Dandanes se v predelovalni industriji pogosto uporabljajo materiali, ki jih je težko obdelati. Njihova slaba zmogljivost obdelave ter strukturna zapletenost in visoka stopnja odstranjevanja materiala, ki jo prinaša strukturna integracija, so prinesli velike izzive pri obdelavi tankostenskih kompleksnih konstrukcijskih delov in postavili tudi višje zahteve za proizvodno opremo, procesno tehnologijo itd. , veliki strukturni deli s šibko togostjo in ukrivljenimi površinami, tankostenski rotirajoči deli telesa, tanki poliedrski deli in drugi deli nujno potrebujejo preboj v tehnologiji vpenjanja.
1. Prilagodljiva zasnova orodja za obdelavo tankostenskih delov
Tankostenski kompleksni konstrukcijski deli vesoljskega letalstva imajo skupne značilnosti, kot so šibka togost ter podobna oblika in struktura. Hkrati tipi modelov kažejo značilnosti serijskega razvoja, kot so kabine in končni okvirji, krmila in površine kril itd. Pravilnost pozicioniranja in vpenjanja teh delov je močna. Togost tankostenske integralne strukture se spremeni z odstranitvijo velike količine surovcev med obdelavo z rezanjem. Strukturna togost je nizka in kompleksna. Zato je objektivno potrebno, da se vpenjalna sila obdelovanca med obdelavo prilagaja v realnem času, da se prilagodi spremembam celotne dinamične togosti delov; večtočkovna pomožna podpora je potrebna za izboljšanje lokalne togosti obdelovalnega dela in zmanjšanje deformacije tankih sten. ▲Prilagodljivo orodje s senzorji Prilagodljivo orodje, ki celovito uteleša tehnologijo mehatronske in hidravlične integracije ter tehnologijo fuzije informacij z več senzorji, je napredna tehnologija opreme, ki se je pojavila v zadnjih letih. Tehnične značilnosti fleksibilnega orodja so, da so pozicionirni in vpenjalni elementi univerzalni elementi z dobro medsebojno zamenljivostjo; položaje pozicioniranja in vpenjanja je mogoče prilagoditi; velikost vpenjalne sile, smer in zaporedje vpenjanja je mogoče samodejno nadzorovati; pogonski aktuator je mehatronska in hidravlična integracijska komponenta; uporabljeni so elementi za premik, silo in piezoelektrični senzorji. Prilagodljiva tehnologija orodij lahko omogoči nabor vpenjal za izpolnitev zahtev glede namestitve delov različnih velikosti in specifikacij v seriji. Ima prilagodljivost mehansko nastavljivih napeljav in kombiniranih napeljav ter visoko učinkovitost posebnih napeljav. Primeren je za CNC obdelovalno opremo, ki lahko v celoti izkoristi zmogljivost hitrih CNC obdelovalnih obdelovalnih strojev in močno zmanjša čas pomožne priprave.
2. Metoda obdelave strukturnih delov velike ukrivljene površine
Mrežne stenske plošče velikih in zapletenih rezervoarjev iz aluminijeve zlitine so osnovni deli, varjeni v rezervoarje. Stenske plošče lahko glede na različne strukture razdelimo na lupinaste stenske plošče in sodčaste stenske plošče. Strukture lupinastih stenskih plošč ali sodčastih stenskih plošč različnih modelov so različne. V skladu z konstrukcijskimi zahtevami mora biti stenska plošča čim lažja, hkrati pa ohraniti zadostno togost in trdnost, zato ima njen model edinstvene strukturne značilnosti. ▲Zgradba stenske plošče Proizvodnja stenske plošče vključuje upogibanje celotnega kosa aluminijaste plošče in nato petosno rezkanje. Celoten sistem obdelovalne tehnologije in postopek obdelave imata značilnosti, ki se razlikujejo od običajne obdelave strukturnih delov. Te značilnosti vključujejo predvsem: nepravilno mrežasto strukturo satja, zamaknjene značilnosti, kot so izbokline in okvirji ust, soobstoj splošne podobnosti in lokalnih razlik; kombinirane so makroskopske velike velikosti in lokalne spremenljive togosti; kompleksni transformacijski zakoni pod pogoji sklopitve več napetosti, ki povzročijo, da je stenska plošča podvržena makroskopski deformaciji zvijanja in lokalni deformaciji na različnih položajih mreže, kar povečuje neenakost različnih debelin sten mreže. ▲Naprava za vakuumsko adsorpcijo stenske plošče Glede na zahteve glede visoke učinkovitosti in visoke natančnosti obdelave stenskih plošč rezervoarjev je mogoče uporabiti tehnologijo vakuumskega adsorpcijskega vpenjanja. Deli so adsorbirani in vpeti z vpenjali za vakuumsko adsorpcijo, tako da so izpostavljeni vpenjalni sili enakomerno porazdeljenih obremenitev, s čimer se zmanjša deformacija delov, ki jo povzroči vpenjalna sila, in izboljša natančnost obdelave delov. Glavne komponente vakuumske adsorpcijske fleksibilne vpenjalne naprave vključujejo: veliko vakuumsko adsorpcijsko napravo za rezkanje notranje površine stenske plošče, veliko vakuumsko adsorpcijsko napravo za rezkanje zunanje površine, sistem za ustvarjanje vakuuma, integriran nadzorni sistem platforme. Med njimi glavne komponente naprave za vakuumsko adsorpcijo vključujejo kalup za litje, valj z vrtljivo roko in vakuumsko sesalno skodelico, modul ventilskega bloka, senzor tlaka, vakuumski cevovod, hitri priključek, ročni zaporni ventil, tesnilni trak itd. Glavna funkcija naprave Sistem za ustvarjanje vakuuma zagotavlja stalno in stabilno razliko v zračnem tlaku, da zagotovi, da prisesek trdno absorbira obdelovanec. Sestavni deli sistema za ustvarjanje vakuuma vključujejo: vakuumsko črpalko, dušilec, elektromagnetni vakuumski ventil za razliko v tlaku, visokovakuumski membranski ventil, vakuumsko past, visokovakuumsko ročno dušilno loputo, vakuumski merilnik, krmilni sistem itd. Pomembni parametri delovanja pri ustvarjanju vakuuma sistema sta najvišja stopnja vakuuma, ki jo lahko doseže, in efektivna hitrost črpanja posoda.
3. Obdelava tankostenskih vrtljivih delov
Strukturni deli, kot so kabine in končni okvirji, so tipični tankostenski vrtljivi deli. Fleksibilno CNC rezkalno orodje za takšne konstrukcijske dele se lahko uporablja za rezkanje, vrtanje in vrtanje obodnih lukenj, rež, okvirjev ustja in votlin v delih. Območje vpenjanja v smeri dolžine in premera je mogoče prilagoditi znotraj določenega območja, prav tako pa je mogoče prilagoditi obseg vpenjalne sile sistema orodij, da zadosti potrebam vpenjanja več vrst podobnih strukturnih izdelkov. Njegova zunanja cilindrična vpenjala za struženje, vpenjala za notranjo votlino in čelne ploskve imajo vpenjalne funkcije z mehkimi kleščastimi vpenjalnimi glavami, ki ustrezajo potrebam vpetja zaradi majhnih deformacij tankostenskih struktur. V tradicionalnih pogojih vpenjanja so tankostenski vrtljivi deli večinoma vpeti s kombinacijo mehanskih tlačnih plošč in slepih pokrovov. Čas vpenjanja je dolg, zanesljivost vpenjanja pa je v celoti odvisna od odnosa in standardiziranosti dela delavcev. Velikosti in doslednosti vpenjalne sile ni mogoče zagotoviti. V skladu z značilnostmi tankostenskih vrtljivih delov telesa je hidravlični fleksibilni sistem orodij zasnovan tako, da tvori fleksibilno vpenjalno tehnologijo z nastavljivim položajem aksialnega vpenjanja, kombinirano vpenjanje in plavajočo oporo ter večtočkovno avtomatsko centriranje, tako da izpolnjuje vpenjanje potrebe po rotirajočih telesnih delih različnih premerov in dolžin.▲Fleksibilna orodja za rezkanje tankostenskih vrtljivih delov Različne vrste strukturne dele vrtljivega karoserije s tankimi stenami, kot so kabine in končni okvirji, je mogoče pritrditi z istim kompletom vpenjal. Aksialne in radialne gibe fleksibilnih napeljav je mogoče prilagoditi, položaj aksialnega vpenjanja pa je mogoče spremeniti s položajem obdelave oblike karoserije kabine, da se reši problem motenj pri obdelavi. Sistemski tlak in vpenjalno silo nadzira hidravlična postaja, deformacija delov, ki se vpenjajo pod različnimi pogoji vpenjalne sile, pa se analizira s simulacijo končnih elementov, da se določi optimalna vpenjalna sila. Dno napeljave ima 360-stopinjsko vrtljivo ploščo, ki lahko realizira vrtenje in obdelavo različnih položajev vrtečih se strukturnih delov telesa, kot so kabine.▲Shematski diagram vpenjanja zunanjega kroga tankostenskih delov
Pri obdelavi v zunanjem krogu in notranji votlini delov kabine so šestčeljustne ali osemčeljustne vpenjalne glave posebej zasnovane za večtočkovno vpenjanje tankostenskih delov in zlahka deformiranih obdelovancev. Osnovne čeljusti veččeljustne vpenjalne glave so povezane v parih in jih je mogoče vpeti na lebdeči centripetalni način, tako da je smer sile več vpenjalnih točk usmerjena v sredino, kar zagotavlja, da se obdelovanec ne deformira zlahka. Hkrati ta zasnova omogoča uporabo tradicionalnih čeljusti neposredno na vpenjalni glavi, ima pa tudi kompenzacijo centrifugalne sile.
4. Obdelava tankih poliedrskih delov
Tanki poliedrski deli imajo na splošno višje aerodinamične zahteve, zato je strukturna zasnova zapletena in zahteve glede kakovosti površinske obdelave visoke. Ta vrsta strukturnih delov je v glavnem večnaklonska, kompleksna struktura, lokalna najtanjša debelina stene rezalnega roba je manjša od 0.5 mm, stopnja odstranitve materiala dela pa je več kot 70%. Tipični deli vključujejo krmila, površine kril, pokrivne plošče itd. V tradicionalnem načinu vpenjanja je krmilo tankih poliedrskih delov vpeto z mehansko tlačno ploščo, ki traja dolgo časa, da se vpne. Zanesljivost vpenjanja je v celoti odvisna od izkušenj in delovne standardizacije delavcev, velikosti in doslednosti vpenjalne sile pa ni mogoče zagotoviti. Glede na značilnosti tankih poliedrskih delov je zasnovan hidravlični fleksibilni orodni sistem. Z razumno porazdelitvijo vpenjalnih točk, v kombinaciji s samodejnim vpenjanjem in nadzorom vpenjalne sile, se oblikuje prilagodljiv sistem orodij, primeren za različne vrste krmilnih in krilnih delov. ▲Shematski diagram fleksibilnega orodja Krila krmila je treba med obdelavo obdelati na obeh straneh, zato je treba za dokončanje obdelave sprednje in zadnje strani oblikovati dva sklopa sistemov prilagodljivih orodij. Strukturni diagram je prikazan na sliki 5. Če vzamemo dele površine krila kot sprednje vpenjanje surovca delov površine krila, se za dokončanje vpenjanja šestih položajev uporabi šest hidravličnih kotnih stiskalnih cilindrov. Prazna podlaga za postavitev ima votlo zasnovo, ki preprečuje, da bi podlaga ovirala med obdelavo delov. Vpenjalno silo šestih vpenjalnih točk nadzira pritisk krmilnega sistema hidravlične postaje. Simulacija končnih elementov se uporablja za analizo deformacije delov pod različnimi pogoji vpenjalne sile, da se določi optimalna vpenjalna sila. Po zaključku sprednje obdelave se uporabi postopek sprednjega vpenjanja, zadnje vpenjanje pa uporablja šest hidravličnih kotnih stiskalnih valjev za dokončanje istih šestih položajev kot sprednji del. Prazna podlaga za postavitev ima votlo zasnovo, ki preprečuje, da bi podlaga ovirala med obdelavo delov. Številne napredne tehnologije se na splošno postopoma prenašajo iz visoko natančnih industrij, kot sta vojaška in vesoljska, v običajne industrije. Prilagodljivo orodje za CNC obdelavo kompleksnih strukturnih delov v letalstvu zagotavlja tudi preverljivo rešitev za obdelavo podobnih delov. Glavna ideja je najprej preučiti rezalno silo tankostenskih kompleksnih konstrukcijskih delov, dinamične spremembe togosti delov in vpliv obdelovalne poti, da bi optimizirali položaj vpenjanja in porazdelitev vpenjalne sile, uravnotežili rezalno silo s prilagodljivo nastavitvijo vpenjalne sile in zmanjšajte lokalno rezalno deformacijo. Hkrati mora biti zasnova orodja čim bolj fleksibilna, glavni cilj pa naj bo avtomatizacija pozicioniranja in vpenjanja, da bi dosegli hitro in učinkovito samodejno vpenjanje in razstavljanje.
