Poglobljena analiza in optimizacija podatkovnih točk in vpenjalnih elementov za obdelovalne centre
Povzetek: Ta članek podrobno obravnava zahteve in načela glede referenčne točke mesta obdelave v obdelovalnih centrih, kot tudi ustrezno znanje o vpenjalih, vključno z osnovnimi zahtevami, pogostimi tipi in načeli izbire vpenjal. Temeljito raziskuje pomen in medsebojne odnose teh dejavnikov v procesu obdelave v obdelovalnih centrih, s ciljem zagotoviti celovito in poglobljeno teoretično osnovo ter praktične smernice za strokovnjake in ustrezne izvajalce na področju mehanske obdelave, da bi dosegli optimizacijo in izboljšanje natančnosti, učinkovitosti in kakovosti obdelave.
I. Uvod
Obdelovalni centri kot vrsta visoko natančne in visoko učinkovite avtomatizirane obdelovalne opreme zavzemajo izjemno pomembno mesto v sodobni strojni industriji. Obdelovalni proces vključuje številne kompleksne člene, izbira referenčne točke mesta obdelave in določitev vpenjal pa sta med ključnimi elementi. Razumna referenčna točka mesta lahko zagotovi natančen položaj obdelovanca med obdelovalnim procesom in zagotovi natančno izhodišče za nadaljnje rezalne operacije; ustrezna vpenjalna naprava lahko stabilno drži obdelovanec, kar zagotavlja nemoten potek obdelovalnega procesa in do neke mere vpliva na natančnost obdelave in učinkovitost proizvodnje. Zato so poglobljene raziskave referenčne točke mesta obdelave in vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih velikega teoretičnega in praktičnega pomena.
Obdelovalni centri kot vrsta visoko natančne in visoko učinkovite avtomatizirane obdelovalne opreme zavzemajo izjemno pomembno mesto v sodobni strojni industriji. Obdelovalni proces vključuje številne kompleksne člene, izbira referenčne točke mesta obdelave in določitev vpenjal pa sta med ključnimi elementi. Razumna referenčna točka mesta lahko zagotovi natančen položaj obdelovanca med obdelovalnim procesom in zagotovi natančno izhodišče za nadaljnje rezalne operacije; ustrezna vpenjalna naprava lahko stabilno drži obdelovanec, kar zagotavlja nemoten potek obdelovalnega procesa in do neke mere vpliva na natančnost obdelave in učinkovitost proizvodnje. Zato so poglobljene raziskave referenčne točke mesta obdelave in vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih velikega teoretičnega in praktičnega pomena.
II. Zahteve in načela za izbiro referenčnih točk v obdelovalnih centrih
(A) Tri osnovne zahteve za izbiro referenčne točke
1. Natančna lokacija in priročna, zanesljiva namestitev
Natančna lokacija je glavni pogoj za zagotavljanje natančnosti obdelave. Referenčna površina mora imeti zadostno natančnost in stabilnost, da natančno določi položaj obdelovanca v koordinatnem sistemu obdelovalnega centra. Na primer, če pri rezkanju ravnine obstaja velika napaka ravnosti na referenčni površini lokacije, bo to povzročilo odstopanje med obdelano ravnino in konstrukcijskimi zahtevami.
Priročno in zanesljivo vpenjanje je povezano z učinkovitostjo in varnostjo obdelave. Način vpenjanja vpenjalne naprave in obdelovanca mora biti preprost in enostaven za uporabo, kar omogoča hitro namestitev obdelovanca na delovno mizo obdelovalnega centra in zagotavlja, da se obdelovanec med obdelavo ne bo premaknil ali zrahljal. Na primer, z uporabo ustrezne vpenjalne sile in izbiro ustreznih vpenjalnih točk se je mogoče izogniti deformaciji obdelovanca zaradi prekomerne vpenjalne sile, prav tako pa se lahko prepreči tudi premikanje obdelovanca med obdelavo zaradi nezadostne vpenjalne sile.
Natančna lokacija je glavni pogoj za zagotavljanje natančnosti obdelave. Referenčna površina mora imeti zadostno natančnost in stabilnost, da natančno določi položaj obdelovanca v koordinatnem sistemu obdelovalnega centra. Na primer, če pri rezkanju ravnine obstaja velika napaka ravnosti na referenčni površini lokacije, bo to povzročilo odstopanje med obdelano ravnino in konstrukcijskimi zahtevami.
Priročno in zanesljivo vpenjanje je povezano z učinkovitostjo in varnostjo obdelave. Način vpenjanja vpenjalne naprave in obdelovanca mora biti preprost in enostaven za uporabo, kar omogoča hitro namestitev obdelovanca na delovno mizo obdelovalnega centra in zagotavlja, da se obdelovanec med obdelavo ne bo premaknil ali zrahljal. Na primer, z uporabo ustrezne vpenjalne sile in izbiro ustreznih vpenjalnih točk se je mogoče izogniti deformaciji obdelovanca zaradi prekomerne vpenjalne sile, prav tako pa se lahko prepreči tudi premikanje obdelovanca med obdelavo zaradi nezadostne vpenjalne sile.
2. Preprost izračun dimenzij
Pri izračunu dimenzij različnih obdelovalnih delov na podlagi določenega referenčnega elementa mora biti postopek izračuna čim bolj preprost. To lahko zmanjša računske napake med programiranjem in obdelavo ter s tem izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, če izbrani referenčni element olajša izračun koordinatnih dimenzij vsake luknje, lahko to zmanjša kompleksnost izračunov pri numeričnem krmiljenju in zmanjša verjetnost napak.
Pri izračunu dimenzij različnih obdelovalnih delov na podlagi določenega referenčnega elementa mora biti postopek izračuna čim bolj preprost. To lahko zmanjša računske napake med programiranjem in obdelavo ter s tem izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, če izbrani referenčni element olajša izračun koordinatnih dimenzij vsake luknje, lahko to zmanjša kompleksnost izračunov pri numeričnem krmiljenju in zmanjša verjetnost napak.
3. Zagotavljanje natančnosti obdelave
Natančnost obdelave je pomemben kazalnik za merjenje kakovosti obdelave, vključno z dimenzijsko natančnostjo, natančnostjo oblike in natančnostjo položaja. Izbira referenčne točke mora omogočati učinkovito obvladovanje napak pri obdelavi, tako da obdelovanec izpolnjuje zahteve konstrukcijske risbe. Na primer, pri struženju delov, podobnih gredi, lahko izbira središčne črte gredi kot referenčne točke lokacije bolje zagotovi valjastost gredi in soosnost med različnimi deli gredi.
Natančnost obdelave je pomemben kazalnik za merjenje kakovosti obdelave, vključno z dimenzijsko natančnostjo, natančnostjo oblike in natančnostjo položaja. Izbira referenčne točke mora omogočati učinkovito obvladovanje napak pri obdelavi, tako da obdelovanec izpolnjuje zahteve konstrukcijske risbe. Na primer, pri struženju delov, podobnih gredi, lahko izbira središčne črte gredi kot referenčne točke lokacije bolje zagotovi valjastost gredi in soosnost med različnimi deli gredi.
(B) Šest načel za izbiro lokacijskega referenčnega sistema
1. Poskusite izbrati referenčno točko zasnove kot referenčno točko lokacije
Referenčna točka za načrtovanje je izhodišče za določanje drugih dimenzij in oblik pri načrtovanju dela. Izbira referenčne točke za načrtovanje kot referenčne točke lokacije lahko neposredno zagotovi zahteve glede natančnosti konstrukcijskih dimenzij in zmanjša napako zaradi neusklajenosti referenčnih točk. Na primer, če je referenčna točka za načrtovanje pri obdelavi dela v obliki škatle spodnja površina in dve stranski površini škatle, potem lahko uporaba teh površin kot referenčne točke lokacije med postopkom obdelave priročno zagotovi, da je natančnost položaja med luknjami v škatli skladna z zahtevami za načrtovanje.
Referenčna točka za načrtovanje je izhodišče za določanje drugih dimenzij in oblik pri načrtovanju dela. Izbira referenčne točke za načrtovanje kot referenčne točke lokacije lahko neposredno zagotovi zahteve glede natančnosti konstrukcijskih dimenzij in zmanjša napako zaradi neusklajenosti referenčnih točk. Na primer, če je referenčna točka za načrtovanje pri obdelavi dela v obliki škatle spodnja površina in dve stranski površini škatle, potem lahko uporaba teh površin kot referenčne točke lokacije med postopkom obdelave priročno zagotovi, da je natančnost položaja med luknjami v škatli skladna z zahtevami za načrtovanje.
2. Kadar lokacijskega datuma in projektnega datuma ni mogoče poenotiti, je treba lokacijsko napako strogo nadzorovati, da se zagotovi natančnost obdelave.
Kadar zaradi strukture obdelovanca ali postopka obdelave itd. ni mogoče uporabiti konstrukcijskega referenčnega podatka kot referenčnega podatka lokacije, je treba natančno analizirati in nadzorovati napako lokacije. Napaka lokacije vključuje napako neporavnanosti podatka in napako premika podatka. Na primer, pri obdelavi dela kompleksne oblike je morda treba najprej obdelati pomožno referenčno površino. V tem primeru je treba z razumno zasnovo vpenjal in metodami lociranja nadzorovati napako lokacije znotraj dovoljenega območja, da se zagotovi natančnost obdelave. Za zmanjšanje napake lokacije se lahko uporabijo metode, kot sta izboljšanje natančnosti lokacijskih elementov in optimizacija postavitve lokacije.
Kadar zaradi strukture obdelovanca ali postopka obdelave itd. ni mogoče uporabiti konstrukcijskega referenčnega podatka kot referenčnega podatka lokacije, je treba natančno analizirati in nadzorovati napako lokacije. Napaka lokacije vključuje napako neporavnanosti podatka in napako premika podatka. Na primer, pri obdelavi dela kompleksne oblike je morda treba najprej obdelati pomožno referenčno površino. V tem primeru je treba z razumno zasnovo vpenjal in metodami lociranja nadzorovati napako lokacije znotraj dovoljenega območja, da se zagotovi natančnost obdelave. Za zmanjšanje napake lokacije se lahko uporabijo metode, kot sta izboljšanje natančnosti lokacijskih elementov in optimizacija postavitve lokacije.
3. Ko je treba obdelovanec vpeti in obdelati več kot dvakrat, mora izbrana referenčna točka omogočati obdelavo vseh ključnih delov natančnosti na enem mestu in lokaciji.
Pri obdelovancih, ki jih je treba vpeti večkrat, če je referenčna točka za vsako vpenjalno napravo nedosledna, se bodo pojavile kumulativne napake, ki bodo vplivale na splošno natančnost obdelovanca. Zato je treba izbrati ustrezno referenčno točko, da se v eni vpenjalni napravi čim bolj zaključi obdelava vseh ključnih delov z natančnostjo. Na primer, pri obdelavi dela z več stranskimi površinami in sistemi lukenj se lahko kot referenčna točka za eno vpenjalno napravo uporabi glavna ravnina in dve luknji, da se zaključi obdelava večine ključnih lukenj in ravnin, nato pa se lahko izvede obdelava drugih sekundarnih delov, kar lahko zmanjša izgubo natančnosti zaradi več vpenjalnih naprav.
Pri obdelovancih, ki jih je treba vpeti večkrat, če je referenčna točka za vsako vpenjalno napravo nedosledna, se bodo pojavile kumulativne napake, ki bodo vplivale na splošno natančnost obdelovanca. Zato je treba izbrati ustrezno referenčno točko, da se v eni vpenjalni napravi čim bolj zaključi obdelava vseh ključnih delov z natančnostjo. Na primer, pri obdelavi dela z več stranskimi površinami in sistemi lukenj se lahko kot referenčna točka za eno vpenjalno napravo uporabi glavna ravnina in dve luknji, da se zaključi obdelava večine ključnih lukenj in ravnin, nato pa se lahko izvede obdelava drugih sekundarnih delov, kar lahko zmanjša izgubo natančnosti zaradi več vpenjalnih naprav.
4. Izbrani referenčni podatek mora zagotoviti dokončanje čim več obdelovalnih vsebin
To lahko zmanjša število vpenjalnih naprav in izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi vrtečega se dela telesa lahko izbira njegove zunanje valjaste površine kot referenčne točke lokacije izvede različne obdelovalne operacije, kot so struženje zunanjega kroga, obdelava navojev in rezkanje utorov, v eni vpenjalni napravi, s čimer se izognemo izgubi časa in zmanjšanju natančnosti, ki ju povzroča več vpenjalnih naprav.
To lahko zmanjša število vpenjalnih naprav in izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi vrtečega se dela telesa lahko izbira njegove zunanje valjaste površine kot referenčne točke lokacije izvede različne obdelovalne operacije, kot so struženje zunanjega kroga, obdelava navojev in rezkanje utorov, v eni vpenjalni napravi, s čimer se izognemo izgubi časa in zmanjšanju natančnosti, ki ju povzroča več vpenjalnih naprav.
5. Pri serijski obdelavi mora biti referenčna točka lokacije obdelovanca čim bolj skladna z referenčno točko nastavitve orodja za določitev koordinatnega sistema obdelovanca.
Pri serijski proizvodnji je vzpostavitev koordinatnega sistema obdelovanca ključnega pomena za zagotavljanje doslednosti obdelave. Če je referenčna točka lokacije skladna z referenčno točko nastavitve orodja, se lahko programiranje in nastavitev orodja poenostavijo ter zmanjšajo napake, ki jih povzroča pretvorba referenčnih točk. Na primer, pri obdelavi serije enakih ploščatih delov se lahko spodnji levi kot dela postavi na fiksno mesto na delovni mizi obdelovalnega stroja in ta točka se lahko uporabi kot referenčna točka nastavitve orodja za določitev koordinatnega sistema obdelovanca. Na ta način je treba pri obdelavi vsakega dela upoštevati le iste parametre programa in nastavitve orodja, kar izboljša učinkovitost proizvodnje in stabilnost natančnosti obdelave.
Pri serijski proizvodnji je vzpostavitev koordinatnega sistema obdelovanca ključnega pomena za zagotavljanje doslednosti obdelave. Če je referenčna točka lokacije skladna z referenčno točko nastavitve orodja, se lahko programiranje in nastavitev orodja poenostavijo ter zmanjšajo napake, ki jih povzroča pretvorba referenčnih točk. Na primer, pri obdelavi serije enakih ploščatih delov se lahko spodnji levi kot dela postavi na fiksno mesto na delovni mizi obdelovalnega stroja in ta točka se lahko uporabi kot referenčna točka nastavitve orodja za določitev koordinatnega sistema obdelovanca. Na ta način je treba pri obdelavi vsakega dela upoštevati le iste parametre programa in nastavitve orodja, kar izboljša učinkovitost proizvodnje in stabilnost natančnosti obdelave.
6. Ko je potrebnih več vpenjalnih naprav, mora biti referenčna vrednost pred in po uporabi enaka.
Ne glede na to, ali gre za grobo ali fino obdelavo, lahko uporaba dosledne referenčne točke med več vpenjali zagotovi razmerje med natančnostjo položaja med različnimi fazami obdelave. Na primer, pri obdelavi velikega kosa kalupa, od grobe do fine obdelave, lahko vedno uporaba ločilne površine in lociranja lukenj kalupa kot referenčne točke poenoti tolerance med različnimi obdelovalnimi operacijami, s čimer se izognemo vplivu na natančnost in kakovost površine kalupa, ki ga povzročajo neenakomerne tolerance obdelave zaradi sprememb referenčnih točk.
Ne glede na to, ali gre za grobo ali fino obdelavo, lahko uporaba dosledne referenčne točke med več vpenjali zagotovi razmerje med natančnostjo položaja med različnimi fazami obdelave. Na primer, pri obdelavi velikega kosa kalupa, od grobe do fine obdelave, lahko vedno uporaba ločilne površine in lociranja lukenj kalupa kot referenčne točke poenoti tolerance med različnimi obdelovalnimi operacijami, s čimer se izognemo vplivu na natančnost in kakovost površine kalupa, ki ga povzročajo neenakomerne tolerance obdelave zaradi sprememb referenčnih točk.
III. Določanje vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih
(A) Osnovne zahteve za vpenjala
1. Vpenjalni mehanizem ne sme vplivati na podajanje, obdelovalno območje pa mora biti odprto
Pri načrtovanju vpenjalnega mehanizma vpenjalne naprave se je treba izogibati motenju poti podajanja rezalnega orodja. Na primer, pri rezkanju z vertikalnim obdelovalnim centrom vpenjalni vijaki, pritisne plošče itd. vpenjalne naprave ne smejo blokirati poti gibanja rezkalnika. Hkrati mora biti območje obdelave čim bolj odprto, da se lahko rezalno orodje gladko približa obdelovancu za rezanje. Pri nekaterih obdelovancih s kompleksno notranjo strukturo, kot so deli z globokimi votlinami ali majhnimi luknjami, mora zasnova vpenjalne naprave zagotoviti, da lahko rezalno orodje doseže območje obdelave, s čimer se prepreči situacija, ko obdelava zaradi blokiranja vpenjalne naprave ni mogoča.
Pri načrtovanju vpenjalnega mehanizma vpenjalne naprave se je treba izogibati motenju poti podajanja rezalnega orodja. Na primer, pri rezkanju z vertikalnim obdelovalnim centrom vpenjalni vijaki, pritisne plošče itd. vpenjalne naprave ne smejo blokirati poti gibanja rezkalnika. Hkrati mora biti območje obdelave čim bolj odprto, da se lahko rezalno orodje gladko približa obdelovancu za rezanje. Pri nekaterih obdelovancih s kompleksno notranjo strukturo, kot so deli z globokimi votlinami ali majhnimi luknjami, mora zasnova vpenjalne naprave zagotoviti, da lahko rezalno orodje doseže območje obdelave, s čimer se prepreči situacija, ko obdelava zaradi blokiranja vpenjalne naprave ni mogoča.
2. Vpenjalo mora biti sposobno doseči usmerjeno namestitev na obdelovalni stroj
Vpenjalo mora biti sposobno natančno pozicionirati in namestiti na delovno mizo obdelovalnega centra, da se zagotovi pravilen položaj obdelovanca glede na koordinatne osi obdelovalnega stroja. Običajno se za doseganje usmerjene namestitve vpenjala uporabljajo lokacijski ključi, lokacijski zatiči in drugi lokacijski elementi, ki sodelujejo z utori v obliki črke T ali lokacijskimi luknjami na delovni mizi obdelovalnega stroja. Na primer, pri obdelavi škatlastih delov z vodoravnim obdelovalnim centrom se lokacijski ključ na dnu vpenjala uporablja za sodelovanje z utori v obliki črke T na delovni mizi obdelovalnega stroja za določitev položaja vpenjala v smeri osi X, nato pa se drugi lokacijski elementi uporabljajo za določitev položajev v smeri osi Y in osi Z, s čimer se zagotovi pravilna namestitev obdelovanca na obdelovalni stroj.
Vpenjalo mora biti sposobno natančno pozicionirati in namestiti na delovno mizo obdelovalnega centra, da se zagotovi pravilen položaj obdelovanca glede na koordinatne osi obdelovalnega stroja. Običajno se za doseganje usmerjene namestitve vpenjala uporabljajo lokacijski ključi, lokacijski zatiči in drugi lokacijski elementi, ki sodelujejo z utori v obliki črke T ali lokacijskimi luknjami na delovni mizi obdelovalnega stroja. Na primer, pri obdelavi škatlastih delov z vodoravnim obdelovalnim centrom se lokacijski ključ na dnu vpenjala uporablja za sodelovanje z utori v obliki črke T na delovni mizi obdelovalnega stroja za določitev položaja vpenjala v smeri osi X, nato pa se drugi lokacijski elementi uporabljajo za določitev položajev v smeri osi Y in osi Z, s čimer se zagotovi pravilna namestitev obdelovanca na obdelovalni stroj.
3. Togost in stabilnost vpenjala morata biti dobra
Med postopkom obdelave mora vpenjalo prenašati delovanje rezalnih sil, vpenjalnih sil in drugih sil. Če togost vpenjala ni zadostna, se bo pod vplivom teh sil deformiralo, kar bo povzročilo zmanjšanje natančnosti obdelave obdelovanca. Na primer, pri izvajanju visokohitrostnega rezkanja je rezalna sila relativno velika. Če togost vpenjala ni zadostna, bo obdelovanec med obdelavo vibriral, kar bo vplivalo na kakovost površine in dimenzijsko natančnost obdelave. Zato mora biti vpenjalo izdelano iz materialov z zadostno trdnostjo in togostjo, njegova konstrukcija pa mora biti razumno zasnovana, na primer z dodajanjem ojačitev in uporabo debelostenskih struktur, da se izboljša njegova togost in stabilnost.
Med postopkom obdelave mora vpenjalo prenašati delovanje rezalnih sil, vpenjalnih sil in drugih sil. Če togost vpenjala ni zadostna, se bo pod vplivom teh sil deformiralo, kar bo povzročilo zmanjšanje natančnosti obdelave obdelovanca. Na primer, pri izvajanju visokohitrostnega rezkanja je rezalna sila relativno velika. Če togost vpenjala ni zadostna, bo obdelovanec med obdelavo vibriral, kar bo vplivalo na kakovost površine in dimenzijsko natančnost obdelave. Zato mora biti vpenjalo izdelano iz materialov z zadostno trdnostjo in togostjo, njegova konstrukcija pa mora biti razumno zasnovana, na primer z dodajanjem ojačitev in uporabo debelostenskih struktur, da se izboljša njegova togost in stabilnost.
(B) Pogoste vrste napeljav
1. Splošni sestavni deli
Splošna vpenjala, kot so primeži, delilne glave in vpenjalne glave, imajo široko uporabnost. Primeži se lahko uporabljajo za vpenjanje različnih majhnih delov pravilnih oblik, kot so kvadri in valji, in se pogosto uporabljajo pri rezkanju, vrtanju in drugih obdelavah. Delilne glave se lahko uporabljajo za indeksno obdelavo obdelovancev. Na primer, pri obdelavi delov z enakomernimi obodnimi značilnostmi lahko delilna glava natančno nadzoruje kot vrtenja obdelovanca za doseganje večpostajalne obdelave. Vpenjalne glave se uporabljajo predvsem za vpenjanje vrtečih se delov telesa. Na primer, pri struženju lahko tričeljustne vpenjalne glave hitro vpnejo dele v obliki gredi in se samodejno centrirajo, kar je priročno za obdelavo.
Splošna vpenjala, kot so primeži, delilne glave in vpenjalne glave, imajo široko uporabnost. Primeži se lahko uporabljajo za vpenjanje različnih majhnih delov pravilnih oblik, kot so kvadri in valji, in se pogosto uporabljajo pri rezkanju, vrtanju in drugih obdelavah. Delilne glave se lahko uporabljajo za indeksno obdelavo obdelovancev. Na primer, pri obdelavi delov z enakomernimi obodnimi značilnostmi lahko delilna glava natančno nadzoruje kot vrtenja obdelovanca za doseganje večpostajalne obdelave. Vpenjalne glave se uporabljajo predvsem za vpenjanje vrtečih se delov telesa. Na primer, pri struženju lahko tričeljustne vpenjalne glave hitro vpnejo dele v obliki gredi in se samodejno centrirajo, kar je priročno za obdelavo.
2. Modularne napeljave
Modularne vpenjalne naprave so sestavljene iz nabora standardiziranih in standardiziranih splošnih elementov. Te elemente je mogoče fleksibilno kombinirati glede na različne oblike obdelovancev in zahteve obdelave, da se hitro izdela vpenjalna naprava, primerna za določeno nalogo obdelave. Na primer, pri obdelavi dela nepravilne oblike je mogoče iz knjižnice elementov modularnih vpenjalnih naprav izbrati ustrezne osnovne plošče, podporne elemente, pozicijske elemente, vpenjalne elemente itd. in jih sestaviti v vpenjalno napravo v skladu z določeno postavitvijo. Prednosti modularnih vpenjalnih naprav so visoka fleksibilnost in ponovna uporabnost, kar lahko zmanjša proizvodne stroške in proizvodni cikel vpenjalnih naprav, še posebej pa so primerne za preizkušanje novih izdelkov in proizvodnjo majhnih serij.
Modularne vpenjalne naprave so sestavljene iz nabora standardiziranih in standardiziranih splošnih elementov. Te elemente je mogoče fleksibilno kombinirati glede na različne oblike obdelovancev in zahteve obdelave, da se hitro izdela vpenjalna naprava, primerna za določeno nalogo obdelave. Na primer, pri obdelavi dela nepravilne oblike je mogoče iz knjižnice elementov modularnih vpenjalnih naprav izbrati ustrezne osnovne plošče, podporne elemente, pozicijske elemente, vpenjalne elemente itd. in jih sestaviti v vpenjalno napravo v skladu z določeno postavitvijo. Prednosti modularnih vpenjalnih naprav so visoka fleksibilnost in ponovna uporabnost, kar lahko zmanjša proizvodne stroške in proizvodni cikel vpenjalnih naprav, še posebej pa so primerne za preizkušanje novih izdelkov in proizvodnjo majhnih serij.
3. Posebne napeljave
Posebna vpenjala so zasnovana in izdelana posebej za eno ali več podobnih obdelovalnih nalog. Prilagoditi jih je mogoče glede na specifično obliko, velikost in zahteve obdelovalnega procesa obdelovanca, da se poveča natančnost in učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi blokov avtomobilskih motorjev so zaradi kompleksne strukture in visokih zahtev glede natančnosti blokov običajno zasnovana posebna vpenjala, ki zagotavljajo natančnost obdelave različnih izvrtin valjev, ravnin in drugih delov. Slabosti posebnih vpenjal so visoki proizvodni stroški in dolg cikel načrtovanja, zato so na splošno primerna za velikoserijsko proizvodnjo.
Posebna vpenjala so zasnovana in izdelana posebej za eno ali več podobnih obdelovalnih nalog. Prilagoditi jih je mogoče glede na specifično obliko, velikost in zahteve obdelovalnega procesa obdelovanca, da se poveča natančnost in učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi blokov avtomobilskih motorjev so zaradi kompleksne strukture in visokih zahtev glede natančnosti blokov običajno zasnovana posebna vpenjala, ki zagotavljajo natančnost obdelave različnih izvrtin valjev, ravnin in drugih delov. Slabosti posebnih vpenjal so visoki proizvodni stroški in dolg cikel načrtovanja, zato so na splošno primerna za velikoserijsko proizvodnjo.
4. Nastavljive napeljave
Nastavljiva vpenjala so kombinacija modularnih vpenjal in posebnih vpenjal. Ne le da imajo fleksibilnost modularnih vpenjal, temveč lahko do določene mere zagotovijo tudi natančnost obdelave. Nastavljiva vpenjala se lahko prilagodijo obdelavi obdelovancev različnih velikosti ali podobnih oblik s prilagajanjem položajev nekaterih elementov ali zamenjavo določenih delov. Na primer, pri obdelavi serije gredi podobnih delov z različnimi premeri se lahko uporabi nastavljivo vpenjalo. Z nastavitvijo položaja in velikosti vpenjalne naprave je mogoče držati gredi različnih premerov, kar izboljša univerzalnost in stopnjo izkoriščenosti vpenjala.
Nastavljiva vpenjala so kombinacija modularnih vpenjal in posebnih vpenjal. Ne le da imajo fleksibilnost modularnih vpenjal, temveč lahko do določene mere zagotovijo tudi natančnost obdelave. Nastavljiva vpenjala se lahko prilagodijo obdelavi obdelovancev različnih velikosti ali podobnih oblik s prilagajanjem položajev nekaterih elementov ali zamenjavo določenih delov. Na primer, pri obdelavi serije gredi podobnih delov z različnimi premeri se lahko uporabi nastavljivo vpenjalo. Z nastavitvijo položaja in velikosti vpenjalne naprave je mogoče držati gredi različnih premerov, kar izboljša univerzalnost in stopnjo izkoriščenosti vpenjala.
5. Večnamenske svetilke
Večnamenska vpenjala lahko hkrati držijo več obdelovancev za obdelavo. Ta vrsta vpenjal lahko v enem vpenjalnem in obdelovalnem ciklu izvede enake ali različne obdelovalne operacije na več obdelovancih, kar močno izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi vrtanja in navoja majhnih delov lahko večnamensko vpenjalo hkrati drži več delov. V enem delovnem ciklu se vrtanje in navoj vsakega dela izvedeta po vrsti, kar skrajša čas mirovanja obdelovalnega stroja in izboljša učinkovitost proizvodnje.
Večnamenska vpenjala lahko hkrati držijo več obdelovancev za obdelavo. Ta vrsta vpenjal lahko v enem vpenjalnem in obdelovalnem ciklu izvede enake ali različne obdelovalne operacije na več obdelovancih, kar močno izboljša učinkovitost obdelave. Na primer, pri obdelavi vrtanja in navoja majhnih delov lahko večnamensko vpenjalo hkrati drži več delov. V enem delovnem ciklu se vrtanje in navoj vsakega dela izvedeta po vrsti, kar skrajša čas mirovanja obdelovalnega stroja in izboljša učinkovitost proizvodnje.
6. Tekme skupin
Skupinska vpenjala se uporabljajo posebej za vpenjanje obdelovancev podobnih oblik, velikosti in enake ali podobne lokacije, vpenjalnih in obdelovalnih metod. Temeljijo na načelu skupinske tehnologije, pri čemer se obdelovanci s podobnimi lastnostmi združujejo v eno skupino, oblikuje splošna struktura vpenjalnih naprav in se s prilagajanjem ali zamenjavo nekaterih elementov prilagajajo obdelavi različnih obdelovancev v skupini. Na primer, pri obdelavi serije zobnikov z različnimi specifikacijami lahko skupinsko vpenjalo prilagodi lokacijo in vpenjalne elemente glede na spremembe odprtine, zunanjega premera itd. zobnikov, da se doseže vpenjanje in obdelava različnih zobnikov, kar izboljša prilagodljivost in proizvodno učinkovitost vpenjala.
Skupinska vpenjala se uporabljajo posebej za vpenjanje obdelovancev podobnih oblik, velikosti in enake ali podobne lokacije, vpenjalnih in obdelovalnih metod. Temeljijo na načelu skupinske tehnologije, pri čemer se obdelovanci s podobnimi lastnostmi združujejo v eno skupino, oblikuje splošna struktura vpenjalnih naprav in se s prilagajanjem ali zamenjavo nekaterih elementov prilagajajo obdelavi različnih obdelovancev v skupini. Na primer, pri obdelavi serije zobnikov z različnimi specifikacijami lahko skupinsko vpenjalo prilagodi lokacijo in vpenjalne elemente glede na spremembe odprtine, zunanjega premera itd. zobnikov, da se doseže vpenjanje in obdelava različnih zobnikov, kar izboljša prilagodljivost in proizvodno učinkovitost vpenjala.
(C) Načela izbire vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih
1. Pod predpostavko zagotavljanja natančnosti obdelave in učinkovitosti proizvodnje je treba dati prednost splošnim vpenjalom
Splošna vpenjala bi morala imeti prednost zaradi njihove široke uporabnosti in nizkih stroškov, kadar je mogoče doseči natančnost obdelave in učinkovitost proizvodnje. Na primer, pri nekaterih preprostih nalogah obdelave posameznih kosov ali majhnih serij lahko uporaba splošnih vpenjalnih naprav, kot so primeži, hitro zaključi vpenjanje in obdelavo obdelovanca, ne da bi bilo treba načrtovati in izdelovati kompleksna vpenjala.
Splošna vpenjala bi morala imeti prednost zaradi njihove široke uporabnosti in nizkih stroškov, kadar je mogoče doseči natančnost obdelave in učinkovitost proizvodnje. Na primer, pri nekaterih preprostih nalogah obdelave posameznih kosov ali majhnih serij lahko uporaba splošnih vpenjalnih naprav, kot so primeži, hitro zaključi vpenjanje in obdelavo obdelovanca, ne da bi bilo treba načrtovati in izdelovati kompleksna vpenjala.
2. Pri serijski obdelavi je mogoče upoštevati preproste posebne vpenjalne elemente.
Pri serijski obdelavi je za izboljšanje učinkovitosti obdelave in zagotovitev doslednosti natančnosti obdelave mogoče razmisliti o preprostih posebnih vpenjalih. Čeprav so ta vpenjala posebna, so njihove strukture relativno preproste in stroški izdelave ne bodo previsoki. Na primer, pri serijski obdelavi dela določene oblike je mogoče zasnovati posebno pozicionirno ploščo in vpenjalno napravo, ki hitro in natančno držita obdelovanec, kar izboljša učinkovitost proizvodnje in zagotovi natančnost obdelave.
Pri serijski obdelavi je za izboljšanje učinkovitosti obdelave in zagotovitev doslednosti natančnosti obdelave mogoče razmisliti o preprostih posebnih vpenjalih. Čeprav so ta vpenjala posebna, so njihove strukture relativno preproste in stroški izdelave ne bodo previsoki. Na primer, pri serijski obdelavi dela določene oblike je mogoče zasnovati posebno pozicionirno ploščo in vpenjalno napravo, ki hitro in natančno držita obdelovanec, kar izboljša učinkovitost proizvodnje in zagotovi natančnost obdelave.
3. Pri obdelavi velikih serij se lahko upoštevajo večpostajalne vpenjalne naprave ter visokozmogljive pnevmatske, hidravlične in druge posebne vpenjalne naprave.
Pri velikoserijski proizvodnji je učinkovitost proizvodnje ključni dejavnik. Večpostajalna vpenjala lahko hkrati obdelujejo več obdelovancev, kar znatno izboljša učinkovitost proizvodnje. Pnevmatska, hidravlična in druga posebna vpenjala lahko zagotavljajo stabilne in relativno velike vpenjalne sile, kar zagotavlja stabilnost obdelovanca med postopkom obdelave, vpenjanje in rahljanje pa sta hitra, kar še dodatno izboljša učinkovitost proizvodnje. Na primer, na velikoserijskih proizvodnih linijah avtomobilskih delov se večpostajalna vpenjala in hidravlična vpenjala pogosto uporabljajo za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje in kakovosti obdelave.
Pri velikoserijski proizvodnji je učinkovitost proizvodnje ključni dejavnik. Večpostajalna vpenjala lahko hkrati obdelujejo več obdelovancev, kar znatno izboljša učinkovitost proizvodnje. Pnevmatska, hidravlična in druga posebna vpenjala lahko zagotavljajo stabilne in relativno velike vpenjalne sile, kar zagotavlja stabilnost obdelovanca med postopkom obdelave, vpenjanje in rahljanje pa sta hitra, kar še dodatno izboljša učinkovitost proizvodnje. Na primer, na velikoserijskih proizvodnih linijah avtomobilskih delov se večpostajalna vpenjala in hidravlična vpenjala pogosto uporabljajo za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje in kakovosti obdelave.
4. Pri uvajanju skupinske tehnologije je treba uporabljati skupinske naprave
Pri uporabi skupinske tehnologije za obdelavo obdelovancev podobnih oblik in velikosti lahko skupinska vpenjala v celoti izkoristijo svoje prednosti, saj zmanjšajo vrste vpenjal ter delovno obremenitev pri načrtovanju in izdelavi. Z razumno prilagoditvijo skupinskih vpenjal se lahko prilagodijo zahtevam obdelave različnih obdelovancev, kar izboljša fleksibilnost in učinkovitost proizvodnje. Na primer, v strojniških podjetjih lahko pri obdelavi gredi iste vrste, vendar z različnimi specifikacijami, uporaba skupinskih vpenjal zmanjša proizvodne stroške in izboljša udobje upravljanja proizvodnje.
Pri uporabi skupinske tehnologije za obdelavo obdelovancev podobnih oblik in velikosti lahko skupinska vpenjala v celoti izkoristijo svoje prednosti, saj zmanjšajo vrste vpenjal ter delovno obremenitev pri načrtovanju in izdelavi. Z razumno prilagoditvijo skupinskih vpenjal se lahko prilagodijo zahtevam obdelave različnih obdelovancev, kar izboljša fleksibilnost in učinkovitost proizvodnje. Na primer, v strojniških podjetjih lahko pri obdelavi gredi iste vrste, vendar z različnimi specifikacijami, uporaba skupinskih vpenjal zmanjša proizvodne stroške in izboljša udobje upravljanja proizvodnje.
(D) Optimalni položaj vpenjanja obdelovanca na delovni mizi obdelovalnega stroja
Položaj vpenjanja obdelovanca mora zagotavljati, da je znotraj območja obdelovalnega pomika vsake osi stroja, s čimer se izognemo situaciji, ko rezalno orodje ne more doseči obdelovalnega območja ali trči v komponente stroja zaradi nepravilnega položaja vpenjanja. Hkrati mora biti dolžina rezalnega orodja čim krajša, da se izboljša togost obdelave rezalnega orodja. Na primer, če je obdelovanec pritrjen na rob delovne mize stroja pri obdelavi velikega ravnega dela, se lahko rezalno orodje pri obdelavi nekaterih delov preveč raztegne, kar zmanjša togost rezalnega orodja, zlahka povzroči vibracije in deformacije ter vpliva na natančnost obdelave in kakovost površine. Zato je treba glede na obliko, velikost in zahteve obdelovalnega procesa obdelovanca ustrezno izbrati položaj vpenjanja, da bo rezalno orodje med obdelavo v najboljšem delovnem stanju, kar izboljša kakovost in učinkovitost obdelave.
Položaj vpenjanja obdelovanca mora zagotavljati, da je znotraj območja obdelovalnega pomika vsake osi stroja, s čimer se izognemo situaciji, ko rezalno orodje ne more doseči obdelovalnega območja ali trči v komponente stroja zaradi nepravilnega položaja vpenjanja. Hkrati mora biti dolžina rezalnega orodja čim krajša, da se izboljša togost obdelave rezalnega orodja. Na primer, če je obdelovanec pritrjen na rob delovne mize stroja pri obdelavi velikega ravnega dela, se lahko rezalno orodje pri obdelavi nekaterih delov preveč raztegne, kar zmanjša togost rezalnega orodja, zlahka povzroči vibracije in deformacije ter vpliva na natančnost obdelave in kakovost površine. Zato je treba glede na obliko, velikost in zahteve obdelovalnega procesa obdelovanca ustrezno izbrati položaj vpenjanja, da bo rezalno orodje med obdelavo v najboljšem delovnem stanju, kar izboljša kakovost in učinkovitost obdelave.
IV. Zaključek
Razumna izbira referenčne točke mesta obdelave in pravilna določitev vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih sta ključni povezavi za zagotavljanje natančnosti obdelave in izboljšanje učinkovitosti proizvodnje. V dejanskem procesu obdelave je treba temeljito razumeti in upoštevati zahteve in načela referenčne točke mesta, izbrati ustrezne vrste vpenjalnih naprav glede na značilnosti in zahteve obdelave obdelovanca ter določiti optimalno shemo vpenjalnih naprav v skladu z načeli izbire vpenjalnih naprav. Hkrati je treba pozornost nameniti optimizaciji položaja vpenjanja obdelovanca na obdelovalni mizi obdelovalnega stroja, da bi v celoti izkoristili prednosti visoke natančnosti in učinkovitosti obdelovalnega centra, dosegli visokokakovostno, nizkocenovno in visoko fleksibilno proizvodnjo pri mehanski obdelavi, izpolnili vse bolj raznolike zahteve sodobne predelovalne industrije ter spodbujali nenehen razvoj in napredek tehnologije mehanske obdelave.
Razumna izbira referenčne točke mesta obdelave in pravilna določitev vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih sta ključni povezavi za zagotavljanje natančnosti obdelave in izboljšanje učinkovitosti proizvodnje. V dejanskem procesu obdelave je treba temeljito razumeti in upoštevati zahteve in načela referenčne točke mesta, izbrati ustrezne vrste vpenjalnih naprav glede na značilnosti in zahteve obdelave obdelovanca ter določiti optimalno shemo vpenjalnih naprav v skladu z načeli izbire vpenjalnih naprav. Hkrati je treba pozornost nameniti optimizaciji položaja vpenjanja obdelovanca na obdelovalni mizi obdelovalnega stroja, da bi v celoti izkoristili prednosti visoke natančnosti in učinkovitosti obdelovalnega centra, dosegli visokokakovostno, nizkocenovno in visoko fleksibilno proizvodnjo pri mehanski obdelavi, izpolnili vse bolj raznolike zahteve sodobne predelovalne industrije ter spodbujali nenehen razvoj in napredek tehnologije mehanske obdelave.
Z obsežnimi raziskavami in optimizirano uporabo podatkov o lokaciji obdelave in vpenjalnih naprav v obdelovalnih centrih je mogoče učinkovito izboljšati konkurenčnost podjetij za strojno proizvodnjo. Ob predpostavki zagotavljanja kakovosti izdelkov je mogoče izboljšati učinkovitost proizvodnje, zmanjšati proizvodne stroške ter ustvariti večje gospodarske in družbene koristi za podjetja. Na področju mehanske obdelave v prihodnosti se bodo z nenehnim pojavom novih tehnologij in materialov tudi podatkovne točke lokacije obdelave in vpenjalne naprave v obdelovalnih centrih še naprej inovirale in razvijale, da bi se prilagodile bolj kompleksnim in visoko natančnim zahtevam obdelave.