โครงสร้างการส่งผ่านหลักของการตัดมุมฉาก CNC เครื่องจักร ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ประเภท: ชนิดไฮดรอลิก ชนิดคลัตช์ ชนิดหัวลูกเซอร์โวแบบจุดเดียว และชนิดไดรฟ์เซอร์โวสี่จุด โครงสร้างไฮดรอลิกต้องติดตั้งระบบหล่อเย็นน้ำมันไฮดรอลิก การรั่วไหลของน้ำมันไฮดรอลิกและการบำบัดน้ำมันเสียจะทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ปั๊มน้ำมันในสถานีไฮดรอลิกทำงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะทำให้สูญเสียพลังงานความร้อนเป็นจำนวนมาก เครื่องตัดไม่ตัด นอกจากนี้ยังใช้ไฟฟ้าในบางครั้งส่งผลให้มีการใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก มอเตอร์โครงสร้างแบบคลัตช์อยู่ในสภาพการทำงานเสมอ และสิ้นเปลืองพลังงานสูง นอกจากนี้ จำเป็นต้องปรับจังหวะการตัดของเครื่องตัดที่หน้างาน วิธีการปรับคือการปรับกลไก ความเร็วในการปรับช้า และรับประกันความแม่นยำไม่ง่าย

โครงสร้างการส่งสัญญาณหลักทั่วไป

โครงสร้างการส่งหลักของเครื่องตัดมุมฉาก CNC ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ประเภท: ประเภทไฮดรอลิก, ประเภทคลัตช์, ประเภทหัวลูกเซอร์โวแบบจุดเดียวและประเภทไดรฟ์เซอร์โวสี่จุด โครงสร้างไฮดรอลิกต้องติดตั้งระบบหล่อเย็นน้ำมันไฮดรอลิก การรั่วไหลของน้ำมันไฮดรอลิกและการบำบัดน้ำมันเสียจะทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ปั๊มน้ำมันในสถานีไฮดรอลิกทำงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะทำให้สูญเสียพลังงานความร้อนเป็นจำนวนมาก เครื่องตัดไม่ตัด แถมยังกินไฟเป็นช่วงๆ ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมาก มอเตอร์โครงสร้างแบบคลัตช์อยู่ในสภาพการทำงานเสมอ และสิ้นเปลืองพลังงานสูง นอกจากนี้ จำเป็นต้องปรับจังหวะการตัดของเครื่องตัดในสถานที่ วิธีการปรับคือการปรับกลไก ความเร็วในการปรับช้า และรับประกันความแม่นยำไม่ง่าย

เซอร์โวมอเตอร์หัวบอลเซอร์โวแบบจุดเดียวขับเคลื่อนบอลสกรูเพื่อขับเคลื่อนเสาเครื่องมือด้านบนโดยตรงเพื่อให้ทราบถึงการตัดเฉือนของวัสดุแผ่น โครงสร้างนี้ค่อนข้างกะทัดรัด ไม่จำเป็นต้องใช้ลิงค์ถ่ายโอนระดับกลาง และสามารถทำงานตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ตัวจับยึดเครื่องมือจะสร้างแรงด้านข้างขนาดใหญ่ในสองทิศทางระหว่างการตัดเฉือน และตัวจับยึดเครื่องมือมีความเสี่ยงที่จะพลิกกลับ โครงสร้างหัวบอลแบบจุดเดียวนี้ไม่สามารถเอาชนะข้อเสียนี้ได้ แรงด้านข้างทั้งหมดเกิดจากตัวจับยึดเครื่องมือ รางนำแบบตั้งตรงด้านหลังรับน้ำหนัก เมื่อเสาเครื่องมือตัดแผ่นที่มีความหนาต่างกันหรือมีความแข็งแรงต่างกัน แรงด้านข้างที่แตกต่างกันจะถูกสร้างขึ้น และรางนำจะเปลี่ยนรูปเป็นองศาที่แตกต่างกัน ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำในการตัดทั้งสองทิศทาง เพื่อหลีกเลี่ยงแรงด้านข้างที่มากเกินไป ความยาวตัดสูงสุดของเครื่องมือกลที่มีโครงสร้างนี้จะถูกจำกัด

โครงสร้างที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดนั้นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เซอร์โวคู่สี่จุด มีลักษณะเฉพาะของจังหวะที่ปรับได้ โหลดแบบป้องกันการเยื้องศูนย์ และการประหยัดพลังงาน เมื่อเทียบกับโครงสร้างการส่งสัญญาณหลักอื่น ๆ มันมีข้อดีที่ชัดเจน บทความนี้ใช้วิธีการส่งผ่านหลักของกรรไกรตัดมุมฉากเป็นวัตถุวิจัย วิเคราะห์ และอธิบายข้อควรระวังในกระบวนการออกแบบ

องค์ประกอบโครงสร้างและหลักการ

เครื่องตัดมุมฉากที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครง ที่จับมีดด้านบน ที่จับมีดด้านล่าง อุปกรณ์ขับเคลื่อน อุปกรณ์กด ระบบหล่อลื่น และระบบทำความเย็น ใบมีดเฉือนสองชุดติดตั้งที่มุมฉากติดตั้งขนานกันที่ด้านบนและด้านล่าง บนแกน X และแกน Y ของเสาเครื่องมือ สามารถตัดเพลตที่มุมฉากในระนาบแนวนอนได้

กลไกการส่งกำลังของเครื่องตัดมุมฉากประกอบด้วยเซอร์โวมอเตอร์ บอลสกรู บล็อกลิ่ม ฯลฯ ดังแสดงในรูปที่ 1 เซอร์โวมอเตอร์ขับเคลื่อนลีดสกรูเพื่อหมุนผ่านคัปปลิ้ง ลีดสกรู ดันบล็อกลิ่มเพื่อเลื่อนไปทางขวา และพื้นผิวด้านล่างของบล็อกลิ่มกดที่ยึดมีดด้านบนเพื่อดันที่ยึดมีดด้านบนให้เลื่อนลง จากนั้นขับใบมีดบนเพื่อตัดเพลต เพื่อให้แน่ใจว่าเสาเครื่องมือด้านบนสามารถต้านทานแรงเฉือนในทิศทาง X/Y ได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการเคลื่อนที่ของแรงเฉือน กลไกการส่งผ่านสองชุดจึงถูกตั้งค่าไว้ กลไกการส่งกำลังสองชุดขับเคลื่อนลิ่มเอียงเพื่อสัมผัสกับลูกกลิ้งของเสาเครื่องมือด้านบน เมื่อเครื่องตัดมุมฉากทำการตัด เวดจ์เฉียงซ้ายและขวาบนกลไกการส่งกำลังสองชุดจะร่วมกันดันเสามีดด้านบนเพื่อเลื่อนลงเพื่อให้การตัดเสร็จสมบูรณ์

หลักการต้านการบิดเบี้ยวของเครื่องตัดมุมฉากที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดคือ: ช่วงเวลาที่เครื่องมือบนโพสต์ตัดแผ่นงาน อุปกรณ์ขับเคลื่อนสองชุดจะถูกควบคุมโดยเซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครนัส และอุปกรณ์ขับเคลื่อนแบบซิงโครนัส มีความเข้มงวดมาก การดันหลักเครื่องมือด้านบนจะปรับสมดุลแนวโน้มการกลึงที่เกิดจากแรงเฉือน ณ จุดใดๆ เพื่อให้ตำแหน่งเครื่องมือด้านบนสามารถทำให้การเสียรูปของมีดมีขนาดเล็กมากภายใต้การกระทำของแรงเฉือน จึงรับประกันคุณภาพการตัด

การวิเคราะห์การประกอบราง

ใบมีดด้านบนของเครื่องตัดมุมฉากที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดตั้งอยู่ตรงกลางของเฟรม การประกอบไกด์สี่ด้านทำได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นที่ยึดใบมีดบนในอุตสาหกรรมจึงใช้คำแนะนำแบบสองด้านเป็นส่วนใหญ่ พื้นผิวการประกอบไกด์ทั้งสองตั้งฉากกัน มีสองวิธีในการประกอบรางนำ: ใกล้ใบมีดและห่างจากใบมีด ดังแสดงในรูปที่ 2

ในรูปที่ 2 ที่จับเครื่องมือด้านบน และแรมเชื่อมต่อด้วยสกรูและรางนำและโครงเชื่อมต่อด้วยสกรู ในระหว่างกระบวนการตัดแผ่น แรงปฏิกิริยาของแผ่นบนใบมีดด้านบนจะเป็นแนวนอนนอกเหนือจากแรงเฉือนแนวตั้ง แรงขับทิศทางซึ่งสร้างขึ้นโดยใบมีดบนและล่างกดแผ่น

เมื่อรางนำอยู่ใกล้กับชุดใบมีด แรงจะถูกส่งไปยังเฟรมผ่านแรมใกล้เคียง และความแข็งแกร่งของเฟรมจะจำกัดผลผลิตของมีดในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน ข้อดีคือการเปลี่ยนรูปของโครงมีดด้านบนมีผลเพียงเล็กน้อย และข้อเสียคือความจุแบริ่งของแรมไม่เท่ากัน ความจุแบริ่งของแรมใกล้กับแรงมีขนาดใหญ่ และสกรูยึดรางนำทางมีแนวโน้มที่จะยืดออกภายใต้แรง รางนำลื่นได้ง่ายเมื่อตัดแผ่นหนาและเบี่ยงเบนจากตำแหน่งการประกอบเริ่มต้น

เมื่อรางนำอยู่ห่างจากชุดใบมีด แรงจะถูกส่งไปยังชั้นวางผ่านที่จับเครื่องมือด้านบน เนื่องจากการเสียรูปที่ประสานกันของตัวจับยึดเครื่องมือส่วนบน ความจุแบริ่งของแรมแต่ละตัวจึงเท่ากัน และสกรูยึดรางนำทางจะไม่ได้รับผลกระทบจากแรงและจะไม่เบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งการประกอบเริ่มต้น ข้อเสีย ในกระบวนการส่งแรง ตัวจับยึดเครื่องมือด้านบนทำให้เกิดการเสียรูปบางอย่าง เมื่อตัดวัสดุที่มีความหนาต่างกัน การปรับช่องว่างใบมีดควรพิจารณาถึงอิทธิพลของการเสียรูปของตัวจับยึดเครื่องมือด้านบนอย่างครอบคลุม

การวิเคราะห์ผลกระทบของถังแรงดัน

ส่วนเฉือนของแผ่นโลหะแบ่งออกเป็นสี่ส่วน ได้แก่ พื้นที่ยุบ พื้นที่เรียบ พื้นที่รอยแตก และพื้นที่ครีบ พื้นที่เรียบคือการเสียรูปของพลาสติกภายใต้ความเค้นอัดรีด และส่วนอื่น ๆ อีกสามส่วนเป็นพลาสติกภายใต้ความเค้นแรงดึง การเสียรูป ในขั้นตอนการอัดรีด เนื่องจากข้อจำกัดของใบมีดบนและล่าง แผ่นจึงไม่ลื่นไถล ในขั้นตอนของการยืดแผ่นจะยืดและเลื่อนหลุด ในทางวิศวกรรม วิธีการกดมักใช้เพื่อจำกัดการลื่นของแผ่นงาน

ในการออกแบบเครื่องตัดจริง การออกแบบแรงกดมีขนาดเล็กกว่าค่าที่คำนวณได้ของสูตรการคำนวณเชิงประจักษ์ ตัวอย่างเช่น มีการเลือกกระบอกสูบ 40 ชุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ 25 มม. สำหรับวัสดุกด และแรงดันใช้งานคือ 0.6MPa แรงขับสูงสุดตามทฤษฎีที่กระบอกสูบสามารถให้ได้คือ 9080N เมื่อตัดแผ่นเหล็กสแตนเลสที่มีขนาด 2500 มม. × 1500 มม. × 4 มม. แรงกดที่คำนวณโดยสูตรเชิงประจักษ์คือ 87529N ค่าการออกแบบจริงนั้นน้อยกว่าค่าการคำนวณทางทฤษฎีมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่ได้ใช้กระบอกตัดเพื่อจำกัดการเลื่อนหลุดของเพลท แต่ใช้เพื่อจำกัดการยกของแผ่นในระหว่างกระบวนการตัด และเพื่อป้องกันไม่ให้ใบมีดบนยกแผ่นในระหว่างการตีกลับ แผ่นหนีบส่วนใหญ่ถูกจำกัดโดยแคลมป์ แต่ในพื้นที่ที่ห่างจากแคลมป์ ความแข็งแกร่งของแผ่นค่อนข้างสูง อ่อนแอ ข้อจำกัดนี้ไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นความแม่นยำในการเฉือนจะแย่ลง

มุมการปัดเศษใกล้กับใบมีดมากเกินไป และแรงจับที่มาจากแรงจับจะให้โมเมนต์ป้องกันการยกตัวเล็กน้อย เมื่อตัดแผ่นหนา กระบอกจับมีความสามารถในการจับไม่เพียงพอ มุมการปัดเศษอยู่ห่างจากใบมีดมากเกินไป และใบมีดด้านบนกลับมาพร้อมกับวัสดุเมื่อตัดแผ่นบาง บ่อยครั้งที่ขยะแผ่นกว้างเกินไปและอัตราการใช้แผ่นงานต่ำ

มาตรการรับประกันความแม่นยำของเครื่องตัด

ข้อบกพร่องด้านคุณภาพการตัดของวัสดุแผ่นส่วนใหญ่รวมถึงการหย่อนคล้อย เสี้ยน ความขนานที่ไม่ดีของด้านตรงข้าม การตั้งฉากที่ไม่ดีของด้านที่อยู่ติดกัน ฯลฯ ซึ่งเกี่ยวข้องกับช่องว่างของใบมีด ความขนานของใบมีดบนและล่าง และการตั้งฉากของแผ่นและใบมีด

ช่องว่างของใบมีดเฉือนที่เล็กเกินไปจะเพิ่มแรงเฉือน และในขณะเดียวกันก็เพิ่มแรงเสียดทานระหว่างคมตัดกับขอบของเพลต และเร่งการสึกหรอของคมตัด หากช่องว่างมีขนาดใหญ่เกินไป แผ่นเหล็กของวัสดุพลาสติกจะทำให้เกิดครีบ และการแตกหักของวัสดุที่เปราะของแผ่นเหล็กจะหยาบ ค่าของช่องว่างนั้นสัมพันธ์กับความหนาของแผ่นเหล็กและคุณสมบัติทางกลของแผ่นเหล็ก ปัจจุบันกรรไกรส่วนใหญ่ติดตั้งอุปกรณ์ปรับช่องว่างอัตโนมัติ

ความแตกต่างในการขนานกันของใบมีดบนและล่างจะทำให้ช่องว่างของใบมีดเปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของใบมีดบน และแนวตั้งของใบมีดบนก็จะเปลี่ยนไปตามนั้นด้วย ในระหว่างกระบวนการตัด จะเกิดข้อบกพร่อง เช่น ขอบยุบ ครีบ การดึงวัสดุ และการปอกใบมีด การเปลี่ยนแปลงของแนวตั้งฉากกับใบมีด นอกเหนือจากตัวใบมีดแล้ว การเสียรูปของตัวจานเองก็จะส่งผลต่อมันเช่นกัน

การควบคุมซิงโครนัสเซอร์โวมอเตอร์คู่

เครื่องตัดแบบขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดใช้ไดรฟ์เซอร์โวคู่และโหมดควบคุมกึ่งปิด มอเตอร์ใช้การควบคุมแบบซิงโครนัส แกนซิงโครนัสโครงสำหรับตั้งสิ่งของเชื่อมต่อกับระบบ NC CNC สำหรับการควบคุมแบบรวมศูนย์ มอเตอร์หลักและรองถูกควบคุมพร้อมกันโดย NCU (หน่วยควบคุมระบบควบคุมเชิงตัวเลข) การควบคุมตำแหน่ง ในจังหวะเดินเบา การซิงโครไนซ์ของเซอร์โวมอเตอร์คู่นั้นดีมาก แต่ในระหว่างกระบวนการตัด ความแม่นยำในการซิงโครไนซ์ของเซอร์โวมอเตอร์คู่จะผันผวนในช่วงเวลาหนึ่ง การไม่ซิงโครไนซ์ของมอเตอร์คู่ทำให้เสาเครื่องมือด้านบนและเบลดบนเอียง จากนั้นส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผล ด้วยการควบคุมช่วงความผันผวนที่อนุญาตของความต่างเฟสของมอเตอร์คู่ เสาเครื่องมือส่วนบนจะถูกควบคุมให้ทำงานได้อย่างราบรื่น ดังนั้นจึงรับประกันความขนานกันของใบมีดบนและล่าง

ลิ่มเอียงเข้าคู่กับลูกกลิ้งของเสาเครื่องมือด้านบน

ในระหว่างกระบวนการประกอบ ความพอดีของลิ่มเอียงและตัวจับยึดเครื่องมือด้านบนอาจไม่ชิดกันนัก และมีหลายปัจจัยในเรื่องนี้

⑴ ข้อผิดพลาดในการประกอบ ในระหว่างกระบวนการประกอบ ลิ่มแนวทแยงต้องพอดีกับลูกกลิ้งของเสาเครื่องมือด้านบน และแรงสัมผัสควรสม่ำเสมอ หากแรงที่ใช้โดยลิ่มแต่ละอันกับเสาเครื่องมือด้านบนมีขนาดใหญ่เกินไป ลิ่มและลูกกลิ้งจะปรากฏขึ้นระหว่างการทำงาน ช่องว่าง

⑵ ข้อผิดพลาดในการผลิต มีข้อผิดพลาดในมุมของลิ่มที่ประกอบบนอุปกรณ์ขับเคลื่อน ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของช่องว่างแบบไดนามิกระหว่างลิ่มและลูกกลิ้งระหว่างการทำงาน

⑶ ความเครียดจากการประกอบ หากกลไกขับเคลื่อนคู่เชื่อมต่อกับเสาเครื่องมือด้านบนอย่างไม่สมเหตุสมผล หรือมอเตอร์ซิงโครนัสไม่ได้รับการล้างอย่างถูกต้องก่อนเปิดเครื่อง จะเกิดความเครียดระหว่างกลไกขับเคลื่อนคู่และเสาเครื่องมือด้านบน ในการทำงานรอบเดินเบาจะมีเพียงไดรฟ์เดียวเท่านั้น กลไกการจ่ายพลังงานหลัก หลังจากผ่านไปนาน จะมีช่องว่างระหว่างเวดจ์ชุดอื่นกับเสาเครื่องมือด้านบน

มีช่องว่างระหว่างลิ่มเฉียงกับลูกกลิ้งของเสาเครื่องมือด้านบน ผลกระทบต่อความแม่นยำในการตัดเฉือนนั้นคล้ายกับข้อผิดพลาดในการซิงโครไนซ์มอเตอร์เซอร์โว ในระหว่างกระบวนการตัด ความแตกต่างของความสูงระหว่างด้านซ้ายและด้านขวาของเสาเครื่องมือด้านบนจะผันผวน ซึ่งจะส่งผลต่อช่องว่างของใบมีด สถานการณ์นี้ยังทำให้เกิดการกระแทกได้ง่ายระหว่างการทำงาน ทำให้เกิดเสียงและความเสียหายต่อชิ้นส่วนที่สำคัญ ดังนั้น ในกระบวนการประกอบจริง จึงจำเป็นต้องตรวจสอบช่องว่างระหว่างลิ่มและลูกกลิ้งในช่วงเวลาต่างๆ แบบไดนามิก

แผ่นหย่อน

เมื่อเครื่องตัดมุมฉากตัดชิ้นงานขนาดใหญ่ เช่น ชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่กว่า 300 มม. ในทิศทาง X/Y ทั้งสองทิศทาง ความแข็งแกร่งของเพลทจะต่ำเมื่อวางราบ ก่อนเริ่มตัด เพลทจะยุบลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและอยู่ห่างจากเพลทในบริเวณจับยึด เนื่องจากการเบี่ยงเบนของการเสียรูปจากตำแหน่งที่ตั้งไว้ คุณภาพการตัดของขอบที่อยู่ติดกันของเพลท และความขนานของด้านตรงข้าม ขอบจะเสื่อมสภาพ การวัดที่ง่ายที่สุดคือการออกแบบชุดกลไกรองรับเพื่อจำกัดความหย่อนคล้อยของแผ่นงาน รูปที่ 3 แสดงไดอะแกรมหลักสนับสนุนที่ใช้บ่อยที่สุดของเครื่องตัด กระบอกสูบใช้หลักการของคันโยกดันปลายอีกด้านของลูกกลิ้งรองรับให้เคลื่อนที่ขึ้นเป็นวงกลม ประหยัดพื้นที่ในการประกอบ

บทความนี้อธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของเครื่องตัดมุมฉากที่มีอยู่ การใช้แรงเฉือนมุมฉากที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสี่จุดเป็นวัตถุ มีการอธิบายโครงสร้าง องค์ประกอบ และหลักการทำงาน วิธีการนำของตำแหน่งเครื่องมือด้านบนและกระบอกกด วิเคราะห์ผลกระทบ อิทธิพลของการซิงโครไนซ์มอเตอร์ การประกอบกลไกการส่งกำลัง และวัสดุแผ่นที่หย่อนคล้อยต่อความแม่นยำของกรรไกรตัดมุมฉากได้รับการวิเคราะห์ และให้มาตรการรับประกันที่สอดคล้องกันเพื่อให้คำแนะนำและข้อเสนอแนะสำหรับการออกแบบเครื่องตัดมุมฉาก