بهینه سازی ماشینکاری 5 محور: ادغام فیکسچرهای Dovetail و سیستم های پالت نقطه صفر

چرا گیره های معمولی در محیط های پنج محور شکست می خورند؟

گیره های فکی استاندارد برای فرز سه محوره طراحی شده اند که در آن رویکردهای دوکی عمدتاً محوری یا جانبی هستند. در کارهای پنج محوره، زمانی که میز تا 45 درجه کج می شود یا یک قلاب قسمت زیر دوک را تاب می دهد، بدنه های گیره معمولی به داخل پاکت مسیر ابزار نفوذ می کنند. سپس ماشین‌کارها باید از ابزار با دسترسی گسترده استفاده کنند - و هر میلی‌متر اضافه‌آمدگی، انحراف، لرزش و خطای سطح را چند برابر می‌کند. مطالعات مربوط به کارایی سلول پنج محوره به طور مداوم تداخل دارنده ابزار با وسایل را به عنوان یکی از سه علت اصلی حذف برنامه ها و راه اندازی مجدد شناسایی می کند.

کاهش ارتفاع گیره برای به دست آوردن فاصله معمولاً به معنای درگیری کم عمق فک، نیروی گیره کمتر و بالا بردن قطعه کار در هنگام برش های محوری سنگین است. این مبادله زمانی که به a تغییر می‌کنید ناپدید می‌شود سیستم های بستن فلسفه به جای هندسه یک فک عمومی، حول محور هندسه قطعه است.

وسایل دم کبوتر: هندسه به عنوان نیروی گیره

A فیکسچر دم کبوتر این کار با برش یک شیار ذوزنقه ای به طور مستقیم به مواد خام قبل از ورود به دستگاه انجام می شود. که قفل های خالی را روی یک دم کبوتر نر مطابق با بدنه فیکسچر آماده می کند. نیروی گیره دو جزء دارد: نیروی نشستن رو به پایین که قطعه را روی پایه می‌کشد، و مهار جانبی از دیواره‌های زاویه‌دار که در برابر بارهای برشی در برابر بیرون‌کشیدن مقاومت می‌کند.

The Dovetail Angle: Balancing Pull-Out Resistance and Release

زوایای کم عمق - معمولاً 45 تا 55 درجه از عمودی - مقاومت بالاتری در بیرون کشیدن ایجاد می کنند. زوایای تندتر رهاسازی قطعه را آسان می کند و چرخه بارگذاری سریعتر را امکان پذیر می کند. اکثر وسایل دم کبوتر تولیدی بر اساس وزن قطعه، مواد و استراتژی برش بین 45 تا 60 درجه قرار می گیرند.

تهیه مواد خام

شیار دم کبوتر قبل از شروع برنامه قطعه سازی در یک وجه شمش خام آسیاب می شود - معمولاً روی یک آسیاب سه محوره ساده، ماشین پنج محوره گران قیمت را برای برش ارزش افزوده آزاد نگه می دارد. عمق شیار معمولاً بین 3 تا 8 میلی متر بسته به سختی مواد و جرم قطعه متغیر است.

بستن پروفیل کم: به حداکثر رساندن فاصله پنج محور

کم حاشیه سیستم بستن طراحی تمام سخت افزارهای محل کار را در زیر صفحه جداکننده قطعه تمام شده نگه می دارد - مرز خیالی که بالای آن مسیرهای ابزار بدون تداخل کار می کنند. هنگامی که هر عنصر در زیر این صفحه قرار می گیرد، نیمکره کامل حرکت زاویه ای پنج محور در دسترس برنامه نویس قرار می گیرد.

مقایسه ارتفاع پروفایل کار

از آنجایی که رابط دستگیره در داخل بدنه فرو رفته است، هیچ تسمه خارجی یا اکستنشن فک در بالای نقطه بیرون زده وجود ندارد. ارتفاع بدنه معمولی فیکسچر دم کبوتر از 40 تا 70 میلی متر است - تقریباً نیمی از ارتفاع گیره های معمولی معادل.

بستن فرم مناسب در ماشینکاری با دقت بالا

گیره متناسب با فرم، محل کار را توصیف می کند که کاملاً با شکل خود قطعه مطابقت دارد. نیمرخ نر و ماده دم کبوتر یک جفت مزدوج است. ناحیه تماس در امتداد هر دو وجه زاویه دار بار را به طور یکنواخت توزیع می کند - در تضاد با گیره تماس نقطه ای یا خطی، که در آن تنش موضعی زیاد می تواند ویژگی های دیواره نازک را تغییر شکل دهد.

• توزیع یکنواخت استرس از انحراف ریز که باعث تخریب سطح و دقت ابعاد می شود جلوگیری می کند.
• رفتار خود مکان یابی قطعه را در هر چرخه به همان موقعیت مبنا می‌کشد، و کاوش اضافی را بر روی قسمت‌های خالی مجدداً کوبیده حذف می‌کند.
• نیروی گیره قابل تکرار از طریق پیچ های کنترل شده با گشتاور یا گوه های هیدرولیک، پیش بارگذاری تعریف شده را امکان پذیر می کند که در هر چرخه قابل تکرار است.
• حداقل علامت گذاری قطعات در مقایسه با فک های دندانه دار یا گیره های انگشت پا در نزدیکی سطوح تمام شده.

سازگاری مواد

بستن دم کبوتر تقریباً در تمام مواد مهندسی کار می کند. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل سهولت فرز شیاری رایج ترین هستند. سوپرآلیاژهای تیتانیوم و نیکل نیاز به توجه به سطح شیار دارند تا از تمرکز تنش جلوگیری شود. فولادهای بالاتر از 40 HRC ممکن است نیاز به آسیاب شیار قبل از عملیات حرارتی داشته باشند. پلاستیک ها و کامپوزیت ها از هندسه یکسانی با کاهش گشتاور گیره استفاده می کنند.

ادغام نقطه صفر: ایجاد یک سیستم پالت با تغییر سریع

یک سیستم نقطه صفر از ماژول های گیرنده دقیق روی میز ماشین استفاده می کند. هر پالت دارای ناودانی کششی مطابق است. تحریک پنوماتیک یا هیدرولیک آنها را با 15000 تا 35000 نیوتن در هر ماژول قفل می کند و پالت را در فاصله 0.002 تا 0.005 میلی متر به طور تکراری قرار می دهد.

مالتی پلکسینگ پالت

اکثر میزهای تراننیون پنج محوره برای دو تا چهار ماژول نقطه صفر جای کافی دارند. نصب چندین فیکسچر دم کبوتر بر روی یک پالت - سنگ قبر یا نصب چند وجهی - قطعات برش را در هر چرخه چند برابر می کند. در یک سلول براکت هوافضای مستند، تغییر آرایه‌های تک‌بخشی به آرایه‌های دم کبوتری چهار قسمتی روی یک پالت، هزینه هر قطعه را تا 34 درصد در همان ساعت‌های اسپیندل کاهش داد.

پارامترهای طراحی فیکسچر و مشخصات کلیدی

برای قطعات بالای 0.5 کیلوگرم، همیشه حداقل 4 میلی متر عمق شیار را در نظر بگیرید. شعاع گوشه ای از 0.3 تا 0.5 میلی متر در ریشه شیار تعیین کنید تا از شروع خستگی در کاربردهای با چرخه بالا جلوگیری کنید.

برنامه ریزی فرآیند: پنج مرحله برای یکپارچگی کامل

1. تهیه مواد اولیه: اره یا برگرداندن قسمت های خالی به یک پاکت موجودی که شامل مقدار اضافی شیار و موجودی نهایی است. یک ایستگاه آماده سازی اختصاصی، شیار دم کبوتر را به صورت آفلاین، توسط CMM یا گیج اختصاصی تأیید می کند.
2. پیش مونتاژ فیکسچر و پالت: هر قسمت خالی دم کبوتر را در دستگاه خارج از دستگاه خود قرار دهید (20 تا 45 ثانیه در هر جای خالی). فیکسچر را روی پالت نقطه صفر قرار دهید و گل میخ را قفل کنید. پالت بارگذاری شده را در یک صف کنار دستگاه قرار دهید.
3. تعویض پالت و تایید داده: بارگیری پالت قبلی؛ جدید را در گیرنده بیندازید. یک چرخه کاوشگر لمسی کوتاه دو نقطه ای (زیر 30 ثانیه) تأیید می کند که قطعه به درستی قرار گرفته است - نه اینکه سیستم مختصات را دوباره از ابتدا برقرار کند.
4. ماشین‌کاری و اندازه‌گیری در حین فرآیند: برنامه پنج محور با قفل داده اجرا می شود. چرخه کاوشگر روی برد در ویژگی های حیاتی اصلاح تغذیه به برنامه باز می گردد و Cpk را بدون توقف سلول حفظ می کند.
5. پس از پردازش و حذف داده ها: ناحیه دستگیره دم کبوتر تا بُعد نهایی آسیاب می‌شود، شواهدی از درگیری گرفتن را از بین می‌برد، یا زمانی که نقشه به آن نیاز دارد، به عنوان یک ویژگی مرجع تعریف‌شده حفظ می‌شود.

مورد اقتصادی: بازده قابل اندازه گیری سرمایه گذاری در کار

هزینه سرمایه برای ابزارهای دم کبوتر، سخت افزار فیکسچر و گیرنده های نقطه صفر از طریق کاهش زمان اسپیندل غیرمولد بازیابی می شود. بهبودهای معمولی در یک سلول پنج محوری تبدیل شده عبارتند از:

• زمان راه اندازی: راه اندازی گیره پنج محوره معمولی به طور متوسط 18 تا 35 دقیقه شامل پروبینگ است. تعویض پالت نقطه صفر با فیکسچر دم کبوتر این زمان را به 2 تا 5 دقیقه در هر تعویض خانواده کاهش می دهد.
• کاهش ضایعات: خطاهای جابجایی 0.02 تا 0.08 میلی متر از چاک مجدد باعث ضایعات قابل اندازه گیری در عملیات دوم می شود. Dovetail به علاوه نقطه صفر خطای تغییر موقعیت را به زیر 0.005 میلی متر کاهش می دهد و تا حد زیادی این منبع را حذف می کند.
• عمر ابزار: کار سخت و بدون لرزش پارامترهای تهاجمی تر را بدون پچ پچ ممکن می کند. مغازه ها به طور مداوم 15 تا 25 درصد افزایش عمر ابزار قابل استفاده را هنگام تغییر به دم کبوتر در کارهای آلومینیومی پنج محور گزارش می دهند.
• بهره وری نیروی کار: صف های پالت از پیش تعیین شده به یک اپراتور اجازه می دهد تا دو یا سه ماشین پنج محوره را به طور همزمان مدیریت کند و هزینه نیروی کار را در حجم خروجی بیشتر توزیع کند.