Токарлық шпиндель блогы: өнімділік қасиеттері

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Станоктардың шпиндельдері әдетте дайындаманы бекітуге және пішіндеуге жауапты жетек механизмінің элементтерінің бірі ретінде ұсынылады. Сонымен бірге оның электр станциясымен, мойынтірек бөлігімен және қондырғының жұмыс жабдығымен интерфейсі соншалықты тығыз, бұл бөліктің барлық инфрақұрылымы туралы айтуға болады. Қалай болғанда да, шпиндель жинағы (SHU) айналу моментін беру және өңдеу күшін бағыттау функциясын қамтамасыз ететін машинаның жауапты негізгі механизмі ретінде қарастырылуы керек.

Өнімге шолу

Бұл механизм моторлы шпиндель деп те аталады және қазіргі заманғы ағаш және металл өңдеу станоктарының негізгі құрастыру бірліктерінің бірі болып табылады. Өнімділік және одан да көп дәрежеде дайындамаға механикалық әсер етудің дәлдігі оның сипаттамаларына байланысты. Жоғарыда айтылғандай, біз элементтердің тұтас кешені туралы айтып отырмыз,шпиндельді қондырғылардың негізін құрайды. Бұл механизмнің негізін тіректер, майлау жүйесі, тығыздағыштар, моментті беру және мойынтірек бөліктері құрайды. Көбінесе бұл кескіш құрал түріндегі саптаманың жұмысын қамтамасыз ету үшін тірек және көмекші функцияларды орындайтын құрамдас бөліктер.

Станоктардың қуат потенциалы ең алдымен қозғалтқышқа байланысты екені жалпы қабылданған. Бұл шындық, бірақ ішінара ғана. Мысалы, металл кесетін станоктардың шпиндельді агрегаттарының айналу жиілігінің өзіндік диапазоны бар, бұл кесу жылдамдығы үшін шектеу жағдайларын тудырады. Бірақ бұл диапазон жеткілікті жоғары дәлдікпен оңтайлы өңдеу жылдамдығын реттеу функциясы екенін түсіну маңызды.

Шпиндельдің негізгі функцияларының тағы бірі - өңдеу құралын, ал кейбір жағдайларда дайындаманың өзін тікелей ұстау. Мұндай бекіту үшін құрал ұстағыш пен картридждер сияқты арнайы қысқыштар мен қысқыштар қолданылады. Сондықтан шанақтың өлшемдеріне сәйкес аспапты таңдағанда және өңдеу процесінің рұқсат етілген параметрлерін анықтағанда шпиндельдің сипаттамаларын ескеру маңызды.

Шу дизайны

Қозғалтқыш шпиндельіне арналған жобалық шешімді әзірлеу кезінде тапсырманы орындаушылар механизмге динамикалық және діріл жүктемелерін барынша азайтуға назар аударуы керек. Жұмыс тобының мұндай сапаға қол жеткізуі станоктың беріктігіне және өңдеу сапасына тікелей әсер етеді. Осы себепті шпиндель жинағы барған сайын артып келедіжеке корпуста тәуелсіз құрылғы ретінде жасалған, ол бас тірек деп аталады.

Дизайн алгоритмі үшін бастапқы деректер ретінде мыналар алынады:

• Қуат.
• Айналу дәлдігі.
• Жылдамдық.
• Тіректерге арналған максималды қыздыру.
• Дірілге төзімділік.
• Қаттылық.

Бастапқы параметрлер негізінде құрылымдық схема, орналасу мәліметтері және өндіріс материалдары таңдалады. Болашақ машинаның түрі белгілі бір конструкторлық шешімдерді таңдауға да әсер етеді. Мысалы, жоғары дәлдікті өңдеу жабдықтарына арналған шпиндельді тораптардың конструкциясы 0,5-тен 2 мкм-ге дейінгі диапазондағы механикалық әсердің дәлдігін қамтамасыз ете алатын гидродинамикалық подшипниктердің орналасуына негізделген. Ішкі тегістеу бастары бар әсіресе жоғары жылдамдықты қондырғылар үшін ауамен майлауды қажет ететін арнайы жылжымалы мойынтіректер қолданылады. Әдетте гауһар бұрғылау және әмбебап металл кескіш станоктар үшін 600 айн/мин жоғары өңдеу жылдамдығын қолдауға баса назар аудара отырып, шпиндель негізін құру принциптері қолданылады. Төмен жылдамдықтарды қолдауға арналған компоненттердің параметрлері дәстүрлі түрде фрезерлік, мұнара және бұрғылау станоктары үшін есептеледі. Мұнда ереже қолданылады, механикалық әрекеттің дәлдігі неғұрлым нәзік болса, шпиндельде айналу моменті соғұрлым жоғары болуы керек. Күрделі өрескел өңдеу және кесу үшін төмен RPM конфигурациялары пайдаланылады.

Шпиндель жинағын есептеу

Бқаттылық негізгі дизайн сипаттамасы ретінде қарастырылады. Ол тірек элементтері бар шпиндельдің меншікті серпімді деформациясынан жалпы әсер етуші күштің әсерінен өңдеу аймағындағы серпімді жылжулардың көрсеткіші ретінде көрсетіледі. Сондай-ақ беріктік ауыр жүктелген жинақтарды сипаттау үшін пайдаланылады және жоғары RPM негізгі тіректер үшін минималды резонанс мәні, яғни жоғары дірілге төзімділік табысты өңдеудің негізгі факторы болады.

Металл кесетін станоктарға арналған іс жүзінде барлық шпиндель жинақтары кесу дәлдігі үшін бөлек есептеледі. Бұл есептеу шпиндель ұшының радиалды шығу коэффициентіне негізделген мойынтіректер үшін орындалады. Рұқсат етілген ағып кету мәні конструкторлар өңдеу процесіне қойылатын талаптарды негізге алатын дизайн дәлдігі класына байланысты.

Мойынтірек сақинасының ішкі бетіндегі радиалды ағу көрсеткіші оның эксцентриктілігіне және домалау элементтері бар жолдардың қателеріне байланысты. Бұл дәлдік параметрі кезбе соққы деп аталатын әсер арқылы көрсетіледі. Мойынтіректерді бақылау процесінде олардың белгіленген стандарттарға сәйкестігі анықталады, содан кейін ауытқулар анықталған жағдайда өнімдерді қайта қарауға жіберуге болады. Құрастыру кезінде шпиндельді құрастыруға арналған мойынтіректердің дәлдігін одан әрі жақсарту шараларының арасында мыналарды бөліп көрсетуге болады:

• Ішкі сақиналар мен мойынтіректердің эксцентриктері қарама-қарсы бағытта.
• Мойынтіректердің сыртқы сақиналарының эксцентриситеттері жәнеКорпус саңылаулары да қарама-қарсы бағытта орналастырылған.
• Артқы және алдыңғы бөліктердің подшипниктерінің ішкі сақиналарының эксцентриктерін орнатқанда, оларды бір жазықтықта ұстау керек.

Шу өнімділігі

Шпиндельдің маңызды техникалық және физикалық көрсеткіштерінің қаттылығы мен дәлдігі жиынтығы шектелмейді. Бұл механизмнің басқа маңызды қасиеттерінің арасында мынаны атап өткен жөн:

• Дірілге төзімділік. ШУ-ның тербеліссіз тұрақты айналуды қамтамасыз ету мүмкіндігі. Діріл әсерін толығымен жою мүмкін емес, дегенмен мұқият жобалық есептеулердің арқасында оны өңдеу аймағындағы пульсирлеуші күштер және машина жетегіндегі момент сияқты көлденең және бұралу тербелістерінің көздерінің әсерін азайту арқылы азайтуға болады.
• Жылдамдық. Оңтайлы жұмыс жағдайына рұқсат етілген минутына айналым санын көрсететін шпиндельді құрастыру жылдамдығының сипаттамасы. Басқаша айтқанда, бұйымның құрылымдық және технологиялық қасиеттерімен анықталатын максималды рұқсат етілген айналу жылдамдығы.
• Қызу мойынтіректері. Интенсивті жылу генерациясы жоғары жылдамдықта өңдеу кезінде табиғи туынды фактор болып табылады. Қыздыру элементтік негіздің деформациясына әкелуі мүмкін болғандықтан, бұл көрсеткішті жобалау кезінде есептеу керек. Құрастырудың ең ыстыққа сезімтал құрамдас бөлігі - мойынтірек, оның пішінінің өзгеруі шпиндельдің жұмысын нашарлатуы мүмкін. Термиялық деформациялау процестерін азайту үшін өндірушілер қажетсыртқы мойынтіректердің сақиналарының рұқсат етілген қыздыру нормаларын ұстаныңыз.
• Көтеру қабілеті. Максималды рұқсат етілген статикалық жүктемелер жағдайында шпиндельді мойынтіректердің өнімділік коэффициенті арқылы анықталады.
• Төзімділік. Күрделі жөндеуге дейінгі бұйымның жұмыс істеген сағат санын көрсететін уақыт көрсеткіші. Шпиндельді жинақтың осьтік және радиалды қаттылығы теңдестірілген жағдайда, төзімділік 20 мың сағатқа жетуі мүмкін. Ең аз істен шығу уақыты екі және бес мың сағатты құрайды, бұл тиісінше тегістеу және ішкі тегістеу станоктарына тән.

SHU жасауға арналған материалдар

Шпиндельдің элементтік негізі үшін материалдарды таңдау да жабдықтың белгілі бір техникалық және пайдалану қасиеттерін қамтамасыз ететін фактор болып табылады. Тегістеу, бұрғылау және бұрғылау қондырғыларында айналу моментінің әсерінен қорғауға баса назар аударылады, мысалы, фрезерлік станоктың шпиндель жинағы иілу моменттерінің әсеріне негізделген. Әрбір жағдайда материалдың қозғаушы бетінде, сондай-ақ мойынтірек журналында жеткілікті тозуға төзімділігі болуы керек. Пішін мен өлшемдердің тұрақтылығы өнімнің дұрыс жұмыс істеуінің негізгі шарты болып табылады, бұл көбінесе қолданылатын материалдың сортының сипаттамаларына байланысты.

Дәлдік кластары H және P бар машиналарда 40X, 45, 50 маркалы болат қорытпаларынан жасалған шпиндельдер қолданылады. Кейбір жағдайларда конструкторлық шешімдериндукциялық термиялық әсермен шынықтыру арқылы металды арнайы тазартуды талап етеді. Әдетте бұйымдарды қатайту арқылы қатайту бөлшектердің ең маңызды бөліктері ретінде өнімділік беттері мен мойынтірек журналдарына қолданылады.

Конус тәрізді саңылаулары, ойықтары, фланецтері және сатылы өтулері бар күрделі пішінді элементтер үшін көлемді шыңдалған болат қолданылады. Бұл өңдеу технологиясы кейіннен карбюризациялау арқылы машина шпиндельді жинақтарының алдыңғы бөліктерін шығару жоспарланатын дайындамалар үшін ғана рұқсат етіледі. Бұл жағдайда 40XGR және 50X болаттары пайдаланылады.

А және В дәлдік кластары бар жабдық азотталған 18KhGT және 40KhFA маркалы болаттан жасалған шпиндельдермен жабдықталған. Азотпен өңдеу процесі бөліктің қаттылығын арттыру үшін, сондай-ақ бастапқы пішіні мен өлшемдерін сақтау үшін қажет. Беріктік пен құрылымдық тұрақтылықты арттыру сұйықтық үйкелісі бар жүйелерде қолданылатын шпиндельдер үшін міндетті шарт болып табылады.

Бөлменің оңайлатылған схемасында материалдарға қойылатын талаптар соншалықты жоғары емес. Қарапайым пішінді элементтер 20Kh, 12KhNZA және 18KhGT маркалы болаттан жасалуы мүмкін, бірақ бұл жағдайда да дайындамалар алдын ала сөндіруге, карбюризацияға және шынықтыруға ұшырайды.

ШУ құрылымдық үлгілері

Қазіргі станоктарда қолданылатын шпиндельді механизмдердің негізгі үлесі екі подшипникті құрылғыға ие. Бұл конфигурация жабдықты оңтайландыру және техникалық ұйымның ыңғайлылығы тұрғысынан оңтайлы болып табылады.өндірістік процесс. Дегенмен, ірі кәсіпорындар үшінші бағандағы қосымша қолдауы бар үлгілерді де пайдаланады.

Подшипниктерді орналастыру конфигурациялары іске асыру әдістері тұрғысынан да түсініксіз. Бүгінгі таңда термиялық әсерлердің әсерін азайтатын маңызды реттеу функцияларын бас баған аймағына беру үрдістері бар. Шпиндельді құрастырудың қарапайым үлгілерінде роликті мойынтіректер қолданылады, бұл сонымен қатар жылу генерациясынан деформация қаупін азайтады және реттеу тиімділігін арттырады. Сонымен қатар, қаттылықтың жоғарылауымен және айналу дәлдігінің жоғарылауымен қатар, мұндай механизмдер жылдамдықтың төмендеуі түріндегі кемшіліктерге ие. Сондықтан бұл конфигурация жылдамдығы төмен токарлық станоктар үшін ең қолайлы.

Баяу жылдамдықты тегістеу қондырғылары сонымен қатар алдыңғы тірек бөлігінде роликті мойынтіректермен жабдықталған, ал артқы жағы бұрыштық байланыс элементтерінің дуплексімен қамтамасыз етілген. Атап айтқанда, дөңгелек және ішкі тегістеу станоктарының конструкцияларында шпиндельді агрегаттар осылай жүзеге асырылады. Құрылғының функционалдық жүйесін жеңілдету үшін конустық роликті мойынтіректерге де мүмкіндік береді. Фрезерлік қондырғыларға қатысты мұндай шешім осьтік мойынтірек тобын қосу қажеттілігін жояды. Нәтижесінде қаттылықтың оңтайлы шегі сақталады, бірақ онымен шектелген айналу моменті бар жылу генерациясының проблемалары ешқайда кетпейді.

Өнім сапасын бақылау

Бастильді құрастырғаннан кейін мойынтіректер тобының саңылау-алдын ала жүктелуі тексеріледі. Бұл операциятолыққанды жүктемелерге механизмнің дайындығын бағалау үшін қажет. Тексеру құрылғыны домкратпен және динамометрмен жүктеу арқылы жүзеге асырылады. Өлшеу тікелей индикаторлық құрылғылармен, соның ішінде өлшеуіш бастиектермен, датчиктермен, микрокаторлармен және т.б. көмегімен жүргізіледі. Өлшеу құрылғысы алдыңғы тірекке мүмкіндігінше жақын тірекке орнатылады. Қадамдық жүктеменің өзгеруін бекіту кезінде шпиндель ұшының жылжу графигі құрастырылады.

Тірек элементтері бар бұрылыс шпиндель жинағының қаттылығы екі нүктелік өлшеу әдісімен бақыланады. Алдымен жүктеме қисығының сызықтық бөлігінде екі бақылау нүктесі орнатылады. Әрі қарай әр сызық үшін деформация деректері жазылады, содан кейін салыстыру жүргізіледі. Стандартты индикаторлар ретінде машинаға қойылатын жалпы техникалық талаптардың конструктивті мәндерін де, сандарын да пайдалануға болады. Сонымен қатар, сынақтар нәтижесінде алынған салыстыру үшін күрделі мәліметтер орташа арифметикалық мәндер түрінде ұсынылуы керек. Дәл осылай осьтік және радиалды жүктемелерді өлшеу подшипниктер арасында пайда болған саңылауларды бекіту арқылы орындалады.

Егер стандартты мәндерден ауытқулар анықталса, саңылау-алдын ала жүктеу реттеледі. Мұндай тапсырмаларды орындау үшін токарь станогының шпиндельдік тораптарына қызмет көрсету кезінде тіректерді қыздыру техникасы қолданылады. Термометрлер мен термопарлардың белгілі бір диапазондағы термиялық әсер ету жағдайында гайкалар тартылып, реттеледі.

SHU механизміне арналған тығыздағыштар

Бастың құрамына және кіредімеханизмнің оқшаулау және тығыздау қасиеттерін арттыратын арнайы тығыздағыштар. Ол не үшін? Токарлық станоктың жұмыс процесі майлау жағдайында үлкен көлемдегі ұсақ қалдықтарды шығарумен байланысты болғандықтан, функционалдық бөлшектердің бітелуі жиі кездеседі. Тиісінше, шпиндель жинағын құрастыру кезінде жұмыс элементтерін шаңнан, кірден және ылғалдан қорғайтын құрылғылар қарастырылуы керек. Герметик дәл осы үшін. Әдетте, бұл сақина түріндегі шығын материалы, ол шпиндельге орталықтандыру белдігін пайдаланып орнатылады. Механизмнің жұмысы кезінде оны кезеңді түрде ауыстыру немесе позициясын реттеу қажет. Сыртқы ластанудың жоғарылауы жағдайында қорғаныс сырғанау сақинасын қосымша пайдалануға болады. Құрылғы орташа немесе төмен жылдамдықта жұмыс істеп тұрса, еріннің тығыздағышын да бекіту керек.

ШУ техникалық қызмет көрсету

Басқақтарды пайдалану кезінде персоналдың негізгі міндеті оның бөліктерінің майлануын қадағалау. Бұл әдетте айналмалы тісті доңғалақтардың, жұмыс доңғалақтарының және диск компоненттерінің беттеріне бүрку арқылы жасалады. Майлаудың осы түріне арналған оңтайлы композиция 50 ° C дейін қыздырылған кезде тұтқырлық индексі 20 болуы керек. Фрезерлік шпиндель жинағының конструкциялары майды мойынтірекке коллектор арқылы немесе тікелей жұмыс тобына жіберу мүмкіндігін қарастырады. Сонымен қатар, мұнайдың бір бөлігі жұмыс сессиясы аяқталғаннан кейін де қалуы керек. Ескі ластанған сұйықтық жаңасымен ауыстырылады. Заманауи машиналарда құю процесін жеңілдету үшін қалдықтар массасы ағызылатындықтан, автоматты режимде беріліс қорабы мен шпиндельге бір уақытта айналымды май беру ұйымдастырылады.

Мұнайды жаңартумен қатар механизмнің техникалық жағдайын сақтау қажет. Техникалық және құрылымдық мәселелер қызып кету, шамадан тыс деформация, жоғары тербеліс немесе айналым аралық қысқа тұйықталу салдарынан туындауы мүмкін. Өндіріс процесінің бөлігі ретінде шпиндельді жинақтарды әдеттегі жөндеу зақымдалған бөлшектерді, шығын материалдарын ауыстыру немесе орындықтарды қайта құру болуы мүмкін. Мысалы, жаңа элементтерді деформациялағанда немесе орнатқанда, кейде қайрау, тегістеу, сырлау немесе салу арқылы розеткаларды немесе бөлшектердің өзін қосымша түзету қажет болады.

ШУ-ның Ресейдегі өндірісі

Станок құрастыру үшін қажетті кейбір шпиндель бөлшектерін отандық өндірушілер өздерінің станок жасау зауыттарында кеңестік өнеркәсіптің әзірлемелеріне және тәжірибесіне сүйене отырып шығарады. Фрезерлік станокқа немесе жоғары дәлдікпен өңдеуге бағытталмаған токарлық агрегаттарға арналған кәдімгі жетек шпиндельді жинақтарын өндіруде іс жүзінде ешқандай проблемалар жоқ. Дегенмен, қазіргі заманғы жоғары технологиялық электрошпиндельдер Ресейде тек бөліктерде және импорттық компоненттер негізінде шығарылады. Бұл шектеулер осы саладағы озық технологиялардың жоқтығына ғана емес, сонымен қатар инженерлік-өндірістік мәселелерді шешуге тиіс білікті кадрлардың тапшылығына байланысты.

Қорытынды

Шпиндель әртүрлі типтегі станоктардың орталық функционалдық құрамдастарының бірі болып табылады. Жұмыс операцияларын орындау дәлдігі, жабдықты басқарудың эргономикасы және жетек механизмінің қуат потенциалын реттеу тиімділігі оның негізгі функцияларының сапасына байланысты. Сондықтан, оны таңдаған кезде токарлық станоктағы шпиндельді жинақтың сипаттамаларына назар аудару өте маңызды. Бұл желілік өңдеу операциялары орындалатын өнеркәсіптік сегментке ғана қатысты емес. Гаражда немесе саяжайда қарапайым операцияларды орындайтын қарапайым үй шебері де бастың негізгі білімі болуы керек. Шпиндель механизмін өңдеу дағдылары жұмысты сенімдірек етеді және машинаға техникалық қызмет көрсетуді үнемді етеді.