Анализа процеса је спроведена на неправилној ексцентричној структури балансног колена у облику слова З-, као и на потешкоће у машинској обради због његове велике величине, високе прецизности и немогућности стезања. Предложена је стандардизована шема машинске обраде. Дизајниран је посебан струг који је погодан за обраду више модела и великих серија производа, решавајући проблеме велике тежине обраде, нестабилног квалитета и ниске ефикасности обраде балансног колена З-облика.
01
Увод
Колено за равнотежу је основна компонента система вешања гусеничарских специјалних возила. Ради у комбинацији са еластичним елементима као што су торзионо вратило и амортизер да би обезбедио еластичну подршку каросерији возила и точку пута [1]. Колено за равнотежу може да пренесе велику количину енергије удара коју генерише кретање точкова нагоре-и-надоле на торзионо вратило, одбојник и апсорбује енергију вибрација, смањи силу удара на каросерију возила, побољша удобност путника, смањи оштећење компоненти и обезбеди стабилност и управљивост возила при вожњи на неравним путевима [2]. Општи склоп колена за балансирање укључује осовину са шиљком, колено за балансирање и осовину точка. Колено за равнотежу у облику З- је интегрисано колено за равнотежу које комбинује све три компоненте. Интегрисано колено за балансирање има карактеристике велике маневарске способности, високе поузданости и мале тежине и широко се користи у савременим специјалним возилима [3]. 02
Анализа структуре и изазова машинске обраде балансног лакта у облику слова З{0}}
Структура балансног лакта у облику З-, као што је приказано на слици 1, је ексцентрична структура неправилног облика. Велике је величине и тешке тежине, захтева високу стопу уклањања материјала, високу тачност димензија и положаја и дуг циклус обраде са бројним процесима. Укључује различиту опрему и занате, укључујући машине за хоризонтално бушење, ЦНЦ стругове, обрадне центре, машине за провлачење и жичане ЕДМ машине. У претходној производњи, бројни проблеми су били изложени у сваком кораку процеса, као што су -од{{6}димензија толеранције спољног круга вратила, неусклађеност између отвора за клин и спољашњег круга, не-паралелизам између оса великог вратила (осовина са зупцима) и малог вратила (ниско време циклуса оптерећења површине равног точка, нестандардно време окретања точака, нестандардно време циклуса). ефикасност, што озбиљно утиче на квалитет производа и распоред испоруке.
03
Процесна шема
Процес машинске обраде балансног колена у облику З-: Грубо бушење чеоне површине и унутрашњег отвора → Грубо стругање великог вратила → Грубо стругање малог вратила → Завршно бушење чеоне површине и унутрашње рупе → Завршно стругање великог вратила → Завршно стругање малог вратила → Глодање спољашњег облика и бушење → ЕДМ провлачење (жица). Празан производ је ковање. Приликом грубе обраде и завршне обраде великих и малих осовина, потребан је посебан струг са противтегом. Овај уређај балансира центрифугалну силу која се ствара током ротације радног комада, смањујући на тај начин вибрације и повећавајући брзину вретена, ефикасно побољшавајући прецизност обраде производа и брзину сечења.
04
Процес обраде
(1) Грубо бушење крајњих површина и унутрашњих рупа: Користи се ЦНЦ машина за хоризонтално бушење. Остављено је 2 мм на свакој страни и за крајње стране и за унутрашње рупе. Главна функција овог процеса је брзо уклањање велике количине материјала и стварање рупа у центру процеса за грубо-обрађене спољашње пречнике великог и малог вратила. ЦНЦ машина за хоризонтално бушење има радни сто који се окреће за 360 степени, што омогућава универзалну обраду у равни КСОИ у једном подешавању. Може да обради четири крајње стране и унутрашње рупе одједном, обезбеђујући да су рупе у центру процеса на оба краја велике и мале осовине коаксијалне и да су средишње линије велике и мале осовине паралелне. Грубо бушење чеоних површина и унутрашњих рупа приказано је на слици 2, где дебела пуна линија представља обрађену површину.
Слика 2. Грубо бушење чеоне и унутрашње рупе
(2) Грубо окретање великог вратила: Машинска обрада се изводи на ЦНЦ стругу, са 1,5 мм додатка на свакој страни спољашњег пречника. Главна функција овог процеса је брзо уклањање велике количине материјала и стварање референтног процеса за завршно бушење крајње површине и унутрашње рупе. Пошто се центар гравитације балансног колена у облику слова З- помера из центра ротације током окретања, потребна је посебна струга са противтеговима за балансирање центрифугалне силе, смањење вибрација и повећање брзине вретена. Грубо окретање великог вратила приказано је на слици 3.
Слика 3. Грубо окретање великог вратила
(3) Грубо окретање малог вратила: Машинска обрада се изводи на ЦНЦ стругу, са 1,5 мм додатка на свакој страни спољашњег пречника и крајње стране. Главна функција овог процеса је брзо уклањање велике количине материјала и ослобађање напрезања приликом обраде. Грубо окретање малог вратила приказано је на слици 4. После грубог токарења, велико и мало вратило имају правилне спољашње пречнике. АВ-стезаљка се користи за стабилнију завршну обраду током завршног бушења.
Слика 4. Грубо окретање малог вратила
(4) Завршно бушење завршне површине и унутрашње рупе: Ово се ради помоћу ЦНЦ машине за хоризонтално бушење, са грубим окретањем спољашњег пречника велике осовине као референтне тачке процеса и затезања. Главна функција овог процеса је да се четири крајње стране и унутрашња рупа производа обрађују до готове величине, обезбеђујући тачност димензија и храпавост површине, а такође стварају скос за завршно окретање спољашњих пречника великог и малог вратила. Завршно бушење крајњег дела и унутрашњег отвора приказано је на слици 5, где дебела пуна линија представља површину обрађену у овом процесу.
Слика 5. Завршно бушење крајњег дела и унутрашње рупе
(5) Завршно окретање велике осовине: Ово се ради помоћу ЦНЦ струга, обрађујући спољашњи пречник до готове величине, обезбеђујући тачност димензија, геометријску тачност и храпавост површине. Овај процес користи укошеност створену током завршног бушења унутрашње рупе као основ за стезање, обезбеђујући коаксијалност спољашњег пречника и унутрашњег отвора велике осовине. Завршно окретање велике осовине приказано је на слици 6.
Слика 6. Прецизно окретање главног вратила
(6) Прецизно окретање мале осовине: Користећи ЦНЦ струг, спољни пречник се обрађује до готове величине, обезбеђујући тачност димензија, геометријску тачност и храпавост површине. Овај процес користи скошење направљено током прецизног бушења унутрашње рупе као референцу за стезање и позиционирање, обезбеђујући коаксијалност спољашњег пречника мале осовине и унутрашњег отвора, као и паралелност средишњих линија мале осовине и главне осовине. Прецизно окретање малог вратила приказано је на слици 7.
Слика 7. Прецизно окретање малог вратила
(7) Глодање спољашњег облика и бушење: Користећи вертикални обрадни центар, спољни облик производа се машински обрађује до жељене позиције, а рупе за типле се буше. Глодање спољашњег облика и бушење је приказано на слици 8, где дебеле пуне линије представљају обрађене површине у овом процесу.
Слика 8. Глодање спољашњег облика и бушење
(8) Провлачење утора (жичана ЕДМ шиљка): Када је серија производа велика, овај процес се генерално спроводи коришћењем машине за провлачење са алатом за провлачење, обезбеђујући ефикасност производње и конзистентност димензија отвора за провлачење. Када је провлачење недоступно и величина серије је мала, овај процес се може извести помоћу жичане ЕДМ машине. Спољни пречник главне осовине служи као референца за стезање и позиционирање, обезбеђујући коаксијалност отвора за клизање са спољним пречником главне осовине. Проширени уложак (жичани-ЕДМ сплине) је приказан на слици 9, где дебела пуна линија представља површину обрађену у овом процесу.
Слика 9: Раширени клапни (жичани-ЕДМ шиљак)
У овом тренутку, производ за балансно колено у облику З- је завршио све процесе обраде. Наредни процеси укључују детекцију грешака и површинску обраду.
05
Наменска опрема за струг
Наменски уређај за струг укључује компоненте као што су прирубница, шасија, потпорно тело, центар, противтег и завртњи за причвршћивање [4, 5].
Прирубница служи као спојна компонента између струга и уређаја. Обично се користи стандардна прирубница. Један крај се повезује са вретеном ЦНЦ струга кроз конусну рупу, а други крај се повезује са шасијом кроз лоцирање, осигуравајући да је центар ротације учвршћења струга у равни са вретеном струга.
Шасија, која служи као основа за учвршћење струга, има издужени кружни жлеб. На њега је причвршћено потпорно тело и две противтеже, а ова расподела масе у три-тачке обезбеђује глаткију ротацију радног комада током обраде, смањујући вибрације и побољшавајући спољашњу цилиндричну тачност и квалитет површине производа.
Тело носача, заварено за шасију, такође има издужени кружни жлеб са димензијама које одговарају оној у жлебу на шасији. Овај жлеб има две сврхе: смањење укупне тежине учвршћења струга и спречавање сметњи између -осе равнотежног колена у облику слова З- и учвршћења струга. Неколико комплета завртња за причвршћивање налази се на оба краја жлеба да би се осигурала не-осигурана осовина балансног колена у облику слова З-. Дизајн издуженог кружног жлеба омогућава машинску обраду колена за балансирање у облику З- различитих величина и модела помоћу овог учвршћења за струг, чиме се постиже вишенаменска функционалност.
Средиште и граничник за позиционирање потпорног тела су спојени и заварени за потпорно тело. Током обраде, центар и центар задњег стожера струга, респективно, подржавају два краја осе машинске обраде колена у облику слова З-, постижући конфигурацију двоструког-централног стезања. Да би се осигурало да је површина конуса за позиционирање коаксијална са вретеном струга, површина средишњег конуса за позиционирање мора бити прецизно-обрађена на стругу након што је учвршћење струга заварено заједно. Противтег се састоји од више плоча противтеже у облику лепеза{6}. Број плоча противтеже се може подесити да би се избалансирала центрифугална сила настала током обраде различитих модела колена за балансирање у облику З{8}}а. Две противтеже су равномерно распоређене под углом од 120 степени у односу на центар гравитације ослонца, чиме се боље обезбеђује динамичка равнотежа током обраде производа.
Да би се прилагодила обрада колена за равнотежу у облику З- различитих величина, на обе стране дугог овалног жлеба потпорног тела је инсталирано више сетова причврсних вијака. Положаји стезања завртња за причвршћивање приказани су на слици 10. Средња линија сваког сета завртња за причвршћивање је већа од растојања Х између центра спољашњег круга необрађене осе колена за балансирање у облику слова З-. Ова метода стезања осигурава да је сила стезања причврсних вијака на колену за балансирање у облику З- супротна центрифугалној сили, ефективно смањујући центрифугалну силу која се ствара када се радни предмет ротира. Стања стезања за обраду малих и великих вратила приказана су на сликама 11 и 12, респективно.
Слика 10. Шематски дијаграм стезног положаја завртња за причвршћивање
Слика 11. Стање стезања при обради малог вратила
Слика 12. Стање стезања при обради великог вратила
06
Верификација резултата обраде
Тренутно се овај процес машинске обраде колена у облику слова З{0}} и наменски учвршћивач за струг примењују на производној линији више од годину дана. Више модела и велике серије производа за балансирање у облику слова З- се обрађују овим процесом, што резултира стабилним и поузданим квалитетом производа и значајно побољшаном ефикасношћу обраде. Ово у потпуности потврђује изводљивост и делотворност процеса и наменског прибора за струг. Фотографија неких корака обраде балансног лакта у облику З- приказана је на слици 13.
а) Грубо бушење чеоне површине и унутрашње рупе
б) Грубо окретање главног вратила
ц) Завршно бушење крајњег дела и унутрашње рупе
Слика 13: Стварне фотографије процеса обраде балансног лакта у облику слова З-
07
Закључак
Процес обраде и специјални струг за З-колена за балансирање који су предложени у овом раду применљиви су на машинску обраду различитих модела З-производа балансног колена, без обзира на материјал производа или врсту бланка. Обезбеђује комплетан процес и приступ стезању за ову врсту производа, решавајући проблеме велике тежине обраде, немогућности стезања, нестабилног квалитета производа и ниске ефикасности обраде узроковане неправилном ексцентричном структуром, великом величином, великом тежином и високим захтевима за прецизношћу балансног колена у облику слова З-. Провера на терену показује да овај процес машинске обраде може да обезбеди да производи балансног колена у облику З- испуњавају захтеве за тачност дизајна, смањују потешкоће у машинској обради и побољшају доследност квалитета производа и ефикасност обраде.
