Наалдмал хэвтүүлэгтэй CNC эргэдэг машинийн загварын ажиллагааг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

Хазайлттай хэвтэцтэй CNC токарь машинуудын сайжруулсан бүтцийн тогтвортой байдал ба хатуужил

Хатуужилтыг сайжруулах, хэлбийлтийг бууруулахад хазайлттай хэвтэцийн загварын үүрэг

Наалдмал хөрөө бүхий ЧПУ токарийн станцын наалдлын өнцөг (ерөнхийдөө 30°–45°) гурвалжин бүтцийн суурь болж өгдөг бөгөөд энэ нь хавтгай хөрөө бүхий станцаас 18–22%-иар хатуулагийг нэмэгдүүлдэг (Jui et al., 2010). Энэ геометр нь станцын төвийн жин хүндийг суурь рүү ойртуулдаг бөгөөд хатуу эргүүлэх үед хэлбэлзлийн далайцыг 40%-иар бууруулдаг.

Өндөр хурдтайг хайрцагт хөрөө бүхий байгууламжийн механик давуу тал

Тэнхлэгийн эргэлтийн хурд 4,500 оборот/мин-аас хэтрэхэд наалдмал хөрөө нь ачааллыг илүү сайн тархуулдаг:

(Эх сурвалж: 14-тэнхлэгтэй эдлэлийн туршилтын өгөгдөл, 2023)

Наалдсан ба хавтгай суурьт дизайнд хүчлэгийн тархалтыг харуулсан элементийн шинжилгээ

Элементийн шинжилгээ нь наалдсан суурь нь гол 38% хүчлэгийг суурь хэсэгт төвлөрүүлдэг бол хавтгай суурь нь 61% хүчлэгийг төвлөрүүлдэг болохыг харуулж байна. Наалдсан дизайн нь эргэлтийн хүчийг уртрагийн замын оронд суурь хэсэгт чиглүүлдэг.

Наалдсан суурьт машин үнэндээ хүнд даацын ажилд илүү сайн мөн эсэхийг шүүх

Наалдсан суурь нь өндөр хурдтай ажилд (5000 RPM-с дээш) давамгайлж байгаа боловч сүүлийн судалгаагаар 80 кг-аас хүнд хайлсан гангаар ажиллах үед хавтгай суурьт машин нь 15% илүү хатуу байдлыг хадгалж байна. Энэ нь ажлын масс ба хурдын харьцааг сайн үнэлэх шаардлагатай болгож байна.

Наалдсан суурьт дизайн нь нарийвчлал болон дулааны удирдлагад үзүүлэх нөлөө

Суурь наалдсан байдал болон тэнцвэртэй байршил нь нарийвчлалыг сайжруулдаг

Машины ор хоорондын өнцөг 30-45 градусын хооронд налсан байвал стандарт талбайн дизайнтай харьцуулахад огтлолтын хүчийг илүү сайн эсэргүүцдэг. Энэ налалт нь тэнцвэрт байдалд ойролцоо байрлах огтлогчийн хэрэгслийн байрлалыг оновчтой болгож, нарийн ажилд саад болдог хэлбэлзлийг бууруулдаг. Өндөр хурдны үед эдгээ хэлбэлзлүүд 2 микрон хүрэхгүй бөгөөд машин нь нарийвчлалыг дунджаар дөрөв хувиар нэмэгдүүлдэг. Судалгаа нь налсан орны тохируулга нь урт хугацааны үйлдвэрлэл явуулсны дараа ч шулуун чанарыг хадгалж байгааг харуулсан бөгөөд бүх ажиллагааны туршид метр тутамд дунджаар 0.0015 мм нарийцалтай шугаман чанарыг хадгалдаг.

Наалдмал ортой CNC токарийн машинд дулааны деформацийг хянах

Халууныг тарихдаа налуу суурьтай машины хувьд салхины зам нь илүү сайн байдаг тул боловсруулалтын дулааны 72 хувийг цэвэрлэдэг. Хавтгай суурьтай хувилбар нь зөвхөн 58% -ийг л цэвэрлэх чадвартай тул энд огцом ялгаа байна. Налуу суурийг онцлог болгож буй зүйл бол налуу дизайн нь тэгш бус халаалтыг байлан зохицуулах чадвартай байдаг. Хэрэв зүйлс халахад гравитацийн хүч нь бүх зүйлийг дахин байрлуулах тул машины ажил өөрөө засагддаг. Энэ нь температурын хэлбэлзэл 40 градус Цельсийн хэмжээнд байсан ч шпиндель нь турретэй хэвээр байршихыг хангана. Одоогийн ихэнх налуу суурьт машинарууд нь доторх хөргөх системтэй ирдэг. Тэдгээрийн ойролцоогоор 70 хувь нь энэ онцлогтой бөгөөд хуучин загваруудтай харьцулахад гурван дахин илүү сайн муруйх асуудлыг бууруулдаг.

Туршлагын жишээ: Налуу суурьтай эргээгүүр ашиглан валийг үйлдвэрлэхэд нарийвчлалын тогтвортой байдал

2023 оны нарийвчлан боловсруулах туршлага нь налуу ба хавтгай суурьтай CNC эргээгүүрүүдийг ижил 500 ширхэг драйв валийг (Ø50мм x 300мм, 304 төрлийн зэс түгэлгүй гангаар) үйлдвэрлэхэд харьцуулан судалжээ:

Чипийг зайлуулах үр ашгийг сайжруулснаар дахин боловсруулах тохиолдол 40%-иар буурч, серийн хувьд гадаргуугийн нэгдмэл чанарыг шууд сайжруулжээ.

Наалдсан орны бүтцийн баялаг чипийг зайлуулах, автоматжуулалтыг интеграцлах боломжийг олгоно

Наалдсан орны загварчлал болон чипийг зайлуулах үр ашгийн хувьд нөлөөлөх нь

Наалдсан байдал (ихэвчлэн 30°–75°) чипийг зайлуулах ест нумны замыг үүсгэж, талбай ортой харьцуулахад зайлуулах хурд 40–60% сайжирдаг. Цаашилбал, хог хаягдлыг хуримтлуулах хэвтээ гадаргууг арилгаснаар үйлдвэрийн туршилтын үед 8 цагийн ажлын өдөрт дунджаар 18 минутын гарц багатай байжээ.

Чипийн урсгалыг гравитацийн тусламжтайгаар буулгах нь хоолойд саатах, хэрэгслийн гэмтлийг багасгадаг

Налуу тагт нь огтлолтын хүчийг машинийн бүтцийн тэнхлэгтэй тулгаж, чипийг шууд конвейерт унах боломжийг олгоно. Энэ нь чиглүүрийн замд чип багтахыг саатуулж, хэрэгслийн дахин огтлох үзэгдлийг багасгадаг. Энэ нь жилд нэг машин тутамд $18,000-ийн хэмнэлттэй, иж бүрэн солих зардлыг ихэсгэдэг.

Автомжуулсан ачаалал/ачаа буулгалтын системтэй интеграци

Налуу тагтын байгууламж нь Z-тэнхлэгийн өргөн замаар шууд роботын нэвтрэх боломжийг бий болгох бөгөөд деталийг шилжүүлэх үед анхны оролдлогоор амжилтанд хүрэх магадлал 93%-иос 78%-иос илүү байдаг. Гурвалжин тагтын бүтэц нь олон тэнхлэгт роботын гар деталиудыг 300 мм диаметр хүртэл мөргөлдөөнгүйгээр зөөхөд хангалттай зайг хангана.

Тохиолдолын судалгаа: Налуу тагттай CNC токарь машин ашиглан автоматжуулсан үйлдвэрийн шугам

Өндөр хэмжээний автомашин хангамжийн компани нь гэрэлтэй үйлдвэрийн эсгийг 12 налуу тагттай токарь машинаар хэрэгжүүлж дараах үр дүн гаргасан:

• 34% ихэсэн шпиндель ашиглалт (58%-с 78%-руу)
• чиптэй холбоотой зогсолтын цаг 22%-иар буурсан
• материалын тасралтгүй хөдөлгөөнөөр цикл хийх хугацаа 16%-аар богиноссон
  Систем нь гар дүгт чип авах үйлдлийг бүрэн арилгаснаар зургаан сарын хугацаанд 99.4% ажиллагаатай байв.

Харьцуулан үзүүлэх: CNC токарийн налуу суурь vs. Хавтгай суурь токарийн машинууд

Бүтцийн хатуу чанарын үзүүлэлт: CNC токарийн налуу суурь vs. Хавтгай суурь токарийн машинууд

CNC эргэдэг машинуудын налуу ортны загвар нь гурвалжин огтлолын хэлбэрийн улмаас бүтцийн хатуу байдлыг 15-25 хувь сайжруулдаг. Хязгаарын элементийн шинжилгээний үр дүнг харвал эдгээр машинууд налуу ортны гадаргуу дагуу огтлох хүчийг тэгш бүхэлд нэгэн зэрэг тархаадаг. Энэ нь зааны зам, бусад чухал хэсгүүдийн хүчдэлийн цэгийг 40 хувь хүртэл бууруулдаг. Энэ нь практикт юу гэсэн үг вэ? Налуу орттой машинууд нь 8 килоньютон хүрэх ачаалал дор ч байрлалыг нь дотор нь ±0.002 мм нарийвчлалтай хадгалж чаддаг. Тэгш орттой хувилбарууд нь ижил нөхцөлд ихэвчлэн 0.005-с 0.008 мм хүртэлх хазайлт үзүүлдэг. Наpийн эд анги төхөөрөмжийг боловсруулах шаардлагатай үйлдвэрүүдэд энэ зөрүү нь үйлдвэрлэлийн явцад нарийн тусгай заалтуудыг барихад чухал ач холбогдолтой.

Урт хугацааны ажиллагааны үеийн хэлбэлзлийг шингээх чадвар

30-аас 45 градусын хооронд налуулах үед машины огтлолтын хүч нь түүний төвдийн хүндийн төвтэй илүү сайн таарч, энэ нарийвчлал нь 12 цагийн дараалсан ажиллсны дараа Фраунхофер институтийн 2023 онд хийсэн судалгаагаар урт хугацааны ажиллагааны үед гарах дохиурлын хэлбэлзлийг ойролцоогоор гуравны хоёроор бууруулдаг. Хавтгай тавцан машинуудын хувьд байдал муудаж байна. Зүгээр л шулуун гангийн хатуу чанарыг 45 HRC-аас дээш үнэлж буй үед л ажилласны дараа зургаан цагийн дараа вибраци ихсэж эхэлдэг бөгөөд энэ нь тодорхой харагддаг. Энэ үед налуу тавцан дизайн нь гэрэлтэй байдаг. Тэдгээрийн хүчтэй хөндий хэсгүүд нь 120 Гц-ээс доош давтамжийг багасгадаг. Энэ нь Ra 0.8 микрометрээс нарийн гадаргууны төгсгөл бүхий хэрэглээний ихэнх тохиолдолд чухал байдаг тул гадаргууг маш гладкийн байдалд барихад маш их нөлөөтэй.

Нарийвчлалыг хугацааны туршид хадгалах: Ажилчдын туршилтын өгөгдөл

127 ширхэг CNC эргэлтийн машин дээр хийсэн 2 жилийн судалгаагаар налуу суурьтай загварууд нийт тохиолдолд 92%-ийн нарийвчлалыг +/- 0.005 мм-ийн хүрээнд, харин талбай суурьтай машинууд зөвхөн ойролцоогоор 78%-ийг хадгалж байсан байна. Халууны тэлэлтийн асуудалд налуу суурьтай загварууд температурын өөрчлөлттэй амжилттай зохицоно. Тэдгээрийн нөхөлт систем нь байрлалын хэлбэлзлийг зөвхөн 12 микрометрээр багасгаж, харин талбайн системүүд нэг градус Целсийн өөрчлөлтөнд 18-22 микрометрийн хооронд хэлбэлздэг. 500 цагийн ажиллагааны дараа налуу суурьтай машинууд масс үйлдвэрлэлд анхны 98.3% нь зөвшөөрөгдөх хэмжээнд байжээ. Энэ нь үйлдвэрлэлийн багц дээр нарийвчлалыг хадгалж байхад талбай суурьтай машинуудаас 11.7%-иар ахиж байна.

Салбарын парадокс: Талбай суурьтай эргэлтийн машинууд яагаад ч налуу загваруудаас давамгай байна

Талбай суурьтай эргэлтийн машинууд дараах гурван чухал нөхцөлд давуу талтай байдаг:

1. Маш хүнд эргэлт : Нугалах бөгжийн гүн 15 мм-ээс дээш гүнзгий хувьд тогтвортой чипийн ачаалал нь хайлсан төмрийн эргэлтэнд
2. Хэт том бүрэлдэхүүн хэсгүүд : 1.5 м-ээс илүү диаметртэй, 8:1 урт/диаметрийн харьцаатай ажлын биеүүд
3. Удаан хурдны үйл ажиллагаа : Эргэлтийн хурд 800 эргэлтээс бага үед чипийг авахад гравитацын нөлөөний ашиг нь бага байх үед

Америкийн механик инженерчлэлийн нийгэмлэг (2023) тайлангийн дагуу хавтгай төмөр хутгах машины циклийн хугацаа нь 300 кг-аас илүү жинтэй титанийн загварыг эхний боловсруулалтанд хэвтээ чанарын тогтвортой байдлыг ашиглан 23% илүү хурдан байсныг тэмдэглэсэн.

Ирээдүйн зүй тогтол: Ухаалаг үйлдвэрлэл дэх налуу тулгурын CNC токарийн станцын хөгжил

Industry 4.0 системд IoT-тэй налуу тулгурын CNC токарийн станц ашиглаж эхлэх нь

Огнооны мэдээллээр өнөөдөр налуу утасны CNC токарийн станцууд нь зөвхөн тусдаа төхөөрөмж биш, ухаалаг үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжүүдийн холбогдсон сүлжээнд хувь нэмэр оруулж байна. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь сүүлийн үед IoT сенсоруудыг агуулж, жоншны ачааллын өөрчлөлт, температурын хэлбэлзэл, огтлолтын хэрэгсэл элэгдэж эхлэх мөчийг хянах боломжтой болгож байна. 2024 оны сүүлчээр хийсэн салбарын судалгаагаар налуу утасны станцуудыг IoT боломжуудтай болгон шинэчилсэн үйлдвэрлэгчид машин хэсгийг үйлдвэрлэх явцад тасралтгүй ажиллагааны 30% бууруулж чадсан байна. Чухал нь? Клауд дээр суурилсан тооцоолох системүүд нь бодит цагт сенсорын өгөгдлүүдийг шинжилж, урьдчилан таамаглах засварын мэдэгдлүүдийг илгээдэг явдал юм.

Орчин үеийн налуу утасны бүтцийн хэлбэлзлийг нөхөн засварлах нь ухаалаг програмчлалын хүчээр

Машин сургах технологийн дэвшлийн үр дүнд огтлолтын параметрүүдийг динамик аргаар оновчтой болгож, хурд ихтэй үйл ажиллагааны үед хэлбэлзлийг нөхөн олж байна. Агаарын онгоцны хэсгүүдийг турших явцад налуу утасны CNC токарийн станц дээр суурилсан AI-р зохицуулагдсан шингэлтийн систем нь 8000 RPM ачаалал өгөх үед ч гадаргуугийн тогтвортой байдалыг 18%-иар сайжруулж чадсан.

Хурдны огтлогчийн CNC токарийн станцын техникийн үзүүлэлтүүдийг үйлдвэрлэлийн шаардлагатай тохируулах

Хурдны огтлогчийн оновчтой байгууламжийг сонгохдоо эд ангийн хэмжээ, материал зүйн хатуу чанар, багц бүтээгдэхүүний хэмжээгээр тэнцвэртэй ханддаг. Хурдан хэрэгсэл солих шаардлагатай жижиг дэлгүүрүүд нь ихэвчлэн хүртэл хүрэх боломжийг хангахын тулд 30° хурдны огтлогчийг сонгодог бол том үйлдвэрлэлийн нөхцөлд чипийг илүү хурдан гаргаж чаддаг, хатуу байдлыг нэмэгдүүлдэг 45°-ийн илүү налуу загварыг сонгодог.

Талбайн төрлийн системээс хурдны огтлогчтой систем рүү шилжүүлэх үнэ цэнэ болон ашиг хохирлын шинжилгээ

Хурдны огтлогчтой CNC токарийн станцууд нь 15–25% илүү өртөгтэй байдаг ч циклийн хугацааг 30%-иар багасгаж, хаягдлын түвшинг бууруулах замаар дунд зэрэг хэмжээний үйлдвэрлэлд 18–24 сарын дотор хөрөнгө оруулалтын буцах хэмжээг хангаж чаддаг. Гэсэн хэдий ч ажлын эд анги нь 2000 кг-аас хэтэрдэг том хэмжээний, хүнд боловсруулалтын үед талбайн төрлийн токарийн станцууд нь ашиглах боломжтой байдаг.

Түгээмэл асуулт

Налуу ортой CNC токарийн машин гэж юу вэ?

Хурдны огтлогчтой CNC токарийн станц нь хөрөө нь 30°-с 45° хүртэл налсан токарийн станцын нэг төрөл бөгөөд өндөр хурдны үйл ажиллагааны үед ачааллыг илүү сайн тархуулах, хэлбэлзлийг багасгах замаар хатуу чанар, ажиллагааг сайжруулдаг.

Наалдмал хэвтээ CNC токарийн эд анги нарийвчлалыг хэрхэн сайжруулах вэ?

Наалдмал хэвтээ CNC токарийн наалдмал дизайн нь илүү сайн тэнцвэртэй байрлалыг хангаж, огтлолтын хүчийг болон хэлбэлзлийг бууруулж, эд анги нарийвчлалыг сайжруулж, урт хугацааны үйлдвэрлэлд нарийвчлалыг тогтвортой байлгадаг.

Наалдмал хэвтээ CNC токарийг хэрэглэхэд чипийг зайлуулахад ямар давуу тал байдаг вэ?

Наалдмал хэвтээ CNC токарийн наалдмал дизайн нь чипийг зайлуулах ест нөхцөлийг бүрдүүлж, чипийг дахин огтлох болон хэрэгсэл гэмтэх магадлалыг багасган, хамгийн чухал нь хавтгай хэвтээ загваруудтай харьцуулахад үйлчилгээний чанарыг сайжруулж, зогсолтын цагийг багасгадаг.

Хавтгай хэвтээ токарийн наалдмал хэвтээ загваруудаас давамгайлдаг нөхцөл байдаг уу?

Тийм ээ, наалдмал хэвтээ загваруудаас давамгайлдаг нөхцөл байдаг. Жишээлбэл маш хүнд үйлдвэрлэл, маш том хэмжээтэй эд ангиудтай ажиллах үед болон чипийг гравитацын тусламжтайгаар зайлуулах ач холбогдол багатай байх удаан хурдны үйлдлүүдийн үед хавтгай хэвтээ токарийг ашиглах нь илүү тохиромжтой байдаг.