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花岗石平台的加工工艺分析及结构设计

2019-05-24 14:49:27
新闻详情

   1概述

   天然花岗石质地坚硬,色泽美观大方,经久耐用,是 一种理想的、被广泛应用的建筑材料。同时花岗石良好的耐酸、耐碱、耐磨和热稳定性能,使其在精密机械、仪器、仪表等工业领域中应用量越来越大。花岗石平台与构件制品的应用是 其中之一。

   (精密平板),是 进行精密测量的基准工具,其加工特点主要是 表面的平面度要求高,也有部分沟槽、侧面及定位孔的加工等。

   花岗石构件制品主要为精密测量、集成电路加工等精密机械的工作台、导轨、滑板、立柱、横梁、底座等基础支承部分。其加工特点除表面平面度要求高之外,用于导向、支承的各表面间的相互位置精度高,加工难度大。

   随着社会对精密机械发展的要求愈来愈高、应用范围越来越广,国内外对花岗石平台与构件制品的市场需求量越来越大;平面度及尺寸加工的精度要求越来越高;需求规格越来越大,现在有的要求长度已达到9000mm,宽度达到3500mm;品种规格越来越多。同时其表现出的多品种、小批量、高精度、个性化需求多、工期紧等的生产特点加突出。

   花岗石平台与构件制品的加工目前主要是 借用一些金属加工设备(如龙门刨铣床、单臂刨铣床等)或自制的简陋设备,加工精度低、后续工序的劳动强度较大、设备功能单一、生产效率低。

   随着花岗石平台与构件制品应用的日趋广泛,加工质量要求的不断提高,制品的加工不能再靠生产率低、能耗及生产成本高的落后设备,也不能依赖进口,只能以自己的质优、价廉的设备赢得市场。现代花岗石平台与构件制品的生产企业迫切需要功能多、规格大、适应面广,加工精度高、自动化程度高、设计、制造、运行成本低、设计周期短、制造投产快、结构简单、维护使用方便的专用加工设备。

   2制品的加工工艺分析

   花岗石平台与构件制品目前的生产工艺流程一般为:选择毛坯、铣磨、开槽、钻孔、磨抛、研磨、检验、标记、入库。现有工艺(设备)存在的问题主要:

   2.1设备功能单一,工件一次装夹完成的加工内容少;

   2.2工序多,工件在加工过程中需要多次装夹,精度难以保证;

   2.3设备加工精度低,效率低;

   2.4制品的规格、重量大,多次装夹,工作量和劳动强度大。

   花岗石平台与构件制品当前的生产特点是 :市场需求量越来越大、精度要求越来越高、需求规格越来越大、品种规格越来越多、工期要求越来越短。原有工艺和设备已不能满足制品生产的需要。应用新技术,开发新型设备,采用工序集中的方法进行工艺集成,是 解决问题的办法。集成工艺应具备的特点是 :将制品五个面的铣磨、磨抛、开槽、钻孔等工序集中在一台设备上完成,避免工件重复装夹带来的不便和误差,提高工件的加工精度,降低后续工序的劳动强度,提高生产效率。集成工艺中工件一次装夹应完成的加工内容,即毛坯装夹固定、铣磨动力头铣磨粗加工上表面、上表面开槽、磨抛动力头磨抛精加工上表面、换竖直钻孔动力头、上表面钻孔、安装端面铣磨钻动力头、铣磨侧面、侧面开槽、侧面钻孔等。

   3设备的结构与方案设计

   3.1功能、运动分析

   与构件制品加工的关键是 其型面的成形加工,需要刀具相对于工件在水平、竖直和前后方向(简称为X, Y, Z方向)运动,相应的加工设备应具备X, Y, Z三个方向的运动部件。由此,规划设备的机械结构主要由以下几部分来实现设备的功能:

   3.1.1运动部件,实现刀具相对于工件的X, Y, Z方向的运动;

   3.1.2动力部件,带动刀具实现加工主运动;

   3.1.3支承部件,支承、连接其他各部件,并使其在工作过程中保持准确的相对位置和运动关系。因此,设备的机械结构总的来说由运动部件、动力部件和支承部件三大部分组成。另外,从设备全局考虑 ,要实现设备的功能,还应具备控制部件、冷却润滑部件和其他辅助部件等。

   3.2方案设计

   按照正常的设备配置,完成花岗石平台与构件制品的加工一般需要3一4台设备,投资成本较高。运用集成思想,采用集成技术对设备进行设计开发00功能集成,将所需几台设备的功能集成在一台设备上完成,实现工件加工的集成工艺;集成动力头设计,实行结构集成,将五面加工的铣磨、磨抛、开槽、钻孔等子动力头集成在一个总动力头上;变频调速,从运动上集成,缩短传动链、提高了传动精度、减小了空间尺寸;采用光栅式传感器进行位置检测并采用红光定位系统,实现设备的快速对刀及钻孔时的定位,实现设备的机、电、光集成一体化。花岗石平台与构件制品的特点是 规格大、精度高,所以宜把运动分配给动力头和横梁、工件则装夹固定;由于设备横梁的截面、长度和重量都比较大,从设备的运行平稳性、加工精度和经济性考虑 ,不宜采用龙门移动结构;经工件的集成工艺和设备的功能、结构分析,确定该机为桥式结构。

   为了快速响应市场,降低产品开发成本,缩短开发周期,便于设计、生产组织及使用、维护,采用模块化设计技术问,以有限的模块重构组合成多样的产品,来达到上述目的。模块化设计在机床行业的研究发展比较深入,模块化的设计关键是 要设计一组能同时满足基型和变型设计要求的模块。因此,模块的创建先通过分析用户提出的功能要求,进行功能分 解与组合,实现从功能到结构概念的过渡。


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