Dreiende spindelenhet: ytelsesegenskaper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Spindelen til verktøymaskiner presenteres vanligvis som et av elementene i drivmekanismen som er ansvarlig for fiksering og forming av arbeidsstykket. Samtidig er grensesnittet til kraftverket, den bærende delen og arbeidsutstyret til enheten så tett at vi kan snakke om hele infrastrukturen til denne delen. På en eller annen måte bør spindelenheten (SHU) betraktes som en ansvarlig grunnleggende mekanisme for maskinen, som gir funksjonen til å overføre dreiemoment og styre prosesseringskraften.

Produktoversikt

Denne mekanismen kalles også en motorspindel og utgjør en av nøkkelenhetene til moderne tre- og metallbearbeidingsmaskiner. Ytelsen og i enda større grad nøyaktigheten av den mekaniske påvirkningen på arbeidsstykket avhenger av dets egenskaper. Som allerede nevnt, snakker vi om et helt kompleks av elementer,danner grunnlaget for spindelenheter. Støtter, smøresystem, tetninger, momentoverføring og lagerdeler danner grunnlaget for denne mekanismen. Stort sett er dette komponenter som utfører støtte- og hjelpefunksjoner for å sikre driften av dysen i form av et skjæreverktøy.

Det er generelt akseptert at kraftpotensialet til verktøymaskiner først og fremst avhenger av motoren. Dette er sant, men bare delvis. For eksempel har spindelenhetene til metallskjæremaskiner sitt eget frekvensområde for rotasjon, noe som forårsaker restriktive forhold for skjærehastigheter. Men det er viktig å forstå at dette området er mer en funksjon av å justere den optimale behandlingshastigheten med støtte for en tilstrekkelig høy nøyaktighet.

En annen av nøkkelfunksjonene til spindelen er direkte holding av maskinverktøyet, og i noen tilfeller selve arbeidsstykket. For denne typen feste brukes spesielle klemmer og klemmer, som en verktøyholder og patroner. Derfor er det viktig å ta hensyn til egenskapene til spindelen når du velger et verktøy i henhold til dimensjonene til skaftet og bestemmer de tillatte parametrene for maskineringsprosessen.

ShU-design

Under utviklingen av designløsningen for motorspindelen, bør oppgaveutøvere fokusere på maksimal reduksjon av dynamiske og vibrasjonsbelastninger på mekanismen. Å oppnå denne kvaliteten til arbeidsgruppen påvirker direkte holdbarheten til maskinen og kvaliteten på behandlingen. Av denne grunn blir spindelmontasjen i økende gradutformet som en uavhengig enhet i et separat hus, som kalles en hodestokk.

Følgende er tatt som startdata for designalgoritmen:

• Power.
• Rotasjonsnøyaktighet.
• Speediness.
• Maksimal oppvarming for støtter.
• Vibrasjonsmotstand.
• Stivhet.

Basert på de innledende parameterne velges et strukturskjema, layoutdetaljer og produksjonsmaterialer. Typen av fremtidens maskin har også innflytelse på valget av visse designløsninger. For eksempel er utformingen av spindelenheter for maskineringsutstyr med høy presisjon basert på utformingen av hydrodynamiske lagre som kan sikre nøyaktigheten av mekanisk handling i området fra 0,5 til 2 mikron. For spesielt høyhastighetsenheter med innvendige slipehoder brukes spesielle glidelagre som krever luftsmøring. Vanligvis brukes prinsippene for å konstruere en spindelbase med vekt på å støtte høye prosesseringshastigheter fra 600 rpm for diamantboremaskiner og universelle metallskjæremaskiner. Parametrene til komponenter for å støtte lave hastigheter er tradisjonelt beregnet for frese-, revolver- og boremaskiner. Her gjelder regelen, jo mer delikat nøyaktigheten til den mekaniske handlingen er, desto høyere skal dreiemomentet være ved spindelen. For kompleks grovbearbeiding og skjæring brukes konfigurasjoner med lavt turtall.

Beregning av spindelsammenstillingen

Bstivhet anses som hoveddesignkarakteristikken. Det uttrykkes som en indikator på elastiske forskyvninger i behandlingssonen under den totale virkningskraften fra den egen elastiske deformasjonen av spindelen med dens støtteelementer. Styrke brukes også til å karakterisere tungt belastede sammenstillinger, og for høye turtallshoder vil en minimumsresonansverdi, dvs. høy vibrasjonsmotstand, være en nøkkelfaktor for vellykket prosessering.

Praktisk t alt alle spindelenheter for metallskjæremaskiner er beregnet separat for skjærenøyaktighet. Denne beregningen utføres for lagre basert på den radielle utløpskoeffisienten til spindelenden. Den tillatte utløpsverdien avhenger av konstruksjonsnøyaktighetsklassen, i definisjonen som designerne går ut fra kravene til maskineringsprosessen.

Indeksen for radiell utløp på den indre overflaten av lagerringen avhenger av dens eksentrisitet og feilene til sporene med rullende elementer. Denne nøyaktighetsparameteren uttrykkes gjennom effekten av det såk alte vandrende slaget. I prosessen med å bære kontroll bestemmes deres samsvar med de etablerte standardene, hvoretter produktene kan sendes til revisjon hvis det oppdages avvik. Blant tiltakene for ytterligere å forbedre nøyaktigheten av lagrene for spindelmontasjen under montering, kan følgende skilles ut:

• Eksentrisitetene til de indre ringene og lagertappene er i motsatte retninger.
• Eksentrisiteter av ytre lagerringer ogkroppshull er også plassert i motsatte retninger.
• Når du installerer eksentrisitetene til de indre ringene til lagrene til de bakre og fremre delene, må de holdes i samme plan.

ShU Performance

Stivhet og nøyaktighet sett med viktige tekniske og fysiske indikatorer for spindelen er ikke begrenset. Blant andre viktige egenskaper ved denne mekanismen er det verdt å fremheve:

• Vibrasjonsmotstand. SHUens evne til å gi stabil rotasjon uten svingninger. Det er umulig å fullstendig eliminere vibrasjonseffekten, men takket være nøye designberegninger kan den minimeres ved å redusere effekten av kilder til tverr- og torsjonsvibrasjoner, som pulserende krefter i prosesseringssonen og dreiemoment i maskindriften.
• Speediness. Karakteristisk for hastigheten til spindelenheten, som gjenspeiler antall omdreininger per minutt som er tillatt for optimal driftstilstand. Med andre ord, maksim alt tillatt rotasjonshastighet, som bestemmes av produktets strukturelle og teknologiske kvaliteter.
• Varme lagre. Intensiv varmeutvikling er en naturlig avledet faktor under bearbeiding ved høye hastigheter. Siden oppvarming kan føre til deformasjon av elementbasen, bør denne indikatoren beregnes under konstruksjonen. Den mest varmefølsomme komponenten i sammenstillingen er lageret, hvis formendring kan svekke spindelens funksjon. For å redusere termiske deformeringsprosesser bør produsenteneoverholde normene for tillatt oppvarming av de ytre lagerringene.
• Bæreevne. Bestemmes gjennom ytelsesfaktoren til spindellagre under forhold med maksim alt tillatt statisk belastning.
• Holdbarhet. Tidsindikator som angir antall timers drift av produktet før overhaling. Forutsatt at den aksiale og radielle stivheten til spindelenheten er balansert, kan holdbarheten nå 20 tusen timer. Minimumstiden til feil er to og fem tusen timer, som er typisk for henholdsvis slipe- og innvendige slipemaskiner.

Materialer for å lage SHU

Valg av materialer til elementbasen til spindelen er også en faktor for å sikre visse tekniske og operasjonelle egenskaper til utstyret. I lappe-, gjenge- og boreenheter er det lagt vekt på beskyttelse mot påvirkning av dreiemoment, og spindelmontasjen til for eksempel en fresemaskin monteres ut fra effektene av bøyemomenter. Materialet må i hvert tilfelle ha tilstrekkelig slitestyrke på betjeningsflaten samt på lagertappen. Stabiliteten i form og dimensjoner er hovedbetingelsen for riktig drift av produktet, i stor grad avhengig av egenskapene til materialets kvalitet.

I maskiner med nøyaktighetsklasse H og P brukes spindler laget av stållegeringer av klasse 40X, 45, 50. I noen tilfeller kan designbeslutningerkrever og spesiell foredling av metallet ved herding med induksjonstermisk virkning. Vanligvis påføres herding av produkter ved herding på ytelsesoverflatene og lagertappene som de mest kritiske delene av delen.

For elementer med kompleks form med koniske hull, spor, flenser og trinnvise overganger, brukes volumherdet stål. Denne prosesseringsteknologien er kun tillatt for arbeidsstykker som det er planlagt å produsere de fremre delene av maskinspindelenhetene med påfølgende karburering fra. I dette tilfellet brukes stål 40XGR og 50X.

Utstyr med nøyaktighetsklasse A og B leveres med spindler laget av stålkvaliteter 18KhGT og 40KhFA, nitrert. Nitrogenbehandlingsprosessen er nødvendig for å øke hardheten til delen, samt for å opprettholde den opprinnelige formen og dimensjonene. Økende styrke og strukturell stabilitet er en forutsetning for spindler som brukes i systemer med væskefriksjon.

I den forenklede planløsningen av kontrollrommet er kravene til materialer ikke så høye. Elementer med enkle former kan lages av stålkvaliteter 20Kh, 12KhNZA og 18KhGT, men selv i dette tilfellet blir emnene foreløpig utsatt for bråkjøling, karburering og herding.

ShU strukturelle modeller

Hovedandelen av spindelmekanismer som brukes i moderne verktøymaskiner har en to-lagerinnretning. Denne konfigurasjonen er optimal med tanke på utstyrsoptimalisering og bekvemmelighet for den tekniske organisasjonen.produksjonsprosess. Store bedrifter bruker imidlertid også modeller med ekstra støtte fra den tredje pilaren.

Konfigurasjoner av lagerplassering er også tvetydige når det gjelder implementeringsmetoder. I dag er det trender i retning av å overføre kritiske regulatoriske funksjoner til hodestokkområdet, noe som reduserer virkningen av termiske effekter. I enkle modeller av spindelsammenstillingen brukes rullelager, som også minimerer risikoen for deformasjon fra varmeutvikling og øker effektiviteten av justeringen. Samtidig, sammen med en økning i stivhet og en økning i rotasjonsnøyaktigheten, har slike mekanismer en ulempe i form av en reduksjon i hastighet. Derfor er denne konfigurasjonen best egnet for dreiebenker med lave hastigheter.

Slipeenheter med sakte hastighet er også utstyrt med rullelager i den fremre støttedelen, og baksiden er utstyrt med en dupleks av vinkelkontaktelementer. Spesielt er dette hvordan spindelenheter implementeres i design av sirkulære og interne slipemaskiner. For å forenkle det funksjonelle systemet til enheten, tillater også koniske rullelagre. En slik løsning i forhold til freseenheter eliminerer behovet for å inkludere en aksiallagergruppe. Som et resultat opprettholdes en optimal stivhetsmargin, men med det kommer ikke problemene med varmeutvikling med begrenset dreiemoment noen vei.

Produktkvalitetskontroll

Etter montering av topplageret kontrolleres klaring-forspenningen til lagergruppen. Denne operasjonennødvendig for å vurdere beredskapen til mekanismen for fullverdige arbeidsbelastninger. Kontrollen utføres ved å laste enheten med en jekk og et dynamometer. Målinger utføres direkte med indikatorenheter, inkludert målehoder, sensorer, mikrokatorer, etc. Måleenheten monteres på topplageret så nært det fremre lageret som mulig. Når du fikser en trinnlastendring, bygges en graf over forskyvninger av spindelenden.

Stivheten til dreiespindelen med støtteelementer kontrolleres av topunktsmålemetoden. Først settes to kontrollpunkter på den lineære delen av lastkurven. Videre blir deformasjonsdata registrert for hver linje, hvoretter en sammenligning utføres. Som standardindikatorer kan både designverdier og tall fra de generelle tekniske kravene til maskinen brukes. Dessuten bør komplekse data for sammenligning, oppnådd som et resultat av tester, presenteres i form av aritmetiske middelverdier. På samme måte utføres målinger av aksiale og radielle laster med fiksering av sp altene som dannes mellom lagrene.

Hvis det oppdages avvik fra standardverdiene, justeres klaringsforspenningen. Ved service på spindelenhetene til en dreiebenk for slike oppgaver, brukes teknikken for oppvarming av støtter. Under betingelser for termisk eksponering av termometre og termoelementer i et visst område, strammes mutterne og justeres.

Seals for SHU-mekanisme

Sammensetningen av hodestokken inkluderer ogspesielle tetninger som øker mekanismens isolasjons- og tetningsegenskaper. Hva er den til? Siden arbeidsflyten til en dreiebenk er forbundet med utslipp av store mengder fint avfall under smøreforhold, er tilstopping av funksjonelle deler vanlig. Følgelig, når du monterer spindelenheten, må det leveres enheter som beskytter arbeidselementene mot støv, smuss og fuktighet. Det er det tetningsmassen er til for. Som regel er dette et forbruksmateriale i form av en ring, som er montert på spindelen ved hjelp av et sentreringsbelte. Under driften av mekanismen er det nødvendig med periodisk utskifting eller justering av posisjonen. I forhold med økt ekstern forurensning kan en beskyttende slepering brukes i tillegg. Hvis maskinen kjører med middels eller lav hastighet, må leppetetningen også festes.

SHU-vedlikehold

Hovedoppgaven til personalet under driften av topplokket er å overvåke smøringen av delene. Dette gjøres vanligvis ved å sprøyte på overflatene til roterende tannhjul, impellere og skivekomponenter. Den optimale sammensetningen for denne typen smøremiddel bør ha en viskositetsindeks på 20 ved oppvarming til 50 ° C. Utformingen av fresespindelenheten gir mulighet for å lede olje inn i lageret gjennom en oppsamler eller direkte til arbeidsgruppen. Dessuten bør en del av oljen forbli selv etter at arbeidsøkten er fullført. Den gamle forurensede væsken erstattes med en ny. For å forenkle fyllingsprosessen i moderne maskiner, organiseres sirkulerende oljetilførsel samtidig til girkassen og spindelen i automatisk modus ettersom avfallsmassen tappes.

I tillegg til å oppdatere oljen, er det nødvendig å opprettholde den tekniske tilstanden til mekanismen. Tekniske og strukturelle problemer kan oppstå på grunn av overoppheting, overdreven deformasjon, høye vibrasjoner eller kortslutning mellom svingene. En typisk reparasjon av spindelenheter som en del av produksjonsprosessen kan være å erstatte skadede deler, forbruksvarer eller bygge om seter. For eksempel, når du deformerer eller installerer nye elementer, kreves det noen ganger ytterligere korrigering av stikkontaktene eller selve delene ved å slipe, slipe, lappe eller bygge opp.

Produksjon av SHU i Russland

Noen av spindelkomponentene som kreves for komplettering av verktøymaskiner, produseres av innenlandske produsenter ved deres egne verktøymaskiner, avhengig av utviklingen og erfaringen fra sovjetisk industri. Det er praktisk t alt ingen problemer med produksjon av konvensjonelle drivspindelenheter for en fresemaskin eller dreieenheter som ikke er fokusert på høypresisjonsmaskinering. Imidlertid produseres moderne høyteknologiske elektrospindler i Russland bare i deler og på grunnlag av importerte komponenter. Disse begrensningene henger ikke bare sammen med mangelen på avansert teknologi på dette området, men også med mangelen på kvalifisert personell som må løse ingeniør- og produksjonsproblemer.

Konklusjon

Spindelen er en av de sentrale funksjonskomponentene i ulike typer verktøymaskiner. Nøyaktigheten av ytelsen til arbeidsoperasjoner, ergonomien til utstyrskontroll og effektiviteten av reguleringen av kraftpotensialet til drivmekanismen avhenger av kvaliteten på hovedfunksjonene. Derfor er det så viktig å være oppmerksom på egenskapene til spindelenheten i dreiebenken når du velger den. Og dette gjelder ikke bare industrisegmentet, hvor det utføres in-line maskineringsoperasjoner. En vanlig husmester som utfører enkle operasjoner i en garasje eller et landsted bør også ha grunnleggende kunnskap om hodestokken. Ferdigheter i å håndtere spindelmekanismen vil gjøre driften mer pålitelig og vedlikeholdet av maskinen mer økonomisk.