomaka i greška ugla rotacije uzrokovane nasumičnim plutanjem, mora se eliminisati odgovarajući razmak otvora za klinove, odnosno mora se smanjiti odstupanje veličine rupa za pozicioniranje i klinova. Međutim, stepen do kojeg se može poboljšati tačnost radnih komada i alata ograničen je preciznošću obrade alatnih mašina. Što je manja tolerancija nagiba rupe i tolerancija promjera rupe, to će biti teže i veće cijene u obradi, a ako je razmak prileganja premali, to će uzrokovati velike probleme u utovaru i istovaru radnih komada. Sa slike 1 se može vidjeti da pod uvjetom određenog zazora otvora igle, što je duži razmak L između dvije rupe, manja je greška kuta rotacije Δφ, a greška pozicioniranja uzrokovana kutom rotacije je relativno smanjena.
2.2 Proširivi tip sa dvije igle na jednoj strani
U stvarnoj proizvodnji, kako bi se poboljšala tačnost pozicioniranja i olakšao utovar i istovar radnih komada, često se koristi proširiva struktura sa dva klina na jednoj strani. Proširiva struktura sa dva igla na jednoj strani prvo koristi razmak otvora igle za fleksibilno stezanje, a zatim koristi mehanizam za proširenje igle za proširenje pozicionog klina kako bi se eliminisao razmak u otvoru igla i smanjila greška u uglu. Istovremeno, zbog razlike između razmaka između rupa za pozicioniranje i razmaka između klinova za pozicioniranje, radni komad će se lagano pomicati zbog proširenja rupa za pozicioniranje, a razlika u razmaku se efektivno izjednačava, čime se poboljšava poziciona tačnost obrađenih rupa. Primjena proširive strukture s dva igla na jednoj strani također može smanjiti točnost obrade otvora za pozicioniranje obratka dok ispunjava zahtjeve dizajna, čime se ušteduju troškovi proizvodnje [3].
Struktura ekspanzije klina za pozicioniranje podijeljena je u dva tipa: proširenje cijelog kruga i proširenje u nekoliko tačaka, koje odgovaraju cilindričnom pozicionom klinu koji igra glavnu ulogu u pozicioniranju i ivici za rezanje rubova koji ograničava grešku kuta obratka. Proširiva dvopinska struktura na jednoj strani može se podijeliti na tip jednostrukog proširenja i tip dvostrukog proširenja.
U strukturi sa dva klina sa jednim ekspanzijom na jednoj strani, cilindrični pozicioni zatik koji igra glavnu ulogu u pozicioniranju obično je dizajniran kao eksterni ekspanzioni tip, koji se koristi kada je promjer središnjeg otvora za pozicioniranje obratka veći i prečnik otvora za kutno pozicioniranje je manji.
Dvostruka ekspanziona struktura sa dva igla na jednoj strani se uglavnom koristi u situacijama kada su prečnici centralne rupe za pozicioniranje i otvora za ugaono pozicioniranje radnog komada veliki. Uobičajena struktura dvostrukog širenja s dva klina na jednoj strani uglavnom ima zupčastu strukturu za proširenje preklopa, a oba klina za pozicioniranje izrađena su od visokokvalitetnog opružnog čelika. Nova struktura sa dva igla tipa dvostruke ekspanzije na jednoj strani uglavnom koristi igle za pozicioniranje tankih zidova sa plutajućim medijima instaliranim u unutrašnjoj šupljini. Plutajući mediji uključuju čvrste kugle, paste i tečnosti. Uzimajući tečne plastične tankozidne igle za pozicioniranje kao primjer, kada tlačni vijak pritisne tečnu plastiku u tankosjenoj ekspanzionoj čauri kroz klizni stup, tečna plastika u unutrašnjoj šupljini pozicionog klina će ravnomjerno prenijeti pritisak koji podnosi , tako da se igla za pozicioniranje tankog zida podvrgava plastičnoj deformaciji i radijalno se širi, a os pozicione igle i centralne rupe se poklapaju, čime se postiže svrha smanjenja greške pozicioniranja. Nakon obrade radnog komada, pritisak u ekspanzijskoj čauri tankih zidova se smanjuje i pozicioni klin se odvaja od obratka.
2.3 Ograničenja dvopinske strukture na jednoj strani
Proces pozicioniranja dva klina na jednoj strani se takođe može smatrati procesom montaže radnog komada igle i rupe. Stoga se softver UG NX može koristiti za sklapanje igala i rupa kako bi se simulirao metod prekomjernog pozicioniranja dva klina na jednoj strani. Uzimajući za primjer rotirajući disk od nehrđajućeg čelika, N (neparan broj) koaksijalnih rupa od φD1 je ravnomjerno raspoređeno na obje krajnje površine, a centar je velika prolazna rupa od φD2. UG NX softver se koristi za montažu iglica i rupa. Postoje tri kontaktna ograničenja između alata i obratka, odnosno kontakt krajnje površine između osnovne ploče i radnog komada i kontakt između dva seta rupa za igle. Kako bi se intuitivnije prikazao fenomen pojačavanja greške pozicioniranja strukture za pozicioniranje s dva igla u poroznom radnom komadu, odgovarajući razmak između dva para cilindričnih klinova i rupa je postavljen na 3 mm.
Kao što je prikazano na slici 2, ako se centralna velika rupa Q1 i mala rupa Q2 na krugu distribucije koriste kao mjerilo, jer postoji odgovarajući zazor, čak i ako je previše pozicioniran, kada su klin i cilindar rupe u djelomičnom kontaktu, radni komad još uvijek može biti u malom rasponu. unutrašnji plovak. Osim dvije rupe za pozicioniranje, greške pozicioniranja preostale dvije rupe K3 i K4 na distribucijskom krugu rotacionog diska variraju po veličini zbog njihovog relativnog položaja u odnosu na dvije rupe za pozicione igle Q1 i Q2. Sa slike 2 se intuitivno može vidjeti da greška pozicioniranja malih rupa K3 i K4 na distribucijskom krugu daleko premašuje otvor za spajanje otvora za iglicu za 3 mm, odnosno, greška pozicioniranja je pojačana u odnosu na otvor za spajanje. . Korištenje središnje rupe i malih rupa na krugu distribucije. Metoda pozicioniranja s dva igla na jednoj strani rupe ne može zadovoljiti zahtjeve obrade.
slika
Slika 2: Fenomen pojačanja greške u pozicioniranju centralnih i obodnih rupa
Kao što je prikazano na slici 3, ako se dvije male rupe Q2 i K4 na distribucijskom krugu rotacionog diska koriste kao mjerilo, očito je da je razmak iglica ove metode veći od onog kod prethodne metode. Iako je razmak klinova povećan, što rezultira relativnim smanjenjem greške kuta rotacije, greška pozicioniranja preostale dvije rupe Q1 i K3 i dalje premašuje odgovarajući razmak za 3 mm, a postoji i fenomen različitih položaja rupa i različitih greške u pozicioniranju. Ovakvo dvopinsko pozicioniranje na jednoj strani još uvijek ne može zadovoljiti tehničke zahtjeve.
slika
Slika 3: Fenomen pojačanja greške u pozicioniranju rupe sa duplim obodom
Čak i ako se koristi struktura dvostrukog širenja sa dva klina na jednoj strani, sistematske greške kao što su merenje, proizvodnja i montaža neizbežno se unose tokom procesa proizvodnje komponenti za pozicioniranje učvršćenja. Zbog greške u proizvodnji samog učvršćenja, osi klina i osovine ne mogu se u potpunosti poklopiti. Istovremeno, iako u vertikalnom smjeru veze između dva klina, kutna greška je smanjena zbog eliminacije zazora prianjanja; u smjeru spajanja dva klina, klina, razlika u referentnom razmaku rupa će se homogenizirati zbog malog pomaka radnog komada, ali greška pozicioniranja se samo smanjuje u odnosu na kruti cilindrični klin i ne može se eliminisati . Njegova veličina ovisi o obliku, položaju i točnosti dimenzija samog uređaja kada se proizvodi. , i osim za dvije rupe za pozicioniranje, greške u pozicioniranju ostalih rupa će i dalje varirati zbog njihovog relativnog položaja u odnosu na rupe za igle za pozicioniranje. Još uvijek postoji tendencija da se greška pozicioniranja pojača u odnosu na dva pina na jednoj strani, a postoji i fenomen van tolerancije.
3 Dvostruka analiza prirode prevelikog pozicioniranja
Fenomen prekomjernog pozicioniranja može lako dovesti do neuspjeha ugradnje krutih radnih komada. Međutim, pod određenim uslovima, razumna upotreba prekomernog pozicioniranja može postići dobre rezultate i očigledne koristi.
Za radne komade sa slabom krutošću i visokim zahtjevima za preciznošću, kao što su obradaci sa tankim zidovima, vitke šipke ili radni komadi s velikom ravnom površinom kao referentnom pozicijom, velikim dijelovima itd., stezanje prekomjernog pozicioniranja je korisnije. Za radne komade sa slabom krutošću, sva mjesta koja se lako deformiraju treba ograničiti što je više moguće. Svrha je spriječiti deformacije uzrokovane silama rezanja tokom obrade, povećati krutost pozicioniranja i stezanja, osigurati stabilnost procesa obrade i poboljšati točnost obrade.
Prilikom okretanja radnog komada duge ose, jedan kraj obratka je stegnut sa tri kandže, a drugi kraj je poduprt vrhom repa. Sloboda kretanja radnog komada u Y i Z smjeru je ograničena dva puta, što rezultira prenamještanjem. U poređenju sa podrškom bez vrha, povećana je kontaktna površina i pouzdanost stezanja, ojačana je krutost obratka, obrada se odvija glatko, a kvalitet obrade i efikasnost radnog komada su znatno poboljšani.
U obradi glodanja, tri potporne tačke definiraju ravan, a četvrta potporna točka ne može biti apsolutno koplanarna s ABC. Fiksna površina u četiri tačke je previše pozicionirana. Međutim, u stvarnoj proizvodnji, više površina s boljom međusobnom preciznošću položaja često se koriste kao mjerila za pozicioniranje u isto vrijeme, formirajući metodu prekomjernog pozicioniranja. Ova metoda prekomjernog pozicioniranja ne samo da poboljšava pouzdanost stezanja i krutost sistema, već i poboljšava deformaciju naprezanja tankozidnih obradaka, čime se bolje osigurava kvalitet obrade proizvoda. Uklanjanje četvrte tačke oslonca i eliminisanje metoda preteranog pozicioniranja ima suprotan efekat.
Drugim riječima, neke metode pozicioniranja su previše pozicionirane s formalne točke gledišta, ali nema bitnih međusobnih smetnji ili sukoba između uporišta pozicioniranja s opetovano ograničenim stupnjevima slobode, ili iako postoji smetnja, ona ne prelazi dozvoljenu granica radnog komada. zahtjevima, ova vrsta prevelikog pozicioniranja je dozvoljena. Drugim riječima, korištenjem precizne nulte točke sa visokom preciznošću obrade kao referentne točke pozicioniranja, greška referentne točke pozicioniranja je mala, a pozicija obratka još uvijek može plutati u malom rasponu. Ova vrsta prevelikog pozicioniranja je samo formalno prepozicioniranje i dozvoljeno je da se dogodi [4].
Kada koristite pozicioniranje, morate obratiti pažnju na sljedeće tri tačke.
1) Greška reference pozicioniranja određuje stepen nepoželjnosti rezultata interferencije prekomjernog pozicioniranja. Što je veća greška datuma pozicioniranja, to je ozbiljnija deformacija interferencije i veće su negativne posljedice. Zbog toga se moraju postaviti viši zahtjevi za veličinu i geometrijsku tačnost otvora za pozicioniranje koji se koristi kao radni komad kako bi se smanjila greška samog pozicionog referentnog toka.
2) Sila koja se koristi za utovar i rasterećenje radnog komada mora biti odgovarajuća, a njegova lokalna deformacija i kontaktni napon moraju se kontrolisati unutar opsega dozvoljenog tehničkim zahtjevima.
3) U sistemu fiksiranja sa prevelikim pozicioniranjem, broj delova za pozicioniranje utiče na sveobuhvatno odstupanje čitavog sistema učvršćenja.
4 Slučajevi primjene prepozicioniranja s tri pina na jednoj strani
Ranije spomenuta rotaciona ploča od nehrđajućeg čelika ima ukupnu visinu od 210 mm i poprečni presjek u obliku slova I. Postoji N (neparan broj) koaksijalnih i ravnomjerno raspoređenih malih rupa od φD1 na obje krajnje površine, te velika prolazna rupa od φD2 u centru. Ovaj radni komad je zavareni konstruktivni dio, a postoje visoki zahtjevi između gornje i donje ose malih rupa, između ravnomjerne kružne ose i ose velikih rupa, te položaja malih rupa u odnosu na velike rupe. Prilikom obrade na vertikalnom obradnom centru, poteškoća leži u visokim zahtjevima koaksijalnosti za male rupe između gornjeg i donjeg sloja. Korištenje proširene obrade alata i bušenja sa jednog kraja može osigurati tehničke zahtjeve, ali produženi alat za bušenje zahtijeva mnogo specifikacija, cijena alata je visoka, a vibracije se mogu pojaviti tokom obrade, a efikasnost nije visoka. Stoga je izvodljivije rješenje za obradu korištenje specijalnog učvršćenja, U-turn obrada, tako da je potreban samo mali broj kratkih noževa. Ključ uspjeha plana obrade zaokreta je da tačnost stezanja i pozicioniranja tokom obrade tokarenja mora zadovoljiti tehničke zahtjeve.
Kao što je ranije pomenuto, kada se kao referentna tačka za pozicioniranje koristi precizan datum, dozvoljeno je prekomerno pozicioniranje da bi se poboljšala tačnost pozicioniranja. Kada koristite vertikalni obradni centar za obradu rupa na drugoj površini rotacionog stola, za stezanje se može koristiti struktura za pozicioniranje s tri klina na jednoj strani. Donja površina alata i tri cilindrične osi klinova na njoj se koriste kao referentna tačka za pozicioniranje, a radni komad se zasniva na zazoru otvora. Postavlja se na osnovnu ploču alata na odgovarajući način. XY pomicanje obratka i rotacija oko Z ose istovremeno su ograničeni sa tri para para za pozicioniranje rupa. U skladu s gornja tri uvjeta upotrebe prekomjernog pozicioniranja, visokoprecizni vertikalni obradni centar treba koristiti za izradu osnovne ploče alata i obradu malih rupa na prvoj površini rotacionog stola kako bi se smanjila razlika u razmaku iglica i razmak rupa. Obradni centar ima visoku tačnost pozicioniranja (greška pozicioniranja manja ili jednaka 0.01 mm). Stoga se razlika u veličini između razmaka iglica i razmaka rupa i greška oblika mogu zanemariti. Jedini faktor koji utječe na točnost pozicioniranja je odgovarajući razmak između klinova i rupa [5].
Nastavite da koristite softver UG NX za simulaciju procesa pozicioniranja i stezanja tri klina na jednoj strani i dodajte ograničenja kontakta za treći par rupa za igle. Kao što se može vidjeti iz navigatora za sklapanje na slici 4, status položaja poroznog obratka 2 je "pola crni i pola bijeli" mali krug, što ukazuje da je radni komad 2 u djelimično ograničenom stanju. Kliknite na dugme za ograničenje na traci sa alatkama za sklapanje, pomerite kursor na radni komad, pritisnite i držite i rotirajte miš. Tri male rupe na radnom komadu će se istovremeno rotirati oko kontaktne cilindrične igle. Radni komad je zaista u nepotpuno ograničenom stanju. Očigledno, uz pomoć softvera UG NX, intuitivno se može vidjeti da kada radni komad u strukturi s tri igle pluta, prečnik prstena formiranog središtem male rupe neće premašiti zazor za ugradnju, a kombinovani efekat tri ograničenja čini centar obratka većim. Rupa može plutati samo u malom dometu. Dakle, koja je greška pozicioniranja velike rupe u sredini radnog komada?
