اصل محل برگزاری کار و گیره چیست؟

اصل اصلی: ابتدا مکان، سپس بستن

اصل اساسی برگزاری کار در ماشینکاری و ساخت ساده است: مکان دقت را تعیین می کند، گیره ثبات را تضمین می کند . این دو عملکرد باید به عنوان اقدامات جداگانه اما هماهنگ در نظر گرفته شوند. تلاش برای بستن قبل از مکان یابی مناسب قطعه کار یکی از رایج ترین علل خطاهای ابعادی در ساخت دقیق است.

در عمل، این بدان معناست که قبل از اعمال هر گونه نیروی گیره، قطعه کار باید به سطوح یا نقاط مبدأ ثابت ارجاع داده شود. هنگامی که قطعه با تمام سطوح مکان مورد نیاز تماس پیدا می کند، نیروی گیره آن را در جای خود قفل می کند - بدون اینکه موقعیت تعیین شده را تغییر دهد. این دنباله در کار دقیق غیر قابل مذاکره است.

اصل مکان یابی 3-2-1 توضیح داده شده است

پرکاربردترین چهارچوب برای مکان یابی قطعه کار است اصل 3-2-1 ، که تمام شش درجه آزادی (DOF) یک جسم صلب را در فضای سه بعدی محدود می کند:

• 3 امتیاز در صفحه مبنا اولیه - 3 DOF (یک انتقالی، دو چرخشی) محدود می کند.
• 2 امتیاز در صفحه مبدأ ثانویه - 2 DOF دیگر را محدود می کند (یکی انتقالی، یکی چرخشی)
• 1 امتیاز در صفحه پایه سوم - DOF ترجمه نهایی را محدود می کند

این در مجموع 6 DOF محدود را به دست می‌دهد، که دقیقاً همان چیزی است که برای یک موقعیت کاملاً واقع‌شده و قطعی لازم است. محدودیت بیش از حد (استفاده از بیش از 6 نقطه تماس بدون طراحی دقیق) می تواند باعث تکان خوردن، اعوجاج، یا ناهماهنگی نشستن شود.

جدول مرجع درجات آزادی

انواع مکان یابی عناصر و عملکرد آنها

عناصر مکان یابی مختلف اهداف هندسی متفاوتی را انجام می دهند. انتخاب عنصر مناسب به هندسه قطعه، دقت مورد نیاز و حجم تولید بستگی دارد.

مکان یاب های سطح صاف

اینها متداول ترین مراجع داده اولیه هستند. لنت ها یا ریل های ماشین کاری شده یک سطح صاف ثابت را فراهم می کنند که قطعه کار روی آن قرار می گیرد. تحمل صافی روی این سطوح معمولاً در داخل نگه داشته می شود 0.005 میلی متر در وسایل با دقت بالا

پین یاب ها

پین‌های استوانه‌ای که در سوراخ‌های حفره‌ای در قطعه کار وارد می‌شوند، به‌عنوان مکان‌یاب ثانویه و ثالثی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک پین گرد دو DOF انتقالی را محدود می‌کند، در حالی که یک پین الماسی (تسکین‌یافته) یکی را محدود می‌کند - این ترکیب از محدودیت بیش از حد در هنگام استفاده از دو پایه با هم جلوگیری می‌کند.

V-Block Locators

بلوک های V که برای قطعات کار استوانه ای استفاده می شود، قسمت را در امتداد محور شیار V به صورت خود مرکزی می کنند. آنها به ویژه در ماشینکاری شفت و میله رایج هستند، جایی که تغییرات قطر باید به طور خودکار جبران شود.

سیستم های مکان یاب نقطه صفر

تولید دقیق مدرن به طور فزاینده ای متکی است مکان یاب نقطه صفر سیستم‌هایی برای ایجاد یک نقطه مرجع تکرارپذیر و با دقت بالا بین ماشین و فیکسچر - یا بین چندین فیکسچر و پالت. این سیستم ها از یک پیچ یا گل میخ کششی سخت شده استفاده می کنند که گیرنده فنری یا هیدرولیکی را درگیر می کند و این کار را انجام می دهد. تکرارپذیری در ± 0.002 میلی متر یا بهتر . سیستم‌های نقطه صفر نیاز به نشان‌دادن مجدد لامپ‌ها را پس از هر تعویض حذف می‌کنند و زمان راه‌اندازی را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهند - اغلب با 80-90٪ در مقایسه با روش های سنتی

اصول بستن: نحوه اعمال نیرو بدون ایجاد مزاحمت در مکان

نیروی گیره هرگز نباید نیروهای مکان یابی را خنثی کند یا غلبه کند. جهت، بزرگی و نقطه اعمال نیروهای گیره همه ملاحظات طراحی حیاتی هستند.

جهت نیروی بستن

گیره ها باید همیشه قطعه کار را فشار دهند به سمت سطوح مکان یابی ، نه دور از آنها یا روی آنها. نیرویی که در زاویه ای نسبت به صفحه مبدأ هدایت می شود، می تواند قطعه را از مکان یاب آن بلند کند، به خصوص زمانی که با نیروهای برشی در حین ماشینکاری ترکیب شود.

دنباله بستن

1. اطمینان حاصل کنید که قطعه کار به طور کامل روی تمام سطوح پایه قرار دارد
2. ابتدا گیره(های) اولیه را که نزدیک به مبدأ اولیه است اعمال کنید
3. گیره های ثانویه را به تدریج به سمت بیرون اعمال کنید
4. بررسی کنید که صندلی بعد از بستن نهایی تغییر نکرده است

قدر نیروی بستن

نیروی گیره بیش از حد، قطعات کار با دیواره نازک یا سازگار را منحرف می کند. به عنوان مثال، الف براکت آلومینیومی 6061 با ضخامت دیواره 3 میلی متر می تواند تحت بارهای گیره ای بیش از 500 نیوتن که در یک نقطه پشتیبانی نشده اعمال می شود، به طور قابل اندازه گیری منحرف شود. حداقل نیروی لازم برای مقاومت در برابر نیروهای برش - نه حداکثر موجود - همیشه باید هدف طراحی باشد.

روش های متداول بستن در اتصالات تولیدی

روش بستن انتخاب شده به نیازهای زمان چرخه، دسترسی به قطعه و نیازهای نیروی گیره بستگی دارد.

• گیره های تسمه: همه کاره، ارزان، قابل تنظیم - رایج در محیط های کارگاهی
• گیره های تعویض: قفل سریع تک عمله، ایده آل برای تولید با حجم متوسط
• گیره های هیدرولیک: نیروی بالا، ثابت، خودکار - مورد استفاده در سلول های CNC با حجم بالا
• گیره های پنوماتیک: فعال سازی سریع، نیروی کمتر از هیدرولیک - مناسب برای قطعات سبک تر
• چاک های مغناطیسی: عالی برای قطعات آهنی مسطح با دسترسی کامل به سطح مورد نیاز است
• وسایل جاروبرقی: برای قطعات نازک، مسطح یا ظریف که نمی توانند نیروهای گیره مکانیکی را بپذیرند استفاده می شود

خطاهای ناشی از مکان یابی ضعیف یا تمرین بستن

درک حالت های خرابی به جلوگیری از ضایعات پرهزینه و دوباره کاری کمک می کند. رایج ترین خطاها عبارتند از:

آلودگی تراشه به تنهایی بخش قابل توجهی از خطاهای نصب را به خود اختصاص می دهد در سلول های ماشینکاری بدون سرنشین به همین دلیل است که بسیاری از وسایل مدرن از کانال های دمش هوا برای پاکسازی سطوح مکان قبل از هر چرخه استفاده می کنند.

ارتباط بین دقت مکان و تحمل قطعه

یک قانون کلی در طراحی فیکسچر این است که دقت مکان یابی فیکسچر باید 3 تا 5 برابر محکم تر از تحمل سخت ترین قطعه باشد نیاز به حمایت دارد به عنوان مثال، اگر یک ویژگی باید در ± 0.05 میلی متر قرار گیرد، فیکسچر باید در محدوده ± 0.01-0.017 میلی متر قرار گیرد.

این نسبت به ویژه در بخش‌های چند عملیاتی که هر تنظیم متوالی بر اساس دقت قبلی است، بسیار مهم می‌شود. اگر وسایل با این سلسله مراتب طراحی نشده باشند، خطاهای مکان انباشته می توانند به سرعت در بین عملیات ترکیب شوند.

سوالات متداول

Q1: تفاوت بین مکان یاب و گیره چیست؟

مکان یاب محل نشستن قطعه کار را مشخص می کند - موقعیت و جهت گیری را در برابر سطوح مبنا تعیین می کند. یک گیره قطعه کار را در آن موقعیت ثابت در حین ماشینکاری نگه می دارد. آنها عملکردهای جداگانه ای را انجام می دهند و باید به ترتیب اعمال شوند: ابتدا مکان یابی، سپس گیره.

Q2: چرا نیروی گیره باید همیشه به سمت سطوح قرار گیرد؟

اگر نیروی گیره به سمت سطوح مکان یابی به دور یا در زاویه ای نسبت به آن ها هدایت شود، می تواند قطعه را از مرجع های مبدأ خود بلند یا دور کند و خطاهای موقعیتی را ایجاد کند. نیرویی که به سمت مکان یاب ها هدایت می شود، قطعه را به درستی در زیر بارهای گیره و برش نگه می دارد.

Q3: یک سیستم مکان یاب نقطه صفر چه کاری انجام می دهد؟

یک سیستم مکان یاب نقطه صفر، یک مرجع دقیق تکرارپذیر بین میز ماشین و وسایل یا پالت فراهم می کند. این امکان حذف و نصب مجدد لامپ ها را با تکرارپذیری زیر میکرون فراهم می کند و زمان راه اندازی و تعویض را بدون از دست دادن دقت موقعیت به شدت کاهش می دهد.

Q4: آیا بستن بیش از حد می تواند به قطعه کار آسیب برساند؟

بله. نیروی بستن بیش از حد می تواند به صورت الاستیک یا پلاستیکی قطعه کار را در حین ماشینکاری تغییر شکل دهد. هنگامی که گیره ها آزاد می شوند، قطعه به عقب برگشته و ویژگی ها را خارج از تحمل باقی می گذارد. این امر به ویژه در مورد قطعات آلومینیومی، پلاستیکی یا کامپوزیت با دیواره نازک رایج است.

Q5: چند نقطه مکان برای محدود کردن کامل قطعه کار مورد نیاز است؟

دقیقاً 6 نقطه تعیین مکان برای محدود کردن تمام 6 درجه آزادی یک جسم صلب مورد نیاز است. اصل 3-2-1 اینها را در سه سطح مبنا توزیع می کند. با استفاده از تعداد کمتری، قسمت تحت محدودیت قرار می گیرد. استفاده بیشتر بدون تجزیه و تحلیل دقیق می تواند باعث ایجاد محدودیت بیش از حد و ناهماهنگی در نشستن شود.

Q6: آلودگی تراشه چگونه بر دقت مکان تأثیر می گذارد؟

حتی یک تراشه کوچک بین قطعه کار و سطح مکان یابی به عنوان یک شیار عمل می کند و موقعیت قطعه را تغییر می دهد. در کار با تلورانس محکم، یک تراشه 0.1 میلی متری روی یک مبنا اولیه می تواند یک قسمت را به اندازه کافی کج کند تا خطاهای زاویه ای قابل اندازه گیری در کل قطعه ایجاد کند. تمیز کردن مبدأ یا سیستم‌های تصفیه هوا از اقدامات پیشگیرانه ضروری هستند.