Folyamatelemzést végeztek a Z-alakú kiegyenlítő könyök szabálytalan excentrikus szerkezetére, valamint a megmunkálási nehézségekre a nagy méret, a nagy pontosság és a rögzíthetetlenség miatt. Szabványos megmunkálási sémát javasoltak. Speciális esztergatartót terveztek, amely alkalmas több modell és nagy tételek megmunkálására, megoldva a nagy megmunkálási nehézség, instabil minőség és alacsony megmunkálási hatásfok problémáit a Z- alakú mérlegkönyök.
01
Bevezetés
Az egyensúlyi könyök a lánctalpas speciális járművek felfüggesztési rendszerének központi eleme. Elasztikus elemekkel, például torziós tengellyel és lengéscsillapítóval együtt működik, hogy rugalmas alátámasztást biztosítson a jármű karosszériájának és az útkeréknek [1]. A kiegyenlítő könyök nagy mennyiségű ütközési energiát képes átvinni a közúti kerék fel- és-lefelé irányuló mozgása során a torziós tengelyre, pufferelni és elnyelni a vibrációs energiát, csökkenti a jármű karosszériájára ható ütközési erőt, javítja az utasok kényelmét, csökkenti az alkatrészek sérülését, valamint biztosítja a jármű stabilitását és manőverezhetőségét durva utakon [2]. Az általános kiegyensúlyozó könyökszerelvény tartalmaz egy bordás tengelyt, kiegyensúlyozó könyököt és a közúti keréktengelyt. A Z-alakú mérlegkönyök egy integrált egyensúlyozó könyök, amely mindhárom komponenst egyesíti. Az integrált egyensúlyozó könyök nagy manőverezhetőség, nagy megbízhatóság és könnyű súly jellemzi, és széles körben használják a modern speciális járművekben [3]. 02
A Z-alakú mérlegkönyök szerkezetének és megmunkálási kihívásainak elemzése
A Z-alakú egyensúly könyök szerkezet, amint az 1. ábrán látható, egy szabálytalan alakú excentrikus szerkezet. Nagy méretű és nagy tömegű, nagy anyagleválasztási sebességet, nagy méret- és helyzetpontosságot, valamint hosszú megmunkálási ciklust igényel számos folyamattal. Különféle berendezéseket és szakmákat foglal magában, beleértve a vízszintes fúrógépeket, CNC esztergagépeket, megmunkálóközpontokat, préselőgépeket és huzalos szikraforgácsoló gépeket. A korábbi gyártás során számos probléma merült fel minden egyes folyamatlépésben, mint például a tengely külső körének tűrésméretei-on-, a bordás furat és a külső kör közötti eltolódás, a nagy tengely (spline tengely) és a kis tengely (súlyos tengely) tengelyei közötti nem{7} párhuzamosság, a nagy tengely (súlyos tengely) tengelye közötti párhuzamosság, a nem szabványos felületi idő és a forgácsolási folyamat nem megfelelő időbelisége befolyásolja a termék minőségét és a szállítási ütemezést.
03
Eljárási séma
Z-alakú kiegyensúlyozó könyök megmunkálási folyamat: A homlokfelület és a belső furat durva kifúrása → Nagy tengely durva esztergálása → Kis tengely durva esztergálása → Végfelület és belső furat fúrása → Nagy tengely befejező esztergálása → Kis tengely befejező esztergálása → Külső forma marása és fúrása → Bővítés (huzal EDM). A termék nyersdarab kovácsolószerszám. A nagy és kis tengelyek nagyolásánál és simításánál speciális esztergaszerelvényre van szükség ellensúlyokkal. Ez a rögzítő kiegyensúlyozza a munkadarab forgatása során keletkező centrifugális erőt, ezáltal csökkenti a vibrációt és növeli az orsó fordulatszámát, hatékonyan javítva a termék megmunkálási pontosságát és vágási sebességét.
04
Megmunkálási folyamat
(1) A végfelületek és a belső furatok durva fúrása: CNC vízszintes fúrógépet használnak. Mindkét oldalon 2 mm-es ráhagyás marad a végfelületeknél és a belső furatoknál is. Ennek az eljárásnak a fő funkciója a nagy mennyiségű anyag gyors eltávolítása, és a folyamatközpont lyukak létrehozása a nagy és kis tengelyek durván megmunkált külső átmérőjéhez-. A CNC vízszintes fúrógép 360 fokban forgatható munkaasztallal rendelkezik, amely lehetővé teszi az univerzális megmunkálást XOY síkban egy összeállításban. Egyszerre négy végfelületet és belső furatot tud megmunkálni, biztosítva, hogy a nagy és a kis tengely mindkét végén a folyamatközpont furatai koaxiálisak legyenek, és hogy a nagy és a kis tengelyek középvonalai párhuzamosak legyenek. A végfelületek és a belső furatok durva kifúrása a 2. ábrán látható, ahol a vastag, folytonos vonal a megmunkált felületet jelenti.
2. ábra. A homlokfelület és a belső furat durva fúrása
(2) Nagy tengely durva esztergálása: A megmunkálást CNC esztergagépen végzik, a külső átmérő mindkét oldalán 1,5 mm ráhagyással. Ennek az eljárásnak a fő funkciója a nagy mennyiségű anyag gyors eltávolítása és a folyamat referencia létrehozása a homlokfelület és a belső furat fúrásához. Mivel a Z-alakú kiegyensúlyozó könyök súlypontja esztergálás közben eltolódik a forgás középpontjától, egy speciális esztergaszerelvényre van szükség ellensúllyal a centrifugális erő kiegyenlítéséhez, a rezgés csökkentéséhez és az orsó fordulatszámának növeléséhez. A nagy tengely durva esztergálása a 3. ábrán látható.
3. ábra A nagy tengely durva esztergálása
(3) Kis tengely durva esztergálása: A megmunkálást CNC esztergagépen végzik, 1,5 mm ráhagyással a külső átmérő és a homlokfelület mindkét oldalán. Ennek a folyamatnak a fő funkciója a nagy mennyiségű anyag gyors eltávolítása és a megmunkálási feszültség feloldása. A kis tengely durva esztergálása a 4. ábrán látható. Durva esztergálás után a nagy és a kis tengely szabályos külső átmérőjű. Az AV-alakú bilincs stabilabb simítást biztosít a fúrás során.
4. ábra A kis tengely durva elfordítása
(4) A végfelület és a belső furat fúrása: Ezt CNC vízszintes fúrógéppel végezzük, a nagy tengely külső átmérőjének durva esztergálásával a folyamat nullapontjaként és a befogási nullapontként. Ennek az eljárásnak a fő feladata, hogy a termék négy végfelületét és belső furatát a kész méretre megmunkálja, biztosítva a méretpontosságot és a felületi érdességeket, miközben letörést hoz létre a nagy és kis tengely külső átmérőinek végső esztergálásához. A végfelület és a belső furat fúrása az 5. ábrán látható, ahol a vastag folytonos vonal az ebben a folyamatban megmunkált felületet jelöli.
5. ábra. Végezze el a homlokfelület és a belső furat fúrását
(5) A nagy tengely befejező esztergálása: Ez CNC esztergagéppel történik, a külső átmérő megmunkálásával a kész méretre, biztosítva a méretpontosságot, a geometriai pontosságot és a felületi érdességet. Ez az eljárás a belső furat befejező fúrása során keletkező letörést használja befogási alapként, biztosítva a nagy tengely külső átmérőjének és belső furatának egytengelyűségét. A nagy tengely befejező esztergálását a 6. ábra mutatja.
6. ábra A főtengely precíziós esztergálása
(6) A kis tengely precíziós esztergálása: CNC eszterga segítségével a külső átmérőt a kész méretre megmunkálják, biztosítva a méretpontosságot, a geometriai pontosságot és a felületi érdességet. Ez az eljárás a belső furat precíziós fúrása során készült letörést használja befogási és pozicionálási referenciaként, biztosítva a kistengely és a belső furat külső átmérőjének egytengelyűségét, valamint a kistengely és a főtengely középvonalainak párhuzamosságát. A kis tengely precíziós esztergálása a 7. ábrán látható.
7. ábra A kis tengely precíziós esztergálása
(7) Külső forma marása és fúrás: Függőleges megmunkálóközpont segítségével a termék külső formáját a kívánt pozícióba megmunkálják, és dübellyukakat fúrnak. A külső forma marását és a fúrást a 8. ábra mutatja, ahol a vastag folytonos vonalak a megmunkált felületeket jelenítik meg ebben a folyamatban.
8. ábra A külső forma marása és a fúrás
(8) A spline kivágása (huzalos EDM spline): Ha a termék tétel nagy, ezt a folyamatot általában lyukasztógéppel hajtják végre, és ezzel biztosítják a gyártás hatékonyságát és a spline furat méreteinek konzisztenciáját. Ha nem áll rendelkezésre retesz, és a tétel mérete kicsi, ez a folyamat huzalos szikraforgácsológép segítségével is végrehajtható. A főtengely külső átmérője befogási és pozicionálási referenciaként szolgál, biztosítva a bordás furat és a főtengely külső átmérőjének egytengelyűségét. Az áttört spline (huzal-EDM spline) a 9. ábrán látható, ahol a vastag folytonos vonal az ebben a folyamatban megmunkált felületet jelöli.
9. ábra: Broached Spline (Wire-EDM Spline)
Ezen a ponton a Z-alakú kiegyensúlyozó könyöktermék az összes megmunkálási folyamatot befejezte. Az ezt követő folyamatok közé tartozik a hibafeltárás és a felületkezelés.
05
Dedikált eszterga rögzítő
A dedikált esztergaszerelvény olyan alkatrészeket tartalmaz, mint a karima, az alváz, a tartótest, a központ, az ellensúly és a rögzítőcsavarok [4, 5].
A karima összekötő elemként szolgál az eszterga és a szerelvény között. Általában szabványos karimát használnak. Az egyik vége egy kúpos lyukon keresztül csatlakozik a CNC eszterga orsójához, a másik vége pedig egy helymeghatározó kiemelkedésen keresztül csatlakozik az alvázhoz, biztosítva, hogy az esztergaszerelvény forgásközéppontja egy vonalban legyen az eszterga orsójával.
Az esztergaszerelvény alapjául szolgáló alváz egy hosszúkás, kör alakú hornyot tartalmaz. Egy tartótest és két ellensúly van ráerősítve, és ez a három-pontos tömegeloszlás biztosítja a munkadarab egyenletesebb forgását a megmunkálás során, csökkenti a vibrációt és javítja a termék külső hengeres pontosságát és felületi minőségét.
Az alvázhoz hegesztett tartótest egy hosszúkás, kör alakú hornyot is tartalmaz, amelynek méretei megfelelnek az alváz hornyának. Ez a horony két célt szolgál: csökkenti az esztergaszerelvény teljes tömegét, és megakadályozza az interferenciát a Z-alakú kiegyensúlyozó könyök nem-megmunkálási tengelye és az esztergaszerelvény között. Számos rögzítőcsavar található a horony mindkét végén, hogy rögzítse a Z-alakú kiegyensúlyozó könyök nem -megmunkálási tengelyét. A hosszúkás, körkörös hornyos kialakítás lehetővé teszi a Z-alakú, különböző méretű és típusú kiegyensúlyozó könyökök megmunkálását ezzel az esztergaszerelettel, ami több-célú funkcionalitást biztosít.
A középpont és a tartótest pozicionáló ütközője egymáshoz van illesztve és a tartótesthez hegesztve. A megmunkálás során az eszterga középpontja és az eszterga szárának középpontja rendre megtámasztja a Z-alakú kiegyensúlyozó könyök megmunkálási tengelyének két végét, így kettős-középpontos rögzítési konfigurációt érünk el. Annak biztosítására, hogy a középpont pozicionáló kúpfelülete koaxiális legyen az eszterga orsójával, a középpont pozicionáló kúpfelületét precíziós-meg kell dolgozni egy esztergagépen, miután az eszterga rögzítőelemét összehegesztették. Az ellensúly több legyező{6}}alakú ellensúlylemezből áll. Az ellensúlylemezek száma állítható, hogy kiegyensúlyozza a különböző Z- alakú kiegyensúlyozó könyök modellek megmunkálása során keletkező centrifugális erőt. A két ellensúly egyenletesen, 120 fokban van elosztva a támaszték súlypontjához képest, így jobban biztosítja a dinamikus egyensúlyt a termék megmunkálása során.
A különböző méretű Z-alakú kiegyensúlyozó könyökök megmunkálásához több rögzítőcsavarkészlet van felszerelve a tartótest hosszú ovális hornyának mindkét oldalán. A rögzítőcsavarok befogási helyzetét a 10. ábra mutatja. Az egyes rögzítőcsavar-készletek középvonala magasabb, mint a Z-alakú mérlegkönyök nem -megmunkált tengelyének külső körközéppontja közötti H távolság. Ez a befogási módszer biztosítja, hogy a Z-alakú kiegyenlítő könyökön lévő rögzítőcsavarok szorítóereje ellentétes legyen a centrifugális erővel, hatékonyan csökkentve a munkadarab forgásakor keletkező centrifugális erőt. A kis tengelyek és a nagy tengelyek megmunkálásának befogási állapotait a 11. és 12. ábra mutatja.
10. ábra A rögzítőcsavar befogási helyzetének vázlata
11. ábra Befogási állapot a kis tengely megmunkálásánál
12. ábra Befogási állapot a nagy tengely megmunkálásánál
06
A megmunkálási eredmények ellenőrzése
Jelenleg ezt a Z-alakú kiegyensúlyozott könyökös megmunkálási eljárást és a speciális esztergaszerelvényt több mint egy éve alkalmazzák a gyártósoron. Ezzel az eljárással több modellt és nagy sorozatú Z-alakú mérlegkönyök-terméket is megmunkálnak, ami stabil és megbízható termékminőséget és jelentősen javított megmunkálási hatékonyságot eredményez. Ez teljes mértékben igazolja a folyamat és a dedikált esztergaszerelvény megvalósíthatóságát és hatékonyságát. A Z-alakú mérlegkönyök néhány megmunkálási lépésének fényképe a 13. ábrán látható.
a) A homlokfelület és a belső furat durva fúrása
b) A főtengely durva elfordítása
c) Fejezze be a homlokfelület és a belső furat fúrását
13. ábra: Valóságos képek a Z-alakú mérlegkönyök megmunkálási folyamatáról
07
Következtetés
Az ebben a cikkben javasolt megmunkálási folyamat és speciális esztergaszerelvény a Z-alakú kiegyensúlyozó könyökhöz a Z-alakú mérlegkönyök különböző modelljeinek megmunkálására alkalmazható, a termék anyagától vagy a nyersdarab típusától függetlenül. Teljes folyamatot és befogási megközelítést biztosít az ilyen típusú termékekhez, megoldva a nagy megmunkálási nehézségek, a befogási képtelenség, az instabil termékminőség és az alacsony megmunkálási hatékonyság, amelyet a Z-alakú kiegyenlítő könyök szabálytalan excentrikus szerkezete, nagy mérete, nagy súlya és nagy pontosságú követelményei okoznak. A helyszíni ellenőrzés azt mutatja, hogy ez a megmunkálási folyamat biztosítja, hogy a Z-alakú kiegyenlítő könyöktermékek megfeleljenek a tervezési pontossági követelményeknek, csökkenjen a megmunkálási nehézség, és javuljon a termékminőség állandósága és a megmunkálási hatékonyság.
