Hĺbková analýza a optimalizácia vzťažných bodov a upínacích prípravkov pre obrábanie v obrábacích centrách
Abstrakt: Tento článok podrobne rozoberá požiadavky a princípy týkajúce sa vzťažného bodu obrábania v obrábacích centrách, ako aj relevantné poznatky o upínacích prípravkoch vrátane základných požiadaviek, bežných typov a princípov výberu upínacích prípravkov. Dôkladne skúma dôležitosť a vzájomné vzťahy týchto faktorov v procese obrábania obrábacích centier s cieľom poskytnúť komplexný a hĺbkový teoretický základ a praktické poradenstvo pre odborníkov a relevantných odborníkov v oblasti mechanického obrábania, aby sa dosiahla optimalizácia a zlepšenie presnosti, efektivity a kvality obrábania.
I. Úvod
Obrábacie centrá ako druh vysoko presného a vysokoúčinného automatizovaného obrábacieho zariadenia zaujímajú mimoriadne dôležité postavenie v modernom strojárskom priemysle. Proces obrábania zahŕňa množstvo zložitých článkov a výber vzťažného bodu miesta obrábania a určenie upínacích prípravkov patria medzi kľúčové prvky. Rozumný vzťažný bod miesta obrábania môže zabezpečiť presnú polohu obrobku počas procesu obrábania a poskytnúť presný východiskový bod pre následné rezacie operácie; vhodný upínací prípravok môže stabilne držať obrobok, čím zabezpečí plynulý priebeh procesu obrábania a do určitej miery ovplyvní presnosť obrábania a efektivitu výroby. Preto má hĺbkový výskum vzťažného bodu miesta obrábania a upínacích prípravkov v obrábacích centrách veľký teoretický aj praktický význam.
Obrábacie centrá ako druh vysoko presného a vysokoúčinného automatizovaného obrábacieho zariadenia zaujímajú mimoriadne dôležité postavenie v modernom strojárskom priemysle. Proces obrábania zahŕňa množstvo zložitých článkov a výber vzťažného bodu miesta obrábania a určenie upínacích prípravkov patria medzi kľúčové prvky. Rozumný vzťažný bod miesta obrábania môže zabezpečiť presnú polohu obrobku počas procesu obrábania a poskytnúť presný východiskový bod pre následné rezacie operácie; vhodný upínací prípravok môže stabilne držať obrobok, čím zabezpečí plynulý priebeh procesu obrábania a do určitej miery ovplyvní presnosť obrábania a efektivitu výroby. Preto má hĺbkový výskum vzťažného bodu miesta obrábania a upínacích prípravkov v obrábacích centrách veľký teoretický aj praktický význam.
II. Požiadavky a zásady pre výber vzťažného bodu v obrábacích centrách
(A) Tri základné požiadavky na výber referenčného bodu
1. Presné umiestnenie a pohodlné a spoľahlivé upevnenie
Presné umiestnenie je primárnou podmienkou pre zabezpečenie presnosti obrábania. Referenčná plocha by mala mať dostatočnú presnosť a stabilitu, aby presne určila polohu obrobku v súradnicovom systéme obrábacieho centra. Napríklad pri frézovaní roviny, ak je na referenčnej ploche umiestnenia veľká chyba rovinnosti, spôsobí to odchýlku medzi obrábanou rovinou a konštrukčnými požiadavkami.
Pohodlné a spoľahlivé upínanie súvisí s efektívnosťou a bezpečnosťou obrábania. Spôsob upevnenia upínacieho prípravku a obrobku by mal byť jednoduchý a ľahko ovládateľný, aby umožnil rýchlu inštaláciu obrobku na pracovný stôl obrábacieho centra a zabezpečil, že sa obrobok počas procesu obrábania neposunie ani neuvoľní. Napríklad použitím vhodnej upínacej sily a výberom vhodných upínacích bodov sa dá zabrániť deformácii obrobku v dôsledku nadmernej upínacej sily a tiež sa dá zabrániť pohybu obrobku počas obrábania v dôsledku nedostatočnej upínacej sily.
Presné umiestnenie je primárnou podmienkou pre zabezpečenie presnosti obrábania. Referenčná plocha by mala mať dostatočnú presnosť a stabilitu, aby presne určila polohu obrobku v súradnicovom systéme obrábacieho centra. Napríklad pri frézovaní roviny, ak je na referenčnej ploche umiestnenia veľká chyba rovinnosti, spôsobí to odchýlku medzi obrábanou rovinou a konštrukčnými požiadavkami.
Pohodlné a spoľahlivé upínanie súvisí s efektívnosťou a bezpečnosťou obrábania. Spôsob upevnenia upínacieho prípravku a obrobku by mal byť jednoduchý a ľahko ovládateľný, aby umožnil rýchlu inštaláciu obrobku na pracovný stôl obrábacieho centra a zabezpečil, že sa obrobok počas procesu obrábania neposunie ani neuvoľní. Napríklad použitím vhodnej upínacej sily a výberom vhodných upínacích bodov sa dá zabrániť deformácii obrobku v dôsledku nadmernej upínacej sily a tiež sa dá zabrániť pohybu obrobku počas obrábania v dôsledku nedostatočnej upínacej sily.
2. Jednoduchý výpočet rozmerov
Pri výpočte rozmerov rôznych obrábaných dielov na základe určitého vzťažného bodu by mal byť proces výpočtu čo najjednoduchší. To môže znížiť chyby vo výpočtoch počas programovania a obrábania, a tým zlepšiť efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní dielu s viacerými systémami otvorov, ak zvolený vzťažný bod umožňuje jednoduchý výpočet súradnicových rozmerov každého otvoru, môže to znížiť zložitosť výpočtov v numerickom riadení a pravdepodobnosť chýb.
Pri výpočte rozmerov rôznych obrábaných dielov na základe určitého vzťažného bodu by mal byť proces výpočtu čo najjednoduchší. To môže znížiť chyby vo výpočtoch počas programovania a obrábania, a tým zlepšiť efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní dielu s viacerými systémami otvorov, ak zvolený vzťažný bod umožňuje jednoduchý výpočet súradnicových rozmerov každého otvoru, môže to znížiť zložitosť výpočtov v numerickom riadení a pravdepodobnosť chýb.
3. Zabezpečenie presnosti obrábania
Presnosť obrábania je dôležitým ukazovateľom merania kvality obrábania vrátane rozmerovej presnosti, presnosti tvaru a presnosti polohy. Výber vzťažného bodu by mal byť schopný účinne kontrolovať chyby obrábania, aby obrobený obrobok spĺňal požiadavky konštrukčného výkresu. Napríklad pri sústružení hriadeľových súčiastok môže výber stredovej čiary hriadeľa ako vzťažného bodu polohy lepšie zabezpečiť valcovitosť hriadeľa a súososť medzi rôznymi časťami hriadeľa.
Presnosť obrábania je dôležitým ukazovateľom merania kvality obrábania vrátane rozmerovej presnosti, presnosti tvaru a presnosti polohy. Výber vzťažného bodu by mal byť schopný účinne kontrolovať chyby obrábania, aby obrobený obrobok spĺňal požiadavky konštrukčného výkresu. Napríklad pri sústružení hriadeľových súčiastok môže výber stredovej čiary hriadeľa ako vzťažného bodu polohy lepšie zabezpečiť valcovitosť hriadeľa a súososť medzi rôznymi časťami hriadeľa.
(B) Šesť zásad pre výber údajov o polohe
1. Skúste vybrať návrhový vzťažný bod ako vzťažný bod umiestnenia
Návrhový vzťažný bod je východiskovým bodom pre určenie ďalších rozmerov a tvarov pri navrhovaní súčiastky. Výber návrhového vzťažného bodu ako vzťažného bodu polohy môže priamo zabezpečiť požiadavky na presnosť návrhových rozmerov a znížiť chybu nesprávneho zarovnania vzťažných bodov. Napríklad pri obrábaní súčiastky v tvare krabice, ak je návrhovým vzťažným bodom spodná plocha a dve bočné plochy krabice, potom použitie týchto plôch ako vzťažného bodu polohy počas procesu obrábania môže pohodlne zabezpečiť, aby presnosť polohy medzi systémami otvorov v krabici bola v súlade s požiadavkami na návrh.
Návrhový vzťažný bod je východiskovým bodom pre určenie ďalších rozmerov a tvarov pri navrhovaní súčiastky. Výber návrhového vzťažného bodu ako vzťažného bodu polohy môže priamo zabezpečiť požiadavky na presnosť návrhových rozmerov a znížiť chybu nesprávneho zarovnania vzťažných bodov. Napríklad pri obrábaní súčiastky v tvare krabice, ak je návrhovým vzťažným bodom spodná plocha a dve bočné plochy krabice, potom použitie týchto plôch ako vzťažného bodu polohy počas procesu obrábania môže pohodlne zabezpečiť, aby presnosť polohy medzi systémami otvorov v krabici bola v súlade s požiadavkami na návrh.
2. Ak nie je možné zjednotiť referenčný bod polohy a referenčný bod návrhu, mala by sa prísne kontrolovať chyba polohy, aby sa zabezpečila presnosť obrábania.
Ak nie je možné prijať návrhový vzťažný bod ako vzťažný bod polohy z dôvodu štruktúry obrobku alebo procesu obrábania atď., je potrebné presne analyzovať a kontrolovať chybu polohy. Chyba polohy zahŕňa chybu nesprávneho zarovnania vzťažného bodu a chybu posunutia vzťažného bodu. Napríklad pri obrábaní súčiastky so zložitým tvarom môže byť potrebné najprv obrobiť pomocnú povrchovú plochu vzťažného bodu. V tomto prípade je potrebné kontrolovať chybu polohy v rámci povoleného rozsahu pomocou primeraného návrhu upínacieho prípravku a metód umiestnenia, aby sa zabezpečila presnosť obrábania. Na zníženie chyby polohy možno použiť metódy, ako je zlepšenie presnosti prvkov umiestnenia a optimalizácia rozloženia polohy.
Ak nie je možné prijať návrhový vzťažný bod ako vzťažný bod polohy z dôvodu štruktúry obrobku alebo procesu obrábania atď., je potrebné presne analyzovať a kontrolovať chybu polohy. Chyba polohy zahŕňa chybu nesprávneho zarovnania vzťažného bodu a chybu posunutia vzťažného bodu. Napríklad pri obrábaní súčiastky so zložitým tvarom môže byť potrebné najprv obrobiť pomocnú povrchovú plochu vzťažného bodu. V tomto prípade je potrebné kontrolovať chybu polohy v rámci povoleného rozsahu pomocou primeraného návrhu upínacieho prípravku a metód umiestnenia, aby sa zabezpečila presnosť obrábania. Na zníženie chyby polohy možno použiť metódy, ako je zlepšenie presnosti prvkov umiestnenia a optimalizácia rozloženia polohy.
3. Ak je potrebné obrobok upevniť a opracovať viac ako dvakrát, vybraný vzťažný bod by mal byť schopný dokončiť obrábanie všetkých kľúčových presných dielov v jednom upínacom bode a na jednom mieste.
Pri obrobkoch, ktoré je potrebné upnúť viackrát, ak je vzťažný bod pre každý upínač nekonzistentný, vzniknú kumulatívne chyby, ktoré ovplyvnia celkovú presnosť obrobku. Preto by sa mal zvoliť vhodný vzťažný bod, aby sa v jednom upínači čo najviac dokončilo obrábanie všetkých kľúčových presných dielov. Napríklad pri obrábaní dielu s viacerými bočnými plochami a systémami otvorov sa môže ako vzťažný bod pre jeden upínač použiť hlavná rovina a dva otvory na dokončenie obrábania väčšiny kľúčových otvorov a rovín a potom sa môže vykonať obrábanie ďalších sekundárnych dielov, čo môže znížiť stratu presnosti spôsobenú viacerými upínačmi.
Pri obrobkoch, ktoré je potrebné upnúť viackrát, ak je vzťažný bod pre každý upínač nekonzistentný, vzniknú kumulatívne chyby, ktoré ovplyvnia celkovú presnosť obrobku. Preto by sa mal zvoliť vhodný vzťažný bod, aby sa v jednom upínači čo najviac dokončilo obrábanie všetkých kľúčových presných dielov. Napríklad pri obrábaní dielu s viacerými bočnými plochami a systémami otvorov sa môže ako vzťažný bod pre jeden upínač použiť hlavná rovina a dva otvory na dokončenie obrábania väčšiny kľúčových otvorov a rovín a potom sa môže vykonať obrábanie ďalších sekundárnych dielov, čo môže znížiť stratu presnosti spôsobenú viacerými upínačmi.
4. Vybraný údaj by mal zabezpečiť dokončenie čo najväčšieho počtu obrábacích úloh
Toto môže znížiť počet upínacích prípravkov a zlepšiť efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní rotujúcej súčiastky telesa môže výber jej vonkajšieho valcového povrchu ako vzťažného bodu umiestnenia vykonať rôzne obrábacie operácie, ako je sústruženie vonkajšej kružnice, obrábanie závitov a frézovanie drážok pre kľúč, v jednom upínacom prípravku, čím sa zabráni strate času a zníženiu presnosti spôsobenému použitím viacerých upínacích prípravkov.
Toto môže znížiť počet upínacích prípravkov a zlepšiť efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní rotujúcej súčiastky telesa môže výber jej vonkajšieho valcového povrchu ako vzťažného bodu umiestnenia vykonať rôzne obrábacie operácie, ako je sústruženie vonkajšej kružnice, obrábanie závitov a frézovanie drážok pre kľúč, v jednom upínacom prípravku, čím sa zabráni strate času a zníženiu presnosti spôsobenému použitím viacerých upínacích prípravkov.
5. Pri obrábaní v dávkach by mal byť referenčný bod umiestnenia obrobku čo najviac konzistentný s referenčným bodom nastavenia nástroja pre stanovenie súradnicového systému obrobku.
V dávkovej výrobe je stanovenie súradnicového systému obrobku kľúčové pre zabezpečenie konzistencie obrábania. Ak je vzťažný bod umiestnenia konzistentný s vzťažným bodom nastavenia nástroja, je možné zjednodušiť programovanie a nastavovanie nástrojov a znížiť chyby spôsobené konverziou vzťažných bodov. Napríklad pri obrábaní dávky identických doskových dielov je možné umiestniť ľavý dolný roh dielu do pevnej polohy na pracovnom stole obrábacieho stroja a tento bod je možné použiť ako vzťažný bod nastavenia nástroja na stanovenie súradnicového systému obrobku. Týmto spôsobom je potrebné pri obrábaní každého dielu dodržiavať iba rovnaké parametre programu a nastavenia nástroja, čo zlepšuje efektivitu výroby a stabilitu presnosti obrábania.
V dávkovej výrobe je stanovenie súradnicového systému obrobku kľúčové pre zabezpečenie konzistencie obrábania. Ak je vzťažný bod umiestnenia konzistentný s vzťažným bodom nastavenia nástroja, je možné zjednodušiť programovanie a nastavovanie nástrojov a znížiť chyby spôsobené konverziou vzťažných bodov. Napríklad pri obrábaní dávky identických doskových dielov je možné umiestniť ľavý dolný roh dielu do pevnej polohy na pracovnom stole obrábacieho stroja a tento bod je možné použiť ako vzťažný bod nastavenia nástroja na stanovenie súradnicového systému obrobku. Týmto spôsobom je potrebné pri obrábaní každého dielu dodržiavať iba rovnaké parametre programu a nastavenia nástroja, čo zlepšuje efektivitu výroby a stabilitu presnosti obrábania.
6. Ak je potrebných viacero upínacích zariadení, podklad by mal byť pred a po konzistentný
Či už ide o hrubovanie alebo dokončovacie obrábanie, použitie konzistentného vzťažného bodu počas viacerých upínacích procesov môže zabezpečiť vzťah presnosti polohy medzi rôznymi fázami obrábania. Napríklad pri obrábaní veľkej časti formy, od hrubovania až po dokončovacie obrábanie, môže byť ako vzťažný bod vždy použitá deliaca plocha a umiestňovacie otvory formy, čo môže zabezpečiť rovnomerné rozloženie tolerancií medzi rôznymi obrábacími operáciami, čím sa zabráni vplyvu na presnosť a kvalitu povrchu formy spôsobenému nerovnomernými prídavkami na obrábanie v dôsledku zmien vzťažného bodu.
Či už ide o hrubovanie alebo dokončovacie obrábanie, použitie konzistentného vzťažného bodu počas viacerých upínacích procesov môže zabezpečiť vzťah presnosti polohy medzi rôznymi fázami obrábania. Napríklad pri obrábaní veľkej časti formy, od hrubovania až po dokončovacie obrábanie, môže byť ako vzťažný bod vždy použitá deliaca plocha a umiestňovacie otvory formy, čo môže zabezpečiť rovnomerné rozloženie tolerancií medzi rôznymi obrábacími operáciami, čím sa zabráni vplyvu na presnosť a kvalitu povrchu formy spôsobenému nerovnomernými prídavkami na obrábanie v dôsledku zmien vzťažného bodu.
III. Určenie upínacích prípravkov v obrábacích centrách
(A) Základné požiadavky na svietidlá
1. Upínací mechanizmus by nemal ovplyvňovať posuv a obrábací priestor by mal byť otvorený
Pri navrhovaní upínacieho mechanizmu upínacieho prípravku by sa malo zabrániť zasahovaniu do dráhy posuvu rezného nástroja. Napríklad pri frézovaní vertikálnym obrábacím centrom by upínacie skrutky, prítlačné dosky atď. upínacieho prípravku nemali blokovať dráhu pohybu frézy. Zároveň by mala byť obrábacia oblasť čo najotvorenejšia, aby sa rezný nástroj mohol plynulo približovať k obrobku pri rezaní. Pri niektorých obrobkoch so zložitou vnútornou štruktúrou, ako sú napríklad diely s hlbokými dutinami alebo malými otvormi, by mala konštrukcia upínacieho prípravku zabezpečiť, aby rezný nástroj dosiahol do obrábacej oblasti, čím sa zabráni situácii, keď obrábanie nie je možné vykonať kvôli blokovaniu upínacím prípravkom.
Pri navrhovaní upínacieho mechanizmu upínacieho prípravku by sa malo zabrániť zasahovaniu do dráhy posuvu rezného nástroja. Napríklad pri frézovaní vertikálnym obrábacím centrom by upínacie skrutky, prítlačné dosky atď. upínacieho prípravku nemali blokovať dráhu pohybu frézy. Zároveň by mala byť obrábacia oblasť čo najotvorenejšia, aby sa rezný nástroj mohol plynulo približovať k obrobku pri rezaní. Pri niektorých obrobkoch so zložitou vnútornou štruktúrou, ako sú napríklad diely s hlbokými dutinami alebo malými otvormi, by mala konštrukcia upínacieho prípravku zabezpečiť, aby rezný nástroj dosiahol do obrábacej oblasti, čím sa zabráni situácii, keď obrábanie nie je možné vykonať kvôli blokovaniu upínacím prípravkom.
2. Upínací prípravok by mal byť schopný dosiahnuť orientovanú inštaláciu na obrábacom stroji
Upínací prípravok by mal byť schopný presne sa umiestniť a nainštalovať na pracovný stôl obrábacieho centra, aby sa zabezpečila správna poloha obrobku vzhľadom na súradnicové osi obrábacieho stroja. Zvyčajne sa na dosiahnutie orientovanej inštalácie upínacieho prípravku používajú polohovacie kľúče, polohovacie kolíky a iné polohovacie prvky, ktoré spolupracujú s drážkami v tvare T alebo polohovacími otvormi na pracovnom stole obrábacieho stroja. Napríklad pri obrábaní dielov v tvare krabice na horizontálnom obrábacom centre sa polohovací kľúč v spodnej časti upínacieho prípravku používa na spoluprácu s drážkami v tvare T na pracovnom stole obrábacieho stroja na určenie polohy upínacieho prípravku v smere osi X a potom sa ďalšie polohovacie prvky používajú na určenie polôh v smere osi Y a osi Z, čím sa zabezpečí správna inštalácia obrobku na obrábacom stroji.
Upínací prípravok by mal byť schopný presne sa umiestniť a nainštalovať na pracovný stôl obrábacieho centra, aby sa zabezpečila správna poloha obrobku vzhľadom na súradnicové osi obrábacieho stroja. Zvyčajne sa na dosiahnutie orientovanej inštalácie upínacieho prípravku používajú polohovacie kľúče, polohovacie kolíky a iné polohovacie prvky, ktoré spolupracujú s drážkami v tvare T alebo polohovacími otvormi na pracovnom stole obrábacieho stroja. Napríklad pri obrábaní dielov v tvare krabice na horizontálnom obrábacom centre sa polohovací kľúč v spodnej časti upínacieho prípravku používa na spoluprácu s drážkami v tvare T na pracovnom stole obrábacieho stroja na určenie polohy upínacieho prípravku v smere osi X a potom sa ďalšie polohovacie prvky používajú na určenie polôh v smere osi Y a osi Z, čím sa zabezpečí správna inštalácia obrobku na obrábacom stroji.
3. Tuhosť a stabilita svietidla by mali byť dobré
Počas procesu obrábania musí upínací prípravok znášať pôsobenie rezných síl, upínacích síl a iných síl. Ak je tuhosť upínacieho prípravku nedostatočná, bude sa pod pôsobením týchto síl deformovať, čo bude mať za následok zníženie presnosti obrábania obrobku. Napríklad pri vykonávaní vysokorýchlostných frézovacích operácií je rezná sila relatívne veľká. Ak tuhosť upínacieho prípravku nie je dostatočná, obrobok bude počas procesu obrábania vibrovať, čo ovplyvní kvalitu povrchu a rozmerovú presnosť obrábania. Preto by mal byť upínací prípravok vyrobený z materiálov s dostatočnou pevnosťou a tuhosťou a jeho konštrukcia by mala byť primerane navrhnutá, napríklad pridaním výstuh a použitím hrubostenných konštrukcií, aby sa zlepšila jeho tuhosť a stabilita.
Počas procesu obrábania musí upínací prípravok znášať pôsobenie rezných síl, upínacích síl a iných síl. Ak je tuhosť upínacieho prípravku nedostatočná, bude sa pod pôsobením týchto síl deformovať, čo bude mať za následok zníženie presnosti obrábania obrobku. Napríklad pri vykonávaní vysokorýchlostných frézovacích operácií je rezná sila relatívne veľká. Ak tuhosť upínacieho prípravku nie je dostatočná, obrobok bude počas procesu obrábania vibrovať, čo ovplyvní kvalitu povrchu a rozmerovú presnosť obrábania. Preto by mal byť upínací prípravok vyrobený z materiálov s dostatočnou pevnosťou a tuhosťou a jeho konštrukcia by mala byť primerane navrhnutá, napríklad pridaním výstuh a použitím hrubostenných konštrukcií, aby sa zlepšila jeho tuhosť a stabilita.
(B) Bežné typy svietidiel
1. Všeobecné informácie
Všeobecné upínacie prípravky, ako sú zveráky, deliace hlavy a skľučovadlá, majú široké uplatnenie. Zveráky sa dajú použiť na upnutie rôznych malých súčiastok s pravidelnými tvarmi, ako sú kvádre a valce, a často sa používajú pri frézovaní, vŕtaní a iných obrábacích operáciách. Deliace hlavy sa dajú použiť na vykonávanie indexového obrábania obrobkov. Napríklad pri obrábaní súčiastok s rovnomernými obvodovými prvkami môže deliaca hlava presne ovládať uhol natočenia obrobku, aby sa dosiahlo viacstranové obrábanie. Skľučovadlá sa používajú hlavne na upnutie rotujúcich častí telesa. Napríklad pri sústružení dokážu trojčeľusťové skľučovadlá rýchlo upnúť súčiastky podobné hriadeľom a automaticky sa centrovať, čo je výhodné pri obrábaní.
Všeobecné upínacie prípravky, ako sú zveráky, deliace hlavy a skľučovadlá, majú široké uplatnenie. Zveráky sa dajú použiť na upnutie rôznych malých súčiastok s pravidelnými tvarmi, ako sú kvádre a valce, a často sa používajú pri frézovaní, vŕtaní a iných obrábacích operáciách. Deliace hlavy sa dajú použiť na vykonávanie indexového obrábania obrobkov. Napríklad pri obrábaní súčiastok s rovnomernými obvodovými prvkami môže deliaca hlava presne ovládať uhol natočenia obrobku, aby sa dosiahlo viacstranové obrábanie. Skľučovadlá sa používajú hlavne na upnutie rotujúcich častí telesa. Napríklad pri sústružení dokážu trojčeľusťové skľučovadlá rýchlo upnúť súčiastky podobné hriadeľom a automaticky sa centrovať, čo je výhodné pri obrábaní.
2. Modulárne svietidlá
Modulárne upínacie prípravky sa skladajú zo súboru štandardizovaných a štandardizovaných všeobecných prvkov. Tieto prvky je možné flexibilne kombinovať podľa rôznych tvarov obrobkov a požiadaviek na obrábanie, aby sa rýchlo vytvoril upínací prípravok vhodný pre konkrétnu obrábaciu úlohu. Napríklad pri obrábaní dielu s nepravidelným tvarom je možné z knižnice prvkov modulárnych upínacích prípravkov vybrať vhodné základné dosky, nosné prvky, upevňovacie prvky, upínacie prvky atď. a zostaviť ich do upínacieho prípravku podľa určitého rozloženia. Výhodami modulárnych upínacích prípravkov sú vysoká flexibilita a opätovné použitie, čo môže znížiť výrobné náklady a výrobný cyklus upínacích prípravkov a je obzvlášť vhodné pre skúšobnú prevádzku nových produktov a malosériovú výrobu.
Modulárne upínacie prípravky sa skladajú zo súboru štandardizovaných a štandardizovaných všeobecných prvkov. Tieto prvky je možné flexibilne kombinovať podľa rôznych tvarov obrobkov a požiadaviek na obrábanie, aby sa rýchlo vytvoril upínací prípravok vhodný pre konkrétnu obrábaciu úlohu. Napríklad pri obrábaní dielu s nepravidelným tvarom je možné z knižnice prvkov modulárnych upínacích prípravkov vybrať vhodné základné dosky, nosné prvky, upevňovacie prvky, upínacie prvky atď. a zostaviť ich do upínacieho prípravku podľa určitého rozloženia. Výhodami modulárnych upínacích prípravkov sú vysoká flexibilita a opätovné použitie, čo môže znížiť výrobné náklady a výrobný cyklus upínacích prípravkov a je obzvlášť vhodné pre skúšobnú prevádzku nových produktov a malosériovú výrobu.
3. Špeciálne príslušenstvo
Špeciálne upínacie prípravky sú navrhnuté a vyrobené špeciálne pre jednu alebo viacero podobných obrábacích úloh. Môžu byť prispôsobené podľa špecifického tvaru, veľkosti a požiadaviek procesu obrábania obrobku, aby sa maximalizovala záruka presnosti a efektivity obrábania. Napríklad pri obrábaní blokov motorov automobilov sa kvôli zložitej štruktúre a vysokým požiadavkám na presnosť blokov zvyčajne navrhujú špeciálne upínacie prípravky, ktoré zabezpečujú presnosť obrábania rôznych otvorov valcov, rovín a iných častí. Nevýhodou špeciálnych upínacích prípravkov sú vysoké výrobné náklady a dlhý konštrukčný cyklus a sú vo všeobecnosti vhodné pre veľkosériovú výrobu.
Špeciálne upínacie prípravky sú navrhnuté a vyrobené špeciálne pre jednu alebo viacero podobných obrábacích úloh. Môžu byť prispôsobené podľa špecifického tvaru, veľkosti a požiadaviek procesu obrábania obrobku, aby sa maximalizovala záruka presnosti a efektivity obrábania. Napríklad pri obrábaní blokov motorov automobilov sa kvôli zložitej štruktúre a vysokým požiadavkám na presnosť blokov zvyčajne navrhujú špeciálne upínacie prípravky, ktoré zabezpečujú presnosť obrábania rôznych otvorov valcov, rovín a iných častí. Nevýhodou špeciálnych upínacích prípravkov sú vysoké výrobné náklady a dlhý konštrukčný cyklus a sú vo všeobecnosti vhodné pre veľkosériovú výrobu.
4. Nastaviteľné svietidlá
Nastaviteľné upínacie prípravky sú kombináciou modulárnych a špeciálnych upínacích prípravkov. Nielenže majú flexibilitu modulárnych upínacích prípravkov, ale do určitej miery dokážu zabezpečiť aj presnosť obrábania. Nastaviteľné upínacie prípravky sa dokážu prispôsobiť obrábaniu obrobkov rôznych veľkostí alebo podobných tvarov úpravou polohy niektorých prvkov alebo výmenou určitých dielov. Napríklad pri obrábaní série hriadeľovitých dielov s rôznymi priemermi je možné použiť nastaviteľný upínací prípravok. Úpravou polohy a veľkosti upínacieho zariadenia je možné udržať hriadele s rôznymi priemermi, čím sa zlepšuje univerzálnosť a miera využitia upínacieho prípravku.
Nastaviteľné upínacie prípravky sú kombináciou modulárnych a špeciálnych upínacích prípravkov. Nielenže majú flexibilitu modulárnych upínacích prípravkov, ale do určitej miery dokážu zabezpečiť aj presnosť obrábania. Nastaviteľné upínacie prípravky sa dokážu prispôsobiť obrábaniu obrobkov rôznych veľkostí alebo podobných tvarov úpravou polohy niektorých prvkov alebo výmenou určitých dielov. Napríklad pri obrábaní série hriadeľovitých dielov s rôznymi priemermi je možné použiť nastaviteľný upínací prípravok. Úpravou polohy a veľkosti upínacieho zariadenia je možné udržať hriadele s rôznymi priemermi, čím sa zlepšuje univerzálnosť a miera využitia upínacieho prípravku.
5. Viacstaničné svietidlá
Viacstanicové upínacie prípravky môžu súčasne držať viacero obrobkov na obrábanie. Tento typ upínacieho prípravku dokáže vykonávať rovnaké alebo rôzne obrábacie operácie na viacerých obrobkoch v jednom upínacom a obrábacom cykle, čím výrazne zlepšuje efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní vŕtacích a závitovacích operácií malých súčiastok môže viacstanicový upínací prípravok súčasne držať viacero súčiastok. V jednom pracovnom cykle sa vŕtacie a závitovacie operácie každej súčiastky vykonávajú postupne, čím sa skracuje prestoj obrábacieho stroja a zvyšuje sa efektivita výroby.
Viacstanicové upínacie prípravky môžu súčasne držať viacero obrobkov na obrábanie. Tento typ upínacieho prípravku dokáže vykonávať rovnaké alebo rôzne obrábacie operácie na viacerých obrobkoch v jednom upínacom a obrábacom cykle, čím výrazne zlepšuje efektivitu obrábania. Napríklad pri obrábaní vŕtacích a závitovacích operácií malých súčiastok môže viacstanicový upínací prípravok súčasne držať viacero súčiastok. V jednom pracovnom cykle sa vŕtacie a závitovacie operácie každej súčiastky vykonávajú postupne, čím sa skracuje prestoj obrábacieho stroja a zvyšuje sa efektivita výroby.
6. Zápasy v skupinách
Skupinové upínacie prípravky sa používajú špeciálne na upnutie obrobkov s podobnými tvarmi, podobnými veľkosťami a rovnakým alebo podobným umiestnením, upínacími a obrábacími metódami. Sú založené na princípe skupinovej technológie, zoskupujú obrobky s podobnými charakteristikami do jednej skupiny, navrhujú všeobecnú štruktúru upínacieho prípravku a prispôsobujú sa obrábaniu rôznych obrobkov v skupine nastavením alebo výmenou niektorých prvkov. Napríklad pri obrábaní série polotovarov ozubených kolies s rôznymi špecifikáciami môže skupinový upínací prípravok upraviť umiestnenie a upínacie prvky podľa zmien v otvore, vonkajšom priemere atď. polotovarov ozubených kolies, aby sa dosiahlo upnutie a obrábanie rôznych polotovarov ozubených kolies, čím sa zlepší prispôsobivosť a efektivita výroby upínacieho prípravku.
Skupinové upínacie prípravky sa používajú špeciálne na upnutie obrobkov s podobnými tvarmi, podobnými veľkosťami a rovnakým alebo podobným umiestnením, upínacími a obrábacími metódami. Sú založené na princípe skupinovej technológie, zoskupujú obrobky s podobnými charakteristikami do jednej skupiny, navrhujú všeobecnú štruktúru upínacieho prípravku a prispôsobujú sa obrábaniu rôznych obrobkov v skupine nastavením alebo výmenou niektorých prvkov. Napríklad pri obrábaní série polotovarov ozubených kolies s rôznymi špecifikáciami môže skupinový upínací prípravok upraviť umiestnenie a upínacie prvky podľa zmien v otvore, vonkajšom priemere atď. polotovarov ozubených kolies, aby sa dosiahlo upnutie a obrábanie rôznych polotovarov ozubených kolies, čím sa zlepší prispôsobivosť a efektivita výroby upínacieho prípravku.
(C) Zásady výberu upínacích prípravkov v obrábacích centrách
1. Za predpokladu zabezpečenia presnosti obrábania a efektívnosti výroby by sa mali uprednostňovať všeobecné prípravky
Všeobecné upínacie prípravky by sa mali uprednostňovať kvôli ich širokej použiteľnosti a nízkym nákladom, ak je možné dosiahnuť presnosť obrábania a efektivitu výroby. Napríklad pri niektorých jednoduchých úlohách obrábania jednotlivých kusov alebo malých dávok môže použitie všeobecných upínacích prípravkov, ako sú zveráky, rýchlo dokončiť upínanie a obrábanie obrobku bez nutnosti navrhovania a výroby zložitých upínacích prípravkov.
Všeobecné upínacie prípravky by sa mali uprednostňovať kvôli ich širokej použiteľnosti a nízkym nákladom, ak je možné dosiahnuť presnosť obrábania a efektivitu výroby. Napríklad pri niektorých jednoduchých úlohách obrábania jednotlivých kusov alebo malých dávok môže použitie všeobecných upínacích prípravkov, ako sú zveráky, rýchlo dokončiť upínanie a obrábanie obrobku bez nutnosti navrhovania a výroby zložitých upínacích prípravkov.
2. Pri obrábaní v dávkach je možné zvážiť jednoduché špeciálne upínacie prípravky
Pri dávkovom obrábaní je možné na zlepšenie efektivity obrábania a zabezpečenie konzistentnej presnosti obrábania zvážiť jednoduché špeciálne upínacie prípravky. Hoci sú tieto upínacie prípravky špeciálne, ich konštrukcia je relatívne jednoduchá a výrobné náklady nebudú príliš vysoké. Napríklad pri dávkovom obrábaní súčiastky špecifického tvaru je možné navrhnúť špeciálnu polohovaciu dosku a upínacie zariadenie, ktoré rýchlo a presne udržia obrobok, čím sa zlepší efektivita výroby a zabezpečí presnosť obrábania.
Pri dávkovom obrábaní je možné na zlepšenie efektivity obrábania a zabezpečenie konzistentnej presnosti obrábania zvážiť jednoduché špeciálne upínacie prípravky. Hoci sú tieto upínacie prípravky špeciálne, ich konštrukcia je relatívne jednoduchá a výrobné náklady nebudú príliš vysoké. Napríklad pri dávkovom obrábaní súčiastky špecifického tvaru je možné navrhnúť špeciálnu polohovaciu dosku a upínacie zariadenie, ktoré rýchlo a presne udržia obrobok, čím sa zlepší efektivita výroby a zabezpečí presnosť obrábania.
3. Pri obrábaní vo veľkých dávkach je možné zvážiť viacstanicové upínacie prípravky a vysokoúčinné pneumatické, hydraulické a iné špeciálne upínacie prípravky.
Pri veľkosériovej výrobe je kľúčovým faktorom efektivita výroby. Viacstanicové upínacie prípravky dokážu súčasne spracovávať viacero obrobkov, čo výrazne zlepšuje efektivitu výroby. Pneumatické, hydraulické a iné špeciálne upínacie prípravky dokážu poskytnúť stabilné a relatívne veľké upínacie sily, čím zabezpečujú stabilitu obrobku počas procesu obrábania a upínanie a uvoľňovanie je rýchle, čo ďalej zlepšuje efektivitu výroby. Napríklad na veľkosériových výrobných linkách automobilových dielov sa viacstanicové upínacie prípravky a hydraulické upínacie prípravky často používajú na zlepšenie efektivity výroby a kvality obrábania.
Pri veľkosériovej výrobe je kľúčovým faktorom efektivita výroby. Viacstanicové upínacie prípravky dokážu súčasne spracovávať viacero obrobkov, čo výrazne zlepšuje efektivitu výroby. Pneumatické, hydraulické a iné špeciálne upínacie prípravky dokážu poskytnúť stabilné a relatívne veľké upínacie sily, čím zabezpečujú stabilitu obrobku počas procesu obrábania a upínanie a uvoľňovanie je rýchle, čo ďalej zlepšuje efektivitu výroby. Napríklad na veľkosériových výrobných linkách automobilových dielov sa viacstanicové upínacie prípravky a hydraulické upínacie prípravky často používajú na zlepšenie efektivity výroby a kvality obrábania.
4. Pri zavádzaní skupinovej technológie by sa mali používať skupinové svietidlá
Pri použití skupinovej technológie na obrábanie obrobkov podobných tvarov a veľkostí môžu skupinové upínacie prípravky naplno využiť svoje výhody, čím sa zníži počet typov upínacích prípravkov a pracovné zaťaženie pri návrhu a výrobe. Primeraným nastavením skupinových upínacích prípravkov sa môžu prispôsobiť požiadavkám na obrábanie rôznych obrobkov, čím sa zlepší flexibilita a efektívnosť výroby. Napríklad v strojárskych výrobných podnikoch pri obrábaní hriadeľových dielov rovnakého typu, ale s rôznymi špecifikáciami, môže použitie skupinových upínacích prípravkov znížiť výrobné náklady a zlepšiť pohodlie riadenia výroby.
Pri použití skupinovej technológie na obrábanie obrobkov podobných tvarov a veľkostí môžu skupinové upínacie prípravky naplno využiť svoje výhody, čím sa zníži počet typov upínacích prípravkov a pracovné zaťaženie pri návrhu a výrobe. Primeraným nastavením skupinových upínacích prípravkov sa môžu prispôsobiť požiadavkám na obrábanie rôznych obrobkov, čím sa zlepší flexibilita a efektívnosť výroby. Napríklad v strojárskych výrobných podnikoch pri obrábaní hriadeľových dielov rovnakého typu, ale s rôznymi špecifikáciami, môže použitie skupinových upínacích prípravkov znížiť výrobné náklady a zlepšiť pohodlie riadenia výroby.
(D) Optimálna upínacia poloha obrobku na pracovnom stole obrábacieho stroja
Upínacia poloha obrobku by mala zabezpečiť, aby bol v rozsahu obrábacieho pohybu každej osi obrábacieho stroja, aby sa predišlo situácii, keď rezný nástroj nedosiahne obrábanú oblasť alebo koliduje s komponentmi obrábacieho stroja v dôsledku nesprávnej upínacej polohy. Zároveň by sa dĺžka rezného nástroja mala čo najviac skrátiť, aby sa zlepšila jeho tuhosť pri obrábaní. Napríklad pri obrábaní veľkého plochého dielu, ak je obrobok upevnený na okraji pracovného stola obrábacieho stroja, môže sa rezný nástroj pri obrábaní niektorých dielov príliš vysunúť, čo znižuje tuhosť rezného nástroja, ľahko spôsobuje vibrácie a deformácie a ovplyvňuje presnosť obrábania a kvalitu povrchu. Preto by sa mala upínacia poloha primerane zvoliť podľa tvaru, veľkosti a požiadaviek procesu obrábania obrobku, aby bol rezný nástroj počas procesu obrábania v najlepšom prevádzkovom stave, čím sa zlepšuje kvalita a účinnosť obrábania.
Upínacia poloha obrobku by mala zabezpečiť, aby bol v rozsahu obrábacieho pohybu každej osi obrábacieho stroja, aby sa predišlo situácii, keď rezný nástroj nedosiahne obrábanú oblasť alebo koliduje s komponentmi obrábacieho stroja v dôsledku nesprávnej upínacej polohy. Zároveň by sa dĺžka rezného nástroja mala čo najviac skrátiť, aby sa zlepšila jeho tuhosť pri obrábaní. Napríklad pri obrábaní veľkého plochého dielu, ak je obrobok upevnený na okraji pracovného stola obrábacieho stroja, môže sa rezný nástroj pri obrábaní niektorých dielov príliš vysunúť, čo znižuje tuhosť rezného nástroja, ľahko spôsobuje vibrácie a deformácie a ovplyvňuje presnosť obrábania a kvalitu povrchu. Preto by sa mala upínacia poloha primerane zvoliť podľa tvaru, veľkosti a požiadaviek procesu obrábania obrobku, aby bol rezný nástroj počas procesu obrábania v najlepšom prevádzkovom stave, čím sa zlepšuje kvalita a účinnosť obrábania.
IV. Záver
Rozumný výber vzťažného bodu obrábania a správne určenie upínacích prípravkov v obrábacích centrách sú kľúčovými prvkami pre zabezpečenie presnosti obrábania a zlepšenie efektívnosti výroby. V samotnom procese obrábania je potrebné dôkladne pochopiť a dodržiavať požiadavky a princípy vzťažného bodu obrábania, vybrať vhodné typy upínacích prípravkov podľa charakteristík a požiadaviek na obrábanie obrobku a určiť optimálnu schému upínacích prípravkov podľa princípov výberu upínacích prípravkov. Zároveň by sa mala venovať pozornosť optimalizácii polohy upínacích prípravkov obrobku na pracovnom stole obrábacieho stroja, aby sa plne využili výhody vysokej presnosti a vysokej účinnosti obrábacieho centra, dosiahla sa vysokokvalitná, nízkonákladová a vysoko flexibilná výroba v mechanickom obrábaní, splnili sa čoraz rozmanitejšie požiadavky moderného výrobného priemyslu a podporil sa neustály rozvoj a pokrok v technológii mechanického obrábania.
Rozumný výber vzťažného bodu obrábania a správne určenie upínacích prípravkov v obrábacích centrách sú kľúčovými prvkami pre zabezpečenie presnosti obrábania a zlepšenie efektívnosti výroby. V samotnom procese obrábania je potrebné dôkladne pochopiť a dodržiavať požiadavky a princípy vzťažného bodu obrábania, vybrať vhodné typy upínacích prípravkov podľa charakteristík a požiadaviek na obrábanie obrobku a určiť optimálnu schému upínacích prípravkov podľa princípov výberu upínacích prípravkov. Zároveň by sa mala venovať pozornosť optimalizácii polohy upínacích prípravkov obrobku na pracovnom stole obrábacieho stroja, aby sa plne využili výhody vysokej presnosti a vysokej účinnosti obrábacieho centra, dosiahla sa vysokokvalitná, nízkonákladová a vysoko flexibilná výroba v mechanickom obrábaní, splnili sa čoraz rozmanitejšie požiadavky moderného výrobného priemyslu a podporil sa neustály rozvoj a pokrok v technológii mechanického obrábania.
Prostredníctvom komplexného výskumu a optimalizovaného použitia údajov o mieste obrábania a upínacích prípravkov v obrábacích centrách je možné efektívne zlepšiť konkurencieschopnosť strojárskych výrobných podnikov. Za predpokladu zabezpečenia kvality výrobkov je možné zlepšiť efektivitu výroby, znížiť výrobné náklady a vytvoriť väčšie ekonomické a sociálne výhody pre podniky. V budúcnosti v oblasti mechanického obrábania sa s neustálym objavovaním nových technológií a materiálov budú údaje o mieste obrábania a upínacie prípravky v obrábacích centrách naďalej inovovať a vyvíjať, aby sa prispôsobili zložitejším a vysoko presným požiadavkám na obrábanie.