Deli okvirja koles imajo običajno visoke tehnične zahteve, kot so mere in geometrijske tolerance. Tradicionalni sistem pozicioniranja z dvema zatičema na eni strani uporablja prileganje z zračnostjo, kar vodi do velikih napak pri pozicioniranju in nestabilne natančnosti obdelave delov. Prepozicioniranje ima dve plati. Po eni strani krši načelo šesttočkovnega pozicioniranja in vpliva na vpenjanje in pozicioniranje. Po drugi strani pa lahko, če z njim ravnamo pravilno, izboljšamo togost in natančnost obdelave dela. Pravilno analiziranje in obdelava prekomernega pozicioniranja lahko izboljša natančnost pozicioniranja, ne da bi to vplivalo na nalaganje in razkladanje obdelovancev. To je ključ do racionalne zasnove prepozicijskih napeljav. S funkcijami sestavljanja in simulacije gibanja programske opreme UG NX je mogoče intuitivno prikazati vpliv razdalje prileganja na napako pozicioniranja okroglih lukenj na različnih položajih. Natančnost pozicioniranja dvojne ekspanzijske strukture z dvema nožicama z izboljšano napako pozicioniranja je bila izboljšana, vendar ima še vedno svoje omejitve. Za obdelovance poroznega okvirja kolesa lahko razumna metoda pozicioniranja s tremi zatiči na eni strani doseže večjo in stabilnejšo natančnost pozicioniranja kot metoda pozicioniranja z dvema zatičema na eni strani.
1 Predgovor
Prepozicioniranje pomeni, da je določena stopnja svobode obdelovanca dvakrat ali večkrat omejena. Pojav prekomernega pozicioniranja lahko zlahka privede do okvare togega obdelovanca pri pravilni namestitvi in se mu je treba čim bolj izogibati [1]. Pozicijski zatiči, ki se uporabljajo pri postopku vpenjanja in pozicioniranja z dvema zatičema na strani, so v grobem razdeljeni v dve kategoriji: togi zatiči in prožni zatiči. Tako togi kot upogljivi zatiči imajo svoje omejitve. Prileganje v obliki reže toge strukture z dvema čepoma na eni strani omejuje natančnost obdelave. Izdelava fleksibilnega dvonožnega priključka na eni strani je težavna in draga. Poleg tega ima dvonožni na eni strani omejen obseg uporabe in ne more izpolniti zahtev za obdelavo poroznih delov, kot so okvirji koles. Kako zagotoviti natančnost pozicioniranja poroznih delov na vertikalnih obdelovalnih centrih, je vprašanje, ki ga je vredno preučiti.
2 Omejitve dveh zatičev na eni strani
2.1 Vrsta vrzeli z dvema zatičema na eni strani
Tradicionalna struktura z dvema čepoma na eni strani uporablja toge pozicionirne zatiče. Da bi se izognili prepozicioniranju, se uporabljata cilindrični zatič in rezalni zatič. Njegovo načelo pozicioniranja je cilindrično pozicioniranje zatiča in usmerjenost diamantnega zatiča. Cilindrični pozicionirni zatič omejuje svobodo gibanja obdelovanca v smereh X in Y in ima glavno pozicionirno vlogo; diamantni pozicionirni zatič (namen rezanja robov je povečati razmik med luknjami za zatič in kompenzirati napako razmika med luknjami obdelovanca in napako razmika zatičev vpenjala. Pri namestitvi je treba zagotoviti, da gre za nerob valj v smeri navpične črte, ki povezuje središči obeh lukenj) samo omejuje svobodo vrtenja obdelovanca okoli osi Z in običajno igra vlogo kotnega pozicioniranja. Napaka zamika referenčne točke procesnih dimenzij v vodoravni smeri je običajno določena s parom pozicioniranja lukenj za cilindrični zatič, ki je predvsem posledica naključnega potepanja in lebdenja glavne izvrtine za pozicioniranje na obdelovancu glede na cilindrični pozicionirni zatič. Napaka premika referenčne točke v navpični smeri je povezana s središčem obeh izvrtin. Povezovalna črta je povezana s kotom osi X, ki je določen s kotno napako obdelovanca, ki jo povzroča vrzel med pozicionirnim zatičem vpenjala in luknjo za pozicioniranje obdelovanca.
Čeprav tradicionalna struktura z dvema zatičema na eni strani preprečuje prekomerno pozicioniranje, povečuje napako pozicioniranja na pozicionirni luknji zatiča za rezanje robov. Kot je prikazano na sliki 1, ko se referenčna luknja največje mejne velikosti sreča s pozicionirnim zatičem najmanjše mejne velikosti, se kontaktne črte luknje za zatič nahajajo na obeh straneh črte, ki povezuje obe luknji, in ko pride do odklona mejnega kota med črto, ki povezuje obe luknji, in črto, ki povezuje dva zatiča, se bodo pojavili najbolj neugodni pogoji pozicioniranja, ki lahko zlahka povzročijo, da je položaj luknje izven tolerance [2].
slika
Slika 1: Rotacijska napaka dveh zatičev na eni strani
Da bi zmanjšali napako referenčnega premika in napako kota vrtenja, ki jo povzroči naključno lebdenje, je treba odpraviti ujemajočo se vrzel lukenj za zatiče, kar pomeni, da je treba zmanjšati odstopanje velikosti pozicionirnih lukenj in zatičev. Vendar pa je obseg, do katerega je mogoče izboljšati natančnost obdelovancev in orodij, omejen z natančnostjo obdelave obdelovalnih strojev. Manjša kot je toleranca koraka luknje in toleranca premera luknje, težja in višja bo obdelava, in če je prilegalna reža premajhna, bo to povzročilo velike težave pri nalaganju in razkladanju obdelovancev. Iz slike 1 je razvidno, da pod pogojem določenega razmika med luknjo in zatičem, daljša kot je razdalja L med dvema luknjama, manjša je napaka kota vrtenja Δφ in napaka pri pozicioniranju, ki jo povzroča kot vrtenja, je relativno zmanjšana.
2.2 Razširljiv tip z dvema zatičema na eni strani
V dejanski proizvodnji se za izboljšanje natančnosti pozicioniranja in olajšanje nalaganja in razkladanja obdelovancev pogosto uporablja razširljiva struktura z dvema čepoma na eni strani. Razširljiva struktura z dvema zatičema na eni strani najprej uporabi režo med luknjami za prožno vpenjanje, nato pa uporabi mehanizem za razširitev zatiča za razširitev pozicionirnega zatiča, da odpravi režo za ujemanje lukenj za zatič in zmanjša napako kota. Hkrati se bo zaradi razlike med razmikom med pozicionirnimi luknjami in razmikom med pozicionirnimi zatiči obdelovanec nekoliko premaknil zaradi razširitve pozicionirnih lukenj, razlika v razmiku pa se učinkovito izravna, s čimer se izboljša položajna natančnost obdelanih lukenj. Uporaba razširljive strukture z dvema zatičema na eni strani lahko tudi zmanjša natančnost obdelave luknje za pozicioniranje obdelovanca, hkrati pa izpolnjuje konstrukcijske zahteve in s tem prihrani proizvodne stroške [3].
Razširitvena struktura pozicionirnega zatiča je razdeljena na dve vrsti: polnokrožno širjenje in večtočkovno širjenje, ki ustrezata cilindričnemu pozicionirnemu zatiču, ki igra glavno vlogo pozicioniranja, in zatiču za rezanje robov, ki omejuje napako kota obdelovanca. Razširljivo strukturo z dvema zatičema na eni strani lahko razdelimo na tip z enojno razširitvijo in vrsto dvojne razširitve.
V strukturi z dvema čepoma z enim raztezanjem na eni strani je cilindrični pozicionirni zatič, ki ima glavno pozicionirno vlogo, običajno zasnovan kot zunanji ekspanzijski tip, ki se uporablja, ko je premer sredinske pozicionirne luknje obdelovanca večji in premer luknje za kotno pozicioniranje je manjši.
Struktura z dvema zatičema z dvojno ekspanzijo na eni strani se večinoma uporablja v primerih, ko sta premera osrednje pozicionirne luknje in kotne pozicionirne izvrtine obdelovanca velika. Običajna dvojna raztezna struktura z dvema zatičema na eni strani večinoma uporablja raztezno strukturo z zobato loputo, oba pozicionirna zatiča pa sta izdelana iz visokokakovostnega vzmetnega jekla. Nova struktura z dvema zatičema z dvojno ekspanzijo na eni strani večinoma uporablja tankostenske pozicionirne zatiče s plavajočimi mediji, nameščenimi v notranji votlini. Plavajoči mediji vključujejo trdne krogle, paste in tekočine. Če za primer vzamemo tankostenske pozicionirne zatiče iz tekoče plastike, ko tlačni vijak pritiska na tekočo plastiko v tankostenski ekspanzijski tulki skozi drsni steber, bo tekoča plastika v notranji votlini pozicionirnega zatiča enakomerno prenašala pritisk, ki ga nosi , tako da je tankostenski pozicionirni zatič podvržen plastični deformaciji in se radialno razširi, os pozicionirnega zatiča in osrednja luknja pa sovpadata, s čimer se doseže namen zmanjšanja napak pri pozicioniranju. Po obdelavi obdelovanca se tlak v tankostenski raztezni puši zmanjša in pozicionirni zatič se loči od obdelovanca.
2.3 Omejitve dvonožne strukture na eni strani
Postopek pozicioniranja dveh čepov na eni strani lahko obravnavamo tudi kot postopek sestavljanja obdelovanca čepa in luknje. Zato lahko programsko opremo UG NX uporabite za sestavljanje zatičev in lukenj za simulacijo metode prekomernega pozicioniranja dveh zatičev na eni strani. Če za primer vzamemo rotacijski disk iz nerjavečega jekla, je N (liho število) koaksialnih lukenj φD1 enakomerno porazdeljenih na obeh končnih površinah, središče pa je velika skoznja luknja φD2. Programska oprema UG NX se uporablja za montažo zatičev in lukenj. Obstajajo tri kontaktne omejitve med orodjem in obdelovancem, in sicer kontakt končne površine med osnovno ploščo in obdelovancem ter stik med dvema nizoma lukenj za zatiče. Za bolj intuitivno predstavitev pojava povečanja napake pri pozicioniranju strukture za pozicioniranje z dvema zatičema v poroznem obdelovancu je ujemajoča se reža med dvema paroma cilindričnih zatičev in lukenj nastavljena na 3 mm.
Kot je prikazano na sliki 2, če se kot merilo uporabita osrednja velika luknja Q1 in majhna luknja Q2 na porazdelitvenem krogu, ker obstaja ujemajoča se vrzel, tudi če je preveč postavljena, ko sta zatič in valj luknje pri delnem stiku je lahko obdelovanec še vedno v majhnem območju. notranji plovec. Poleg dveh pozicionirnih lukenj se napake pozicioniranja preostalih dveh lukenj K3 in K4 na porazdelitvenem krogu rotacijskega diska razlikujejo po velikosti zaradi njunih relativnih položajev glede na dve luknji za pozicionirne zatiče Q1 in Q2. Iz slike 2 je intuitivno razvidno, da napaka pozicioniranja majhnih lukenj K3 in K4 na porazdelitvenem krogu daleč presega parno režo izvrtine za zatič za 3 mm, kar pomeni, da je napaka pozicioniranja povečana glede na parno režo . Uporaba sredinske luknje in majhnih lukenj na razdelilnem krogu Metoda pozicioniranja z dvema zatičema na eni strani luknje ne more izpolniti zahtev glede obdelave.
slika
Slika 2: Pojav ojačanja napake pri pozicioniranju osrednjih lukenj in obodnih lukenj
Kot je prikazano na sliki 3, če sta dve majhni luknji Q2 in K4 na porazdelitvenem krogu rotacijskega diska uporabljeni kot merilo, je očitno, da je razmik nožic pri tej metodi večji kot pri prejšnji metodi. Čeprav se razmik čepov poveča, kar ima za posledico relativno zmanjšanje napake kota vrtenja, napaka pozicioniranja preostalih dveh lukenj Q1 in K3 še vedno presega ujemanje vrzeli za 3 mm, obstaja pa tudi pojav različnih položajev lukenj in različnih napake pri pozicioniranju. Tovrstno pozicioniranje dveh zatičev na eni strani še vedno ne izpolnjuje tehničnih zahtev.
slika
Slika 3: Pojav ojačanja napake pri pozicioniranju dvojne obodne luknje
Tudi če se uporabi struktura z dvojno ekspanzijo z dvema zatičema na eni strani, se med proizvodnim procesom komponent za pozicioniranje vpenjala neizogibno pojavijo sistematične napake, kot so merjenje, izdelava in montaža. Zaradi proizvodne napake samega vpenjala se osi zatiča in gredi ne moreta popolnoma ujemati. Hkrati je, čeprav v navpični smeri povezave med obema čepoma, kotna napaka zmanjšana zaradi odprave prilegajoče reže; v smeri povezave obeh zatičev, zatič, Razlika v referenčnem razmiku lukenj bo homogenizirana zaradi rahlega premika obdelovanca, vendar se napaka pozicioniranja zmanjša le glede na togi cilindrični zatič in je ni mogoče odpraviti . Njegova velikost je odvisna od oblike, položaja in dimenzijske natančnosti samega vpenjala ob izdelavi. , in razen za dve pozicionirni luknji, se bodo napake pozicioniranja drugih lukenj še vedno razlikovale zaradi njihovega relativnega položaja glede na luknje za pozicionirne zatiče. Še vedno obstaja težnja, da se napaka pozicioniranja poveča glede na dva zatiča na eni strani, in pojavi se pojav izven tolerance.
3 Analiza dvojne narave prepozicioniranja
Pojav prekomernega pozicioniranja lahko zlahka privede do okvare togih obdelovancev pri normalni namestitvi. Vendar pa lahko pod določenimi pogoji razumna uporaba prekomernega pozicioniranja doseže dobre rezultate in očitne koristi.
Za obdelovance s šibko togostjo in visokimi zahtevami glede natančnosti, kot so tankostenski obdelovanci, vitke palice ali obdelovanci z veliko ravno površino kot pozicionirno referenco, veliki deli itd., je ugodnejše vpenjanje prekomernega pozicioniranja. Pri obdelovancih s slabo togostjo je treba vsa mesta, ki se zlahka deformirajo, čim bolj omejiti. Namen je preprečiti deformacije, ki jih povzročajo rezalne sile med obdelavo, povečati togost pozicioniranja in vpenjanja, zagotoviti stabilnost procesa obdelave in izboljšati natančnost obdelave.
Pri struženju dolgoosnega obdelovanca je en konec obdelovanca vpet s tremi kleščami, drugi konec pa je podprt s konico repa. Svoboda gibanja obdelovanca v smereh Y in Z je dvakrat omejena, kar povzroči prekomerno pozicioniranje. V primerjavi s podporo brez konice se kontaktna površina in zanesljivost vpenjanja povečata, togost obdelovanca je okrepljena, obdelava poteka gladko, kakovost obdelave in učinkovitost obdelovanca pa sta močno izboljšani.
Pri rezkanju tri oporne točke določajo ravnino, četrta oporna točka pa ne more biti absolutno koplanarna z ABC. Štiritočkovna fiksna površina je preveč postavljena. Vendar pa se v dejanski proizvodnji več površin z boljšo medsebojno natančnostjo položaja pogosto uporablja kot merila uspešnosti pozicioniranja hkrati, kar tvori metodo prekomernega pozicioniranja. Ta metoda prekomernega pozicioniranja ne le poveča zanesljivost vpenjanja in togost sistema, ampak tudi izboljša napetostno deformacijo tankostenskih obdelovancev, s čimer se bolje zagotovi kakovost obdelave izdelka. Odstranitev četrte točke opore in odprava metod prekomernega pozicioniranja ima nasprotni učinek.
Z drugimi besedami, nekatere metode pozicioniranja so preveč pozicionirane s formalnega vidika, vendar ni bistvenih medsebojnih motenj ali konfliktov med pozicionirnimi točkami z večkrat omejenimi stopnjami svobode, ali čeprav obstajajo motnje, ne presegajo dovoljenega meja obdelovanca. zahtev, je tovrstno prepozicioniranje dovoljeno. Z drugimi besedami, pri uporabi natančne ničelne točke z visoko natančnostjo obdelave kot referenčne točke pozicioniranja je napaka referenčne točke pozicioniranja majhna in položaj obdelovanca lahko še vedno lebdi v majhnem območju. Ta vrsta prepozicioniranja je samo formalno prepozicioniranje in se lahko pojavi [4].
Pri uporabi pozicioniranja morate biti pozorni na naslednje tri točke.
1) Napaka referenčnega pozicioniranja določa stopnjo nezaželenosti rezultata motenj prekomernega pozicioniranja. Večja kot je napaka referenčne točke pozicioniranja, resnejša je interferenčna deformacija in večje so škodljive posledice. Zato je treba postaviti višje zahteve za velikost in geometrijsko natančnost izvrtine za pozicioniranje, ki se uporablja kot obdelovanec, da se zmanjša napaka samega pozicioniranja.
2) Sila, uporabljena za nalaganje in razbremenitev obdelovanca, mora biti ustrezna, njegova lokalna deformacija in kontaktna napetost pa morata biti nadzorovani v območju, ki ga dovoljujejo tehnične zahteve.
3) V sistemu vpenjal s prevelikim pozicioniranjem število delov za pozicioniranje vpliva na celovito odstopanje celotnega sistema vpenjal.
4 Primeri uporabe treh zatičev na eni strani
Prej omenjena rotacijska plošča iz nerjavečega jekla ima skupno višino 210 mm in prečni prerez v obliki črke I. Na obeh končnih površinah je N (liho število) koaksialnih in enakomerno porazdeljenih majhnih lukenj φD1 in velika skoznja luknja φD2 v sredini. Ta obdelovanec je varjen konstrukcijski del in obstajajo visoke zahteve med zgornjo in spodnjo osjo majhnih lukenj, med enakomerno krožno osjo in osjo velikih lukenj ter položajem majhnih lukenj glede na velike luknje. Pri obdelavi na vertikalnem obdelovalnem centru je težava v visokih zahtevah glede koaksialnosti za majhne luknje med zgornjo in spodnjo plastjo. Uporaba razširjenega orodja za obdelavo in vrtanje z enega konca lahko zagotovi tehnične zahteve, vendar podaljšano orodje za vrtanje zahteva veliko specifikacij, stroški orodja so visoki, med obdelavo se lahko pojavijo vibracije, učinkovitost pa ni visoka. Zato je bolj izvedljiva rešitev obdelave uporaba posebnega vpenjala, U-turn obdelave, tako da je potrebno le majhno število kratkih nožev. Ključ do uspeha načrta obračanja proti obračanju je, da morata natančnost vpenjanja in pozicioniranja med obdelavo struženja ustrezati tehničnim zahtevam.
Kot je bilo že omenjeno, je pri uporabi natančne referenčne točke kot referenčne točke za določanje položaja dovoljeno prekomerno pozicioniranje za izboljšanje natančnosti pozicioniranja. Pri uporabi navpičnega obdelovalnega centra za obdelavo lukenj na drugi površini rotacijske mize je mogoče za vpenjanje uporabiti strukturo za pozicioniranje s tremi zatiči na eni strani. Spodnja površina orodja in tri cilindrične osi čepa na njej se uporabljajo kot pozicionirna točka, obdelovanec pa temelji na razmiku med luknjo in čepom. Nameščen na osnovno ploščo orodja na enak način. XY premik obdelovanca in vrtenje okoli osi Z sta hkrati omejena s tremi pari parov za pozicioniranje lukenj. V skladu z zgornjimi tremi pogoji uporabe prekomernega pozicioniranja je treba za izdelavo osnovne plošče orodja in obdelavo majhnih lukenj na prvi površini vrtljive mize uporabiti visoko natančno navpično obdelovalno središče, da se zmanjša razlika v razmiku čepov in razmik lukenj. Obdelovalni center ima visoko natančnost pozicioniranja (napaka pozicioniranja Manjša ali enaka 0.01 mm). Zato je mogoče zanemariti razliko v velikosti med razmikom čepov in razmikom lukenj ter napako oblike. Edini dejavnik, ki vpliva na natančnost pozicioniranja, je ujemanje razdalje med zatiči in luknjami [5].
Še naprej uporabljajte programsko opremo UG NX za simulacijo postopka pozicioniranja in vpenjanja treh zatičev na eni strani ter dodajte kontaktne omejitve za tretji par lukenj za zatiče. Kot je razvidno iz navigatorja sestavljanja na sliki 4, je status položaja poroznega obdelovanca 2 "pol črn in pol bel" majhen krog, kar kaže, da je obdelovanec 2 v delno omejenem stanju. Kliknite gumb za omejitev v orodni vrstici sestavljanja, premaknite kazalec na obdelovanec, pritisnite in držite ter zavrtite miško. Vsaka od treh majhnih lukenj na obdelovancu se bo istočasno vrtela okoli kontaktnega cilindričnega zatiča. Obdelovanec dejansko ni v popolnoma omejenem stanju. Očitno je s pomočjo programske opreme UG NX intuitivno razvidno, da ko obdelovanec v strukturi s tremi zatiči lebdi, premer obroča, ki ga tvori središče majhne luknje, ne bo presegel vgradne reže, in kombinirana učinek treh omejitev poveča sredino obdelovanca. Luknja lahko plava le v majhnem obsegu. Kakšna je torej napaka pozicioniranja velike luknje v središču obdelovanca?
