กระบวนการตัดเฉือนข้อศอกรูปทรง Z- - ความรู้

การวิเคราะห์กระบวนการได้ดำเนินการกับโครงสร้างเยื้องศูนย์กลางที่ไม่ปกติของข้อศอกบาลานซ์รูป Z- รวมถึงความยากในการตัดเฉือนเนื่องจากมีขนาดใหญ่ ความแม่นยำสูง และไม่สามารถจับยึดได้ มีการเสนอแผนการตัดเฉือนที่ได้มาตรฐาน ฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงแบบพิเศษได้รับการออกแบบมา ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดเฉือนหลายรุ่นและผลิตภัณฑ์จำนวนมาก การแก้ปัญหาความยากในการตัดเฉือนสูง คุณภาพไม่เสถียร และประสิทธิภาพการตัดเฉือนต่ำของข้อศอกบาลานซ์รูป Z-

การแนะนำ

ศอกบาลานซ์เป็นองค์ประกอบหลักของระบบกันสะเทือนของยานพาหนะพิเศษแบบตีนตะขาบ โดยทำงานร่วมกับองค์ประกอบยืดหยุ่น เช่น เพลาบิดและโช้คอัพ เพื่อให้การรองรับแบบยืดหยุ่นสำหรับตัวรถและล้อถนน [1] ข้อศอกของความสมดุลสามารถถ่ายโอนพลังงานกระแทกจำนวนมากที่เกิดจากการเคลื่อนที่ขึ้น-และ-ของล้อถนนไปยังเพลาบิด บัฟเฟอร์และดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือน ลดแรงกระแทกต่อตัวรถ ปรับปรุงความสะดวกสบายของผู้โดยสาร ลดความเสียหายของส่วนประกอบ และรับประกันความเสถียรและความคล่องตัวของยานพาหนะเมื่อขับขี่บนถนนที่ขรุขระ [2] ชุดประกอบข้อศอกบาลานซ์ทั่วไปประกอบด้วยเพลาร่อง ข้อศอกบาลานซ์ และเพลาล้อถนน ข้องอทรงตัว Z- เป็นข้องอสมดุลในตัวที่รวมองค์ประกอบทั้งสามเข้าด้วยกัน ศอกบาลานซ์ในตัวมีลักษณะเฉพาะของความคล่องตัวสูง ความน่าเชื่อถือสูง และน้ำหนักเบา และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะพิเศษสมัยใหม่ [3]. 02

การวิเคราะห์โครงสร้างและความท้าทายในการตัดเฉือนของข้องอบาลานซ์รูป Z-

โครงสร้างข้อศอกทรงตัว Z- ดังแสดงในรูปที่ 1 เป็นโครงสร้างเยื้องศูนย์ที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก ซึ่งต้องใช้อัตราการขจัดวัสดุสูง ความแม่นยำของขนาดและตำแหน่งสูง และรอบการตัดเฉือนที่ยาวนานด้วยกระบวนการมากมาย โดยเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์และการค้าต่างๆ รวมถึงเครื่องคว้านแนวนอน เครื่องกลึง CNC เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ เครื่องเจาะ และเครื่อง Wire EDM ในการผลิตครั้งก่อน พบปัญหามากมายในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ เช่น ขนาดความอดทนนอก-ของ-ขนาดความอดทนของวงกลมด้านนอกของเพลา การวางแนวที่ไม่ตรงระหว่างรูร่องฟันกับวงกลมด้านนอก การไม่-มีความขนานกันระหว่างแกนของเพลาขนาดใหญ่ (เพลาร่อง) และเพลาขนาดเล็ก (เพลาล้อรับน้ำหนัก) พื้นผิวที่ขรุขระต่ำกว่ามาตรฐาน รอบเวลาของกระบวนการที่ไม่สมดุล และประสิทธิภาพการตัดเฉือนต่ำ ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และกำหนดการส่งมอบ

03
โครงการกระบวนการ

กระบวนการตัดเฉือนข้อศอกรูปทรง Z-: การคว้านหยาบที่หน้าส่วนปลายและรูใน → การกลึงหยาบของเพลาขนาดใหญ่ → การกลึงหยาบของเพลาเล็ก → การคว้านขั้นสุดท้ายของหน้าปลายและรูใน → การกลึงขั้นสุดท้ายของเพลาขนาดใหญ่ → การกลึงขั้นสุดท้ายของเพลาเล็ก → การกัดรูปร่างด้านนอกและการเจาะ → การเจาะ (ร่อง EDM ลวด) สินค้าเปล่าเป็นการตีขึ้นรูป เมื่อทำการกัดหยาบและเก็บผิวละเอียดเพลาขนาดใหญ่และเล็ก จำเป็นต้องใช้ฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงแบบพิเศษพร้อมถ่วงน้ำหนัก ฟิกซ์เจอร์นี้จะรักษาสมดุลของแรงเหวี่ยงที่เกิดขึ้นระหว่างการหมุนชิ้นงาน ซึ่งช่วยลดการสั่นสะเทือนและเพิ่มความเร็วของแกนหมุน ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนผลิตภัณฑ์และความเร็วตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

04
กระบวนการตัดเฉือน

(1) การคว้านหยาบที่หน้าส่วนปลายและรูใน: ใช้เครื่องคว้านแนวนอน CNC แต่ละด้านเว้นระยะเผื่อไว้ 2 มม. สำหรับทั้งส่วนปลายและรูใน หน้าที่หลักของกระบวนการนี้คือการกำจัดวัสดุจำนวนมากออกอย่างรวดเร็ว และสร้างรูตรงกลางกระบวนการสำหรับ-เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่กลึงหยาบของเพลาขนาดใหญ่และเล็ก เครื่องคว้านแนวนอน CNC มีโต๊ะทำงานหมุนได้ 360 องศา ช่วยให้สามารถตัดเฉือนอเนกประสงค์ในระนาบ XOY ได้ในการตั้งค่าครั้งเดียว สามารถตัดเฉือนผิวหน้าสี่ด้านและรูในในคราวเดียวได้ เพื่อให้แน่ใจว่ารูตรงกลางกระบวนการที่ปลายทั้งสองของเพลาใหญ่และเล็กเป็นแบบโคแอกเชียล และเส้นกึ่งกลางของเพลาใหญ่และเล็กขนานกัน การคว้านหยาบที่หน้าส่วนปลายและรูในจะแสดงในรูปที่ 2 โดยเส้นทึบหนาแสดงถึงพื้นผิวที่ตัดเฉือน

รูปที่ 2 การคว้านหยาบที่หน้าส่วนปลายและรูใน

(2) การกลึงหยาบของเพลาขนาดใหญ่: การตัดเฉือนจะดำเนินการบนเครื่องกลึง CNC โดยเว้นระยะเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกแต่ละด้านไว้ 1.5 มม. หน้าที่หลักของกระบวนการนี้คือการขจัดวัสดุจำนวนมากออกอย่างรวดเร็ว และสร้างข้อมูลอ้างอิงกระบวนการสำหรับการคว้านเก็บผิวละเอียดที่หน้าส่วนปลายและรูใน เนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงของข้อศอกสมดุลรูปร่าง Z- จะเลื่อนจากจุดศูนย์กลางการหมุนในระหว่างการกลึง จึงจำเป็นต้องใช้ฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึงแบบพิเศษที่มีน้ำหนักถ่วงเพื่อสร้างสมดุลของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ ลดการสั่นสะเทือน และเพิ่มความเร็วของแกนหมุน การกลึงหยาบของเพลาขนาดใหญ่แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 การกลึงหยาบของเพลาขนาดใหญ่

(3) การกลึงหยาบของเพลาขนาดเล็ก: การตัดเฉือนจะดำเนินการบนเครื่องกลึง CNC โดยเว้นระยะห่าง 1.5 มม. ที่แต่ละด้านของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและส่วนปลาย หน้าที่หลักของกระบวนการนี้คือการขจัดวัสดุจำนวนมากออกอย่างรวดเร็ว และคลายความเครียดจากการตัดเฉือน การกลึงหยาบของเพลาเล็กจะแสดงในรูปที่ 4 หลังจากการกลึงหยาบ เพลาใหญ่และเล็กจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกสม่ำเสมอ แคลมป์รูปทรง AV- ใช้เพื่อการเก็บผิวละเอียดที่มั่นคงยิ่งขึ้นระหว่างการคว้านเก็บผิวละเอียด

รูปที่ 4 การกลึงหยาบของเพลาเล็ก

(4) การคว้านขั้นสุดท้ายที่หน้าส่วนปลายและรูใน: ดำเนินการโดยใช้เครื่องคว้านแนวนอน CNC โดยมีการกลึงหยาบของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลาขนาดใหญ่เป็น Datum กระบวนการและ Datuming Datum หน้าที่หลักของกระบวนการนี้คือการตัดเฉือนผิวหน้าทั้งสี่ด้านและรูในของผลิตภัณฑ์ให้ได้ขนาดที่เสร็จแล้ว ทำให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติและความขรุขระของพื้นผิว ในขณะเดียวกันก็สร้างการลบมุมสำหรับการกลึงขั้นสุดท้ายของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลาขนาดใหญ่และเล็ก การคว้านเก็บผิวละเอียดของผิวหน้าส่วนปลายและรูในจะแสดงไว้ในรูปที่ 5 โดยที่เส้นทึบหนาแสดงถึงพื้นผิวที่ถูกตัดเฉือนในกระบวนการนี้

รูปภาพ 5 การคว้านขั้นสุดท้ายของหน้าส่วนปลายและรูใน

(5) การกลึงขั้นสุดท้ายของเพลาขนาดใหญ่: ทำได้โดยใช้เครื่องกลึง CNC โดยกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกให้เป็นขนาดที่เสร็จแล้ว เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติ ความแม่นยำทางเรขาคณิต และความขรุขระของพื้นผิว กระบวนการนี้ใช้การลบมุมที่สร้างขึ้นระหว่างการคว้านขั้นสุดท้ายของรูด้านในเป็นข้อมูลการจับยึด เพื่อให้มั่นใจถึงความร่วมแกนของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและรูในของเพลาขนาดใหญ่ การกลึงขั้นสุดท้ายของเพลาขนาดใหญ่แสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 การกลึงเพลาหลักอย่างแม่นยำ

(6) การกลึงเพลาขนาดเล็กอย่างแม่นยำ: การใช้เครื่องกลึง CNC เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะถูกกลึงให้เป็นขนาดที่เสร็จแล้ว ทำให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติ ความแม่นยำทางเรขาคณิต และความขรุขระของพื้นผิว กระบวนการนี้ใช้การลบมุมที่เกิดขึ้นระหว่างการคว้านรูด้านในอย่างแม่นยำเพื่อเป็นตัวจับยึดและการอ้างอิงตำแหน่ง เพื่อให้มั่นใจถึงความเป็นแกนร่วมของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลาเล็กและรูใน ตลอดจนความขนานของเส้นกึ่งกลางของเพลาเล็กและเพลาหลัก การกลึงที่แม่นยำของเพลาขนาดเล็กจะแสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7 การกลึงเพลาเล็กอย่างแม่นยำ

(7) การกัดรูปร่างด้านนอกและการเจาะ: การใช้เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แนวตั้ง รูปร่างด้านนอกของผลิตภัณฑ์จะถูกกลึงไปยังตำแหน่งที่ต้องการ และเจาะรูเดือย การกัดรูปร่างภายนอกและการเจาะจะแสดงในรูปที่ 8 โดยที่เส้นทึบหนาแสดงถึงพื้นผิวที่ถูกกลึงในกระบวนการนี้

รูปที่ 8 การกัดรูปร่างภายนอกและการเจาะ

(8) การเจาะร่องสลัก (wire EDM spline): เมื่อชุดผลิตภัณฑ์มีขนาดใหญ่ โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะดำเนินการโดยใช้เครื่องเจาะพร้อมเครื่องมือเจาะ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการผลิตและความสม่ำเสมอของขนาดรูร่อง เมื่อไม่มีการเจาะและขนาดแบตช์มีขนาดเล็ก กระบวนการนี้สามารถทำได้โดยใช้เครื่อง EDM แบบลวด เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลาหลักทำหน้าที่เป็นตัวจับยึดและการอ้างอิงตำแหน่ง เพื่อให้มั่นใจถึงความเป็นแกนร่วมของรูร่องฟันกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลาหลัก เส้นโค้งแบบเจาะ (ลวด-เส้นโค้ง EDM) จะแสดงอยู่ในรูปที่ 9 โดยที่เส้นทึบหนาแสดงถึงพื้นผิวที่ถูกกลึงในกระบวนการนี้

รูปที่ 9: ร่องฟันแบบเจาะ (ร่องฟันแบบลวด- EDM)

ณ จุดนี้ ผลิตภัณฑ์ข้องอทรงตัว Z- ได้เสร็จสิ้นกระบวนการตัดเฉือนทั้งหมดแล้ว กระบวนการต่อมา ได้แก่ การตรวจจับข้อบกพร่องและการรักษาพื้นผิว

ฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงเฉพาะ

อุปกรณ์จับยึดเครื่องกลึงเฉพาะประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น หน้าแปลน แชสซี ตัวรองรับ ศูนย์กลาง น้ำหนักถ่วง และสลักเกลียวยึด [4, 5]

หน้าแปลนทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบเชื่อมต่อระหว่างเครื่องกลึงและฟิกซ์เจอร์ โดยทั่วไปจะใช้หน้าแปลนมาตรฐาน ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับสปินเดิลของเครื่องกลึง CNC ผ่านรูเรียว และปลายอีกด้านเชื่อมต่อกับแชสซีผ่านปุ่มกำหนดตำแหน่ง เพื่อให้แน่ใจว่าศูนย์กลางการหมุนของฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงอยู่ในแนวเดียวกับสปินเดิลของเครื่องกลึง

แชสซีซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานของส่วนจับยึดเครื่องกลึง มีร่องวงกลมยาว มีตัวรองรับและตุ้มน้ำหนักสองตัวติดอยู่ และการกระจายมวลสาม-จุดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการหมุนชิ้นงานจะราบรื่นขึ้นในระหว่างการตัดเฉือน ลดการสั่นสะเทือน และปรับปรุงความแม่นยำของทรงกระบอกภายนอกและคุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์

ตัวรองรับซึ่งเชื่อมเข้ากับโครงเครื่องยังมีร่องวงกลมยาวซึ่งมีขนาดตรงกับร่องของโครงเครื่องอีกด้วย ร่องนี้มีจุดประสงค์สองประการ: ลดน้ำหนักโดยรวมของฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึง และป้องกันการรบกวนระหว่างแกนที่ไม่ใช่-ของบาลานซ์ข้อศอกรูป Z- และฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึง มีสลักเกลียวยึดหลายชุดอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของร่องเพื่อยึดแกนที่ไม่ใช่-การตัดเฉือนของข้อศอกบาลานซ์รูป Z- การออกแบบร่องวงกลมที่ยาวช่วยให้สามารถตัดเฉือนข้อศอกบาลานซ์รูปทรง Z- ในขนาดและรุ่นต่างๆ ได้โดยใช้ฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึงนี้ เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันการใช้งานอเนกประสงค์-

ตัวหยุดการวางตำแหน่งตรงกลางและตัวรองรับได้รับการติดตั้งเข้าด้วยกันและเชื่อมเข้ากับตัวรองรับ ในระหว่างการตัดเฉือน ศูนย์กลางและส่วนท้ายของเครื่องกลึงจะรองรับปลายทั้งสองด้านของแกนการตัดเฉือนของข้อศอกสมดุลรูปร่าง Z- ตามลำดับ เพื่อให้ได้การกำหนดค่าการจับยึดที่กึ่งกลาง-สองเท่า เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวกรวยกำหนดตำแหน่งของศูนย์กลางอยู่โคแอกเชียลกับสปินเดิลของเครื่องกลึง พื้นผิวกรวยกำหนดตำแหน่งของศูนย์กลางจะต้องมีความแม่นยำ-กลึงบนเครื่องกลึงหลังจากเชื่อมฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึงเข้าด้วยกันแล้ว เครื่องถ่วงประกอบด้วยแผ่นถ่วงน้ำหนักรูปพัด-หลายแผ่น จำนวนของแผ่นถ่วงสามารถปรับได้เพื่อให้สมดุลของแรงเหวี่ยงที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดเฉือนข้อศอกบาลานซ์รูป Z- รุ่นต่างๆ ตุ้มน้ำหนักทั้งสองมีการกระจายเท่าๆ กันที่ 120 องศาไปยังจุดศูนย์ถ่วงของส่วนรองรับ จึงมั่นใจได้ถึงความสมดุลแบบไดนามิกในระหว่างการตัดเฉือนผลิตภัณฑ์

เพื่อรองรับการตัดเฉือนข้อศอกบาลานซ์รูป Z- ที่มีขนาดต่างกัน จึงมีการติดตั้งสลักเกลียวหลายชุดไว้ที่ทั้งสองด้านของร่องวงรียาวของตัวรองรับ ตำแหน่งการจับยึดของสลักเกลียวยึดจะแสดงในรูปที่ 10 เส้นกึ่งกลางของสลักเกลียวยึดแต่ละชุดสูงกว่าระยะห่าง H ระหว่างศูนย์กลางวงกลมด้านนอกของแกนที่ไม่ได้-กลึงของข้อศอกบาลานซ์รูป Z- วิธีการจับยึดนี้ช่วยให้แน่ใจว่าแรงจับยึดของสลักเกลียวยึดบนข้อศอกบาลานซ์รูป Z- อยู่ตรงข้ามกับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ ซึ่งช่วยลดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่เกิดขึ้นเมื่อชิ้นงานหมุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ สถานะการจับยึดสำหรับการตัดเฉือนเพลาขนาดเล็กและเพลาขนาดใหญ่แสดงไว้ในรูปที่ 11 และ 12 ตามลำดับ

รูปที่ 10 แผนผังของตำแหน่งการยึดสลักเกลียว

รูปที่ 11 สถานะการหนีบเมื่อตัดเฉือนเพลาขนาดเล็ก

รูปที่ 12 สถานะการหนีบเมื่อตัดเฉือนเพลาขนาดใหญ่

การตรวจสอบผลลัพธ์การตัดเฉือน

ปัจจุบัน กระบวนการตัดเฉือนข้องอทรงตัว Z- และฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงเฉพาะนี้ได้ถูกนำไปใช้กับสายการผลิตมานานกว่าหนึ่งปีแล้ว ผลิตภัณฑ์ข้อต่องอทรง Z- หลายรุ่นและจำนวนมากจำนวนมากได้รับการประมวลผลโดยใช้กระบวนการนี้ ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้ และเพิ่มประสิทธิภาพการตัดเฉือนอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้จะตรวจสอบความเป็นไปได้และประสิทธิผลของกระบวนการและฟิกซ์เจอร์ของเครื่องกลึงโดยเฉพาะได้อย่างสมบูรณ์ รูปถ่ายของขั้นตอนการตัดเฉือนบางส่วนของข้อศอกบาลานซ์รูป Z- จะแสดงอยู่ในรูปที่ 13

a) การคว้านหยาบที่หน้าส่วนปลายและรูใน

b) การหมุนเพลาหลักอย่างหยาบ

c) การคว้านขั้นสุดท้ายที่หน้าส่วนปลายและรูใน

รูปที่ 13: ภาพถ่ายจริงของกระบวนการตัดเฉือนของข้อศอกบาลานซ์รูป Z-

07
บทสรุป

กระบวนการตัดเฉือนและฟิกซ์เจอร์เครื่องกลึงพิเศษสำหรับข้อต่องอรูปตัว Z- ที่เสนอในบทความนี้ สามารถใช้ได้กับการตัดเฉือนผลิตภัณฑ์ข้อต่องอรูปตัว Z- รุ่นต่างๆ โดยไม่คำนึงถึงวัสดุของผลิตภัณฑ์หรือประเภทที่ว่างเปล่า โดยให้กระบวนการที่สมบูรณ์และวิธีการจับยึดสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ แก้ปัญหาความยากในการตัดเฉือนสูง ไม่สามารถจับยึดได้ คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไม่เสถียร และประสิทธิภาพการตัดเฉือนต่ำที่เกิดจากโครงสร้างเยื้องศูนย์กลางที่ผิดปกติ ขนาดใหญ่ น้ำหนักหนัก และความต้องการความแม่นยำสูงของข้อศอกบาลานซ์รูป Z- การตรวจสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่ากระบวนการตัดเฉือนนี้สามารถรับประกันได้ว่าผลิตภัณฑ์ข้องอสมดุลรูปทรง Z- ตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการออกแบบ ลดความยากในการตัดเฉือน และปรับปรุงคุณภาพความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการตัดเฉือน