Drejespindelenhed: ydeevneegenskaber

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Spindelen af værktøjsmaskiner præsenteres norm alt som et af elementerne i drivmekanismen, der er ansvarlig for fastgørelse og formning af emnet. Samtidig er dens grænseflade med kraftværket, den lejede del og enhedens arbejdsudstyr så tæt, at vi kan tale om hele infrastrukturen i denne del. På den ene eller anden måde bør spindelsamlingen (SHU) betragtes som en ansvarlig grundlæggende mekanisme for maskinen, der giver funktionen til at overføre drejningsmoment og styre behandlingskraften.

Produktoversigt

Denne mekanisme kaldes også en motorspindel og udgør en af de vigtigste samlingsenheder i moderne træ- og metalbearbejdningsmaskiner. Ydeevnen og i endnu højere grad nøjagtigheden af den mekaniske påvirkning af emnet afhænger af dets egenskaber. Som allerede nævnt taler vi om et helt kompleks af elementer,danner grundlaget for spindelenheder. Understøtninger, smøresystem, tætninger, momentoverførsel og lejedele danner grundlaget for denne mekanisme. For det meste er disse komponenter, der udfører støtte- og hjælpefunktioner for at sikre funktionen af dysen i form af et skæreværktøj.

Det er almindeligt accepteret, at værktøjsmaskiners kraftpotentiale primært afhænger af motoren. Dette er sandt, men kun delvist. For eksempel har spindelenhederne på metalskæringsmaskiner deres eget frekvensområde for rotation, hvilket forårsager restriktive forhold for skærehastigheder. Men det er vigtigt at forstå, at dette interval mere er en funktion af at justere den optimale behandlingshastighed med understøttelse af en tilstrækkelig høj nøjagtighed.

En anden af spindlens nøglefunktioner er den direkte fastholdelse af bearbejdningsværktøjet og i nogle tilfælde selve emnet. Til denne form for fastgørelse bruges specielle klemmer og klemmer, som en værktøjsholder og patroner. Derfor er det vigtigt at tage hensyn til spindlens egenskaber, når du vælger et værktøj i henhold til skaftets dimensioner og bestemmer de tilladte parametre for bearbejdningsprocessen.

ShU-design

Under udviklingen af designløsningen til motorspindelen bør opgaveudøvere fokusere på den maksimale reduktion af dynamiske belastninger og vibrationsbelastninger på mekanismen. At opnå denne kvalitet af arbejdsgruppen påvirker direkte maskinens holdbarhed og kvaliteten af behandlingen. Af denne grund er spindelsamlingen i stigende graddesignet som en uafhængig enhed i et separat hus, som kaldes en hovedstamme.

Følgende tages som startdata for designalgoritmen:

• Power.
• Rotationsnøjagtighed.
• Speediness.
• Maksimal opvarmning til understøtninger.
• Vibrationsmodstand.
• Stivhed.

Baseret på de indledende parametre vælges et strukturelt skema, layoutdetaljer og fremstillingsmaterialer. Den fremtidige maskines type har også indflydelse på valget af visse designløsninger. For eksempel er designet af spindelsamlinger til højpræcisionsbearbejdningsudstyr baseret på layoutet af hydrodynamiske lejer, der kan sikre nøjagtigheden af mekanisk handling i området fra 0,5 til 2 mikron. Til særligt højhastighedsenheder med indvendige slibehoveder anvendes specielle glidelejer, som kræver luftsmøring. Typisk bruges principperne for at konstruere en spindelbase med vægt på at understøtte høje bearbejdningshastigheder fra 600 rpm til diamantboremaskiner og universelle metalskæremaskiner. Parametrene for komponenter til at understøtte lave hastigheder beregnes traditionelt for fræse-, revolver- og boremaskiner. Her gælder reglen, jo mere delikat nøjagtigheden af den mekaniske handling, desto højere skal momentet være ved spindlen. Til kompleks skrub- og skæring anvendes konfigurationer med lav omdrejningstal.

Beregning af spindelsamlingen

Bstivhed betragtes som den vigtigste designkarakteristik. Det udtrykkes som en indikator for elastiske forskydninger i forarbejdningszonen under den samlede virkende kraft fra den egen elastiske deformation af spindlen med dens støtteelementer. Styrke bruges også til at karakterisere tungt belastede samlinger, og for høje omdrejninger pr. minut vil en minimumsresonansværdi, dvs. høj vibrationsmodstand, være en nøglefaktor for vellykket behandling.

Praktisk t alt alle spindelsamlinger til metalskæremaskiner er beregnet separat for skærenøjagtighed. Denne beregning udføres for lejer baseret på spindelendens radiale udløbskoefficient. Den tilladte udløbsværdi afhænger af designnøjagtighedsklassen, i hvis definition konstruktørerne går ud fra kravene til bearbejdningsprocessen.

Indekset for radial udløb på den indvendige overflade af lejeringen afhænger af dens excentricitet og fejlene i sporene med rullende elementer. Denne nøjagtighedsparameter udtrykkes gennem effekten af det såkaldte vandrende slag. I processen med at bære kontrol bestemmes deres overensstemmelse med de etablerede standarder, hvorefter produkterne, hvis der opdages afvigelser, kan sendes til revision. Blandt foranst altningerne til yderligere at forbedre nøjagtigheden af lejerne til spindelsamlingen under monteringen, kan følgende skelnes:

• Excentriciteterne af de indre ringe og lejetappene er i modsatte retninger.
• Excentriciteter af lejer ydre ringe ogkropshuller er også placeret i modsatte retninger.
• Ved montering af excentriciteterne af de indvendige ringe i lejerne i de bagerste og forreste dele, skal de holdes i samme plan.

ShU Performance

Stivhed og nøjagtighed sæt vigtige tekniske og fysiske indikatorer for spindlen er ikke begrænset. Blandt andre væsentlige egenskaber ved denne mekanisme er det værd at fremhæve:

• Vibrationsmodstand. SHU'ens evne til at give stabil rotation uden oscillation. Det er umuligt helt at eliminere vibrationseffekten, men takket være omhyggelige designberegninger kan den minimeres ved at reducere effekten af kilder til tværgående og torsionsvibrationer, såsom pulserende kræfter i behandlingszonen og drejningsmoment i maskindrevet.
• Hurtighed. Karakteristisk for spindelsamlingens hastighed, hvilket afspejler antallet af omdrejninger pr. minut, der er tilladt for den optimale driftstilstand. Med andre ord den maksim alt tilladte rotationshastighed, som bestemmes af produktets strukturelle og teknologiske kvaliteter.
• Varme lejer. Intensiv varmeudvikling er en naturlig afledt faktor under bearbejdning ved høje hastigheder. Da opvarmning kan føre til deformation af elementbasen, skal denne indikator beregnes under designet. Den mest varmefølsomme komponent i samlingen er lejet, hvis formændring kan forringe spindlens funktion. For at reducere termiske deformeringsprocesser bør producenterneoverhold normerne for tilladt opvarmning af de ydre lejeringe.
• Bæreevne. Bestemt gennem ydelsesfaktoren for spindellejer under forhold med maksim alt tilladelige statiske belastninger.
• Holdbarhed. Tidsindikator, der angiver antallet af timers drift af produktet før eftersyn. Forudsat at den aksiale og radiale stivhed af spindelsamlingen er afbalanceret, kan holdbarheden nå op på 20 tusinde timer. Minimumstiden til fejl er to og fem tusinde timer, hvilket er typisk for henholdsvis slibe- og indvendige slibemaskiner.

Materialer til fremstilling af SHU

Valg af materialer til spindlens elementbase er også en faktor for at sikre visse tekniske og operationelle egenskaber ved udstyret. I lappe-, gevindskærings- og boreenheder lægges der vægt på beskyttelse mod påvirkning af drejningsmoment, og f.eks. en fræsemaskines spindelmontage er samlet ud fra påvirkninger af bøjningsmomenter. Materialet skal i hvert tilfælde have tilstrækkelig slidstyrke på aktiveringsfladen samt på lejetappen. Stabiliteten af form og dimensioner er hovedbetingelsen for, at produktet fungerer korrekt, i høj grad afhængig af karakteristikaene for den anvendte materialekvalitet.

I maskiner med nøjagtighedsklasserne H og P anvendes spindler lavet af stållegeringer af kvaliteterne 40X, 45, 50. I nogle tilfælde kan designbeslutninger muligviskræver og speciel forfining af metallet ved hærdning med induktion termisk virkning. Norm alt påføres hærdning af produkter ved hærdning på ydeevneoverfladerne og lejetappene som de mest kritiske dele af delen.

Til elementer af kompleks form med koniske huller, riller, flanger og trinformede overgange anvendes volumenhærdet stål. Denne forarbejdningsteknologi er kun tilladt for emner, hvorfra det er planlagt at producere de forreste dele af maskinspindelsamlingerne med efterfølgende karburering. I dette tilfælde bruges stål 40XGR og 50X.

Udstyr med nøjagtighedsklasse A og B leveres med spindler lavet af stålkvaliteter 18KhGT og 40KhFA, nitreret. Nitrogenbehandlingsprocessen er påkrævet for at øge delens hårdhed, samt for at bevare den oprindelige form og dimensioner. Øget styrke og strukturel stabilitet er en forudsætning for spindler, der anvendes i systemer med væskefriktion.

I kontrolrummets forenklede indretning er kravene til materialer ikke så høje. Elementer med enkle former kan fremstilles af stålkvaliteter 20Kh, 12KhNZA og 18KhGT, men selv i dette tilfælde udsættes emnerne foreløbigt for bratkøling, karburering og temperering.

ShU strukturelle modeller

Størstedelen af spindelmekanismer, der bruges i moderne værktøjsmaskiner, har en to-lejet enhed. Denne konfiguration er optimal med hensyn til udstyrsoptimering og bekvemmelighed for den tekniske organisation.produktions proces. Store virksomheder bruger dog også modeller med yderligere støtte fra den tredje søjle.

Konfigurationer af lejeplacering er også tvetydige med hensyn til implementeringsmetoder. I dag er der tendenser i retning af at overføre kritiske reguleringsfunktioner til hovedområdet, hvilket reducerer virkningen af termiske effekter. I simple modeller af spindelsamlingen anvendes rullelejer, hvilket også minimerer risikoen for deformation fra varmeudvikling og øger effektiviteten af justeringen. Samtidig, sammen med en stigning i stivhed og en stigning i rotationsnøjagtigheden, har sådanne mekanismer en ulempe i form af et fald i hastigheden. Derfor er denne konfiguration bedst egnet til drejebænke med lave hastigheder.

Slibeenheder med langsom hastighed er også udstyret med rullelejer i den forreste støttedel, og bagsiden er forsynet med en duplex af vinkelkontaktelementer. Det er især, hvordan spindelenheder implementeres i design af cirkulære og indvendige slibemaskiner. For at forenkle enhedens funktionelle system tillader koniske rullelejer også. En sådan løsning i forhold til fræseenheder eliminerer behovet for at inkludere en aksiallejegruppe. Som et resultat heraf opretholdes en optimal stivhedsmargin, men dermed kommer problemerne med varmeudvikling med begrænset drejningsmoment ingen steder.

Produktkvalitetskontrol

Efter montering af topstykket kontrolleres lejegruppens spillerums-forspænding. Denne operationnødvendigt for at vurdere mekanismens parathed til fuldgyldige arbejdsbyrder. Kontrollen udføres ved at belaste enheden med en donkraft og et dynamometer. Målinger foretages direkte med indikatoranordninger, herunder målehoveder, sensorer, mikrokatorer osv. Måleanordningen monteres på hovedstammen så tæt som muligt på det forreste leje. Ved fastsættelse af en trinbelastningsændring bygges en graf over forskydninger af spindelenden.

Stivheden af drejespindelsamlingen med støtteelementer styres af topunktsmålemetoden. Først indstilles to kontrolpunkter på den lineære sektion af lastkurven. Yderligere registreres deformationsdata for hver linje, hvorefter en sammenligning udføres. Som standardindikatorer kan både designværdier og tal fra de generelle tekniske krav til maskinen bruges. Desuden bør komplekse data til sammenligning, opnået som resultat af test, præsenteres i form af aritmetiske middelværdier. På samme måde udføres målinger af aksiale og radiale belastninger med fiksering af mellemrummene dannet mellem lejerne.

Hvis der registreres afvigelser fra standardværdierne, justeres clearance-preload. Ved servicering af spindelsamlingerne af en drejebænk til sådanne opgaver bruges teknikken til opvarmning af understøtninger. Under betingelserne for termisk eksponering af termometre og termoelementer i et bestemt område, strammes og justeres møtrikkerne.

Sætninger til SHU-mekanisme

Sammensætningen af hovedstammen inkluderer ogspecielle tætninger, der øger mekanismens isolerings- og tætningsegenskaber. Hvad er det for? Da arbejdsgangen i en drejebænk er forbundet med frigivelse af store mængder fint affald under smøreforhold, er tilstopning af funktionelle dele almindelig. I overensstemmelse hermed skal der ved montering af spindelsamlingen forefindes anordninger, der beskytter arbejdselementerne mod støv, snavs og fugt. Det er hvad fugemassen er til. Som regel er dette et forbrugsmateriale i form af en ring, som er monteret på spindlen ved hjælp af et centreringsbånd. Under driften af mekanismen kræves dens periodiske udskiftning eller justering af positionen. Under forhold med øget ekstern forurening kan en beskyttende slæbering desuden anvendes. Hvis maskinen kører med mellem eller lav hastighed, skal læbetætningen også fastgøres.

SHU-vedligeholdelse

Personalets hovedopgave under driften af topstammen er at overvåge smøringen af dens dele. Dette gøres norm alt ved at sprøjte på overfladerne af roterende tandhjul, pumpehjul og skivekomponenter. Den optimale sammensætning for denne type smøremiddel bør have et viskositetsindeks på 20 ved opvarmning til 50 ° C. Udformningen af fræsespindelsamlingen giver mulighed for at lede olie ind i lejet gennem en opsamler eller direkte til arbejdsgruppen. Desuden skal en del af olien forblive selv efter afslutningen af arbejdssessionen. Den gamle forurenede væske erstattes med en ny. For at forenkle påfyldningsprocessen i moderne maskiner organiseres cirkulerende olietilførsel samtidigt til gearkassen og spindlen i automatisk tilstand, efterhånden som spildmassen drænes.

Ud over at opdatere olien er det nødvendigt at opretholde mekanismens tekniske tilstand. Tekniske og strukturelle problemer kan opstå på grund af overophedning, overdreven deformation, høje vibrationer eller kortslutning mellem svingene. En typisk reparation af spindelsamlinger som en del af fremstillingsprocessen kan være at udskifte beskadigede dele, forbrugsvarer eller genopbygge sæder. Når f.eks. deformeres eller installeres nye elementer, kræves der nogle gange yderligere korrektion af fatningerne eller selve delene ved at slibe, slibe, lappe eller bygge op.

Produktion af SHU i Rusland

Nogle af de spindelkomponenter, der kræves til at færdiggøre værktøjsmaskiner, produceres af indenlandske producenter på deres egne værktøjsmaskiner, der er afhængige af udviklingen og erfaringen fra den sovjetiske industri. Der er praktisk t alt ingen problemer med fremstillingen af konventionelle drivspindelsamlinger til en fræsemaskine eller drejeenheder, der ikke er fokuseret på højpræcisionsbearbejdning. Imidlertid produceres moderne højteknologiske elektrospindler i Rusland kun i dele og på grundlag af importerede komponenter. Disse begrænsninger hænger ikke kun sammen med manglen på avancerede teknologier på dette område, men også med manglen på kvalificeret personale, som skal løse ingeniør- og produktionsproblemer.

Konklusion

Spindlen er en af de centrale funktionelle komponenter i forskellige typer værktøjsmaskiner. Nøjagtigheden af udførelsen af arbejdsoperationer, ergonomien af udstyrskontrol og effektiviteten af reguleringen af drivmekanismens kraftpotentiale afhænger af kvaliteten af dens hovedfunktioner. Derfor er det så vigtigt at være opmærksom på egenskaberne ved spindelsamlingen i drejebænken, når du vælger den. Og det gælder ikke kun for industrisegmentet, hvor der udføres in-line bearbejdning. En almindelig husmester, der udfører enkle operationer i en garage eller et landsted, bør også have grundlæggende viden om hovedstammen. Færdigheder i at håndtere spindelmekanismen vil gøre driften mere pålidelig og vedligeholdelsen af maskinen mere økonomisk.