Am Beispiel des speziell geformten Werkstücks der Magnetschwebeschienenreihe stellt dieser Artikel eine Bearbeitungsmethode und Spannmethode für speziell geformte asymmetrische Querschnittsprofile vor. Durch Prozessinnovationen wird die Methode zentralisierter Prozesse und geteilter Arbeitsstationen genutzt, um vielfältige, speziell geformte Werkstücke gleichzeitig in einer Aufspannung herzustellen. Die Bearbeitung gewährleistet nicht nur die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstückoberfläche und Lochgruppen, sondern verbessert auch die Produktionseffizienz und Bearbeitungsqualität erheblich.
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Vorwort
Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahnen haben die Vorteile, dass sie keine Umweltverschmutzung verursachen, keinen Kraftstoff benötigen, keine schädlichen Gasemissionen ausstoßen, geräuscharm sind, komfortabel fahren, starke Steigfähigkeit haben und schnell beschleunigen und abbremsen können. Magnetschwebebahnen sind Streckenausrüstungen, die Magnetschwebebahnen transportieren. Durch die Aufhängung an den Schienen erreichen die Fahrzeuge einen reibungslosen Betrieb. Die traditionelle Produktion von Magnetschwebebahnreihen erfordert manuelles Spannen und Positionieren und erfordert Bearbeitungsvorgänge in einer einzigen Station. Die Herstellung dauert lange und erfordert viel Ausrüstung und Arbeitskräfte. Nicht nur ist die Produktionseffizienz gering, auch die Arbeitsintensität der Bediener ist hoch und die Verarbeitungsmethoden müssen dringend verbessert werden. Der Hauptbestandteil der Magnetschwebeschienenreihe ist ein speziell geformtes Werkstück, bei dem es sich um ein speziell geformtes asymmetrisches Querschnittsprofil handelt. In China gibt es keine geformten Produkte. Nicht nur die Modelle sind unterschiedlich, auch die Oberfläche und Lochgruppen des Werkstücks erfordern eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Die Länge eines speziell geformten Werkstücks beträgt 13 m und die Bearbeitung mit herkömmlichen Methoden dauert mindestens 9 Stunden. Nach der Prozessinnovation beträgt die Bearbeitungszeit eines einzelnen speziell geformten Werkstücks nur noch etwa 30 Minuten, was nicht nur die Effizienz deutlich verbessert, sondern auch eine höhere Fertigungspräzision erreicht.
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Inhalte und Anforderungen der Bearbeitung speziell geformter Werkstücke
Die Form des speziell geformten Werkstücks ist komplex. Die zu bearbeitende Oberfläche und ihre Seriennummer sind in Abbildung 1 dargestellt, und der Abschnitt zur Lochbearbeitung ist in Abbildung 2 dargestellt. Von Oberfläche 1 bis Oberfläche 11 gibt es insgesamt 11 Oberflächen, die alle bearbeitet werden müssen. Das Bearbeitungsvolumen beträgt 3–5 mm und der erforderliche Oberflächenrauheitswert Ra=6,3 μm. Die längste Werkstücklänge beträgt 13 m und die Anzahl der Werkstücke erreicht 13,000. Es verfügt nicht nur über viele Bearbeitungsflächen, sondern auch über eine große Losgröße. Bei einer direkten Bearbeitung ist nicht nur die Bearbeitungseffizienz gering, sondern auch die Bearbeitungsgenauigkeit ist aufgrund der Mehrfachaufspannung nur schwer zu gewährleisten.
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Abbildung 1: Zu bearbeitendes Werkstück mit Sonderform und Seriennummer
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Abbildung 2: Bearbeitungsabschnitt einer speziell geformten Werkstückbohrung
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Verarbeitungsmethode
Aufgrund der besonderen Form dieses Werkstücks müssen viele Oberflächen bearbeitet werden und die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit und geometrische Toleranz sind sehr hoch. Aus diesem Grund werden für die Bearbeitung zentralisierte Bearbeitungsabläufe, gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Flächen in einer Aufspannung und geteilte Arbeitsstationen eingesetzt.
3.1 Station 1
Station 1 ist in Abbildung 3 dargestellt. Das Werkstück wird gleichzeitig eingespannt und die Flächen 1, 11, 10 und 9 werden gleichzeitig bearbeitet. Bei der Bearbeitung kommt ein leistungsstarkes elektromagnetisches Spannfutter zum Einsatz, wobei Fläche 4 als Positionierungsbezugsfläche und Fläche 8 als Hilfsauflagefläche dient. Zum Spannen des Werkstücks wird zwischen den Flächen 3 und 5 ein Kombinationswerkzeug aus Hydraulikzylinder und sphärischer Spannstange eingesetzt. Ein Ende des Werkzeugs ist mit einer kugelförmigen Druckstange ausgestattet. Das andere Ende des Hydraulikzylinders ist mit einer kugelförmigen Druckstange ausgestattet. Unter der Wirkung von Hydrauliköl drückt die Kolbenstange gegen die Fläche 3. Das Werkstück bewegt sich in Richtung der Fläche 3, bis sich die Fläche 5 nahe an der kugelförmigen Druckstange befindet. Die Oberflächen 1 und 9 werden mit zwei seitlichen Fräsköpfen bearbeitet, die an der Säule der Werkzeugmaschine installiert sind, und die Oberflächen 10 und 11 werden mit Fräsköpfen bearbeitet, die an den vorderen und hinteren Trägern der Werkzeugmaschine installiert sind. Die Bearbeitung von Fläche 1, Fläche 11, Fläche 10 und Fläche 9 ist in Abbildung 4 dargestellt.
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Abbildung 3 Arbeitsplatz 1
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Abbildung 4: Bearbeitung von Fläche 1, Fläche 11, Fläche 10 und Fläche 9
1. 6-Seitenfräskopf 2-Träger 3-Spindel eins 4-Spindel zwei 5-Übertragungsschraube 7-Säule 8-Chip Förderband 9-Positionierungs- und Spannwerkzeuge 10-Werkstück 11-Werkbank 12-Drehbankbett
3.1 Station 2
Station 2 ist in Abbildung 5 dargestellt. Das Werkstück wird gleichzeitig eingespannt und die Flächen 2 bis 8 werden gleichzeitig bearbeitet, insgesamt also 7 Flächen. Während der Bearbeitung wird ein leistungsstarkes elektromagnetisches Spannfutter verwendet, wobei Fläche 11 als Positionierungsreferenzfläche, Fläche 10 als Hilfsstützfläche und ein Kombinationswerkzeug aus Hydraulikzylinder und Positionierungsblock zwischen den Flächen 1 und 9 zum Spannen des Werkstücks verwendet werden. Die Flächen 2, 4 sowie die Flächen 6 und 8 werden von drei seitlich an der Werkbank angebrachten Fräsköpfen bearbeitet. Die Flächen 3, 5 und 7 werden von einem kombinierten Werkzeug- und Fräskopf bearbeitet, der am vorderen Ende montiert ist und an beiden Enden über die Werkbank abgestützt ist. Die Bearbeitung der Flächen 2 bis 8 ist in Abbildung 6 dargestellt.
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Abbildung 5 Station 2
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Abbildung 6: Bearbeitung der Flächen 2 bis 8
1-Werkbank 2-Kombinierte Werkzeugauflagevorrichtung 3-Werkbank-Antriebsvorrichtung 4-Antriebswelle 5-Drehbankbett
6-Verarbeitungsgerät für Surface 2, Surface 4, Surface 6 und Surface 8 7-Verarbeitungsgerät für Surface 3, Surface 5 und Surface 7
3.3 Station drei
Das Werkstück wird mit dem Spannwerkzeug gleichzeitig auf der Werkbank der Werkzeugmaschine gespannt und mit dem Werkzeugmagazin und dem Werkzeugwechselmanipulator werden Löcher unterschiedlichen Durchmessers bearbeitet. Das Spannprinzip für die Bearbeitung ähnelt dem der Station zwei.
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Abschluss
In diesem Artikel wird das speziell geformte Werkstück der Magnetschwebeschienenreihe als Beispiel zur Verbesserung des Prozesses herangezogen. Die verbesserte Verarbeitungs- und Spannmethode kann nicht nur den Anforderungen der Massenproduktion gerecht werden, sondern auch die Produktionseffizienz und Verarbeitungsqualität erheblich verbessern. Die Neuerungen und Erfahrungen werden wie folgt zusammengefasst.
1) Alle Oberflächen und die gesamte Länge von Werkstücken mit Sonderform müssen bearbeitet werden. Zu diesem Zweck werden die Methoden der Prozesskonzentration, der Aufteilung von Arbeitsstationen und der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Oberflächen angewendet.
2) Die zu bearbeitende Oberfläche nach der Konzentration des Prozesses kann während der Bearbeitung nicht als Spann- und Positionierungsfläche verwendet werden, um Störungen zu vermeiden.
3) Bei der Bearbeitung von speziell geformten Werkstücken auf mehreren Seiten wird die Spannmethode der elektromagnetischen Klemmung von unten, der seitlichen Positionierung und der beidseitigen Hilfsunterstützung verwendet. Das leistungsstarke Kombinationswerkzeug aus elektromagnetischem Spannfutter, Hydraulikzylinder und Positionierungsblock wird verwendet, um eine schnelle Positionierung und Klemmung zu erreichen.
