Enota stružnega vretena: lastnosti zmogljivosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Vreteno obdelovalnih strojev je običajno predstavljeno kot eden od elementov pogonskega mehanizma, ki je odgovoren za pritrditev in oblikovanje obdelovanca. Hkrati je njen vmesnik z elektrarno, nosilnim delom in delovno opremo agregata tako tesen, da lahko govorimo o celotni infrastrukturi tega dela. Tako ali drugače je treba sklop vretena (SHU) obravnavati kot odgovoren osnovni mehanizem stroja, ki zagotavlja funkcijo prenosa navora in usmerjanja obdelovalne sile.

Pregled izdelka

Ta mehanizem se imenuje tudi motorno vreteno in tvori eno ključnih montažnih enot sodobnih strojev za obdelavo lesa in kovin. Od njegovih lastnosti je odvisna zmogljivost in v še večji meri natančnost mehanskega vpliva na obdelovanec. Kot že omenjeno, govorimo o celem kompleksu elementov,ki tvorijo osnovo vretenskih enot. Podpore, sistem mazanja, tesnila, prenos navora in ležajni deli so osnova tega mehanizma. Večinoma so to komponente, ki opravljajo podporne in pomožne funkcije za zagotavljanje delovanja šobe v obliki rezalnega orodja.

Na splošno velja, da je moč obdelovalnih strojev odvisna predvsem od motorja. To je res, vendar le delno. Na primer, enote vretena pri strojih za rezanje kovin imajo lastno frekvenčno območje vrtenja, kar povzroča omejevalne pogoje za hitrosti rezanja. Vendar je pomembno razumeti, da je ta razpon bolj funkcija prilagajanja optimalne hitrosti obdelave s podporo dovolj visoke natančnosti.

Druga od ključnih funkcij vretena je neposredno držanje obdelovalnega orodja in v nekaterih primerih samega obdelovanca. Za tovrstno pritrditev se uporabljajo posebne spone in sponke, kot so držalo za orodje in kartuše. Zato je pomembno, da pri izbiri orodja glede na dimenzije stebla in določanju dopustnih parametrov obdelovalnega procesa upoštevamo značilnosti vretena.

ShU design

Pri razvoju projektne rešitve za motorno vreteno se morajo izvajalci nalog osredotočiti na maksimalno zmanjšanje dinamičnih in vibracijskih obremenitev mehanizma. Doseganje te kakovosti delovne skupine neposredno vpliva na vzdržljivost stroja in kakovost obdelave. Zaradi tega je sklop vretena vedno boljzasnovana kot samostojna naprava v ločenem ohišju, ki se imenuje vzglavnik.

Kot začetni podatki za algoritem oblikovanja so vzeti naslednji podatki:

• Power.
• Natančnost vrtenja.
• Hitrost.
• Maksimalno ogrevanje za nosilce.
• Odpornost proti vibracijam.
• Togost.

Na podlagi začetnih parametrov se izbere strukturna shema, podrobnosti postavitve in materiali izdelave. Na izbiro določenih oblikovnih rešitev vpliva tudi vrsta bodočega stroja. Na primer, načrtovanje sklopov vretena za visoko natančno obdelovalno opremo temelji na postavitvi hidrodinamičnih ležajev, ki lahko zagotovijo natančnost mehanskega delovanja v območju od 0,5 do 2 mikrona. Za posebno hitre enote z notranjimi brusilnimi glavami se uporabljajo posebni drsni ležaji, ki zahtevajo mazanje z zrakom. Običajno se za diamantno vrtanje in univerzalne stroje za rezanje kovin uporabljajo principi konstrukcije vretena s poudarkom na podpiranju visokih hitrosti obdelave od 600 vrt/min. Parametri komponent, ki podpirajo nizke hitrosti, so tradicionalno izračunani za rezkalne, revolverske in vrtalne stroje. Tukaj velja pravilo, bolj občutljiva je natančnost mehanskega delovanja, večji mora biti navor na vretenu. Za zapleteno grobo obdelavo in rezanje se uporabljajo konfiguracije z nizkimi vrtljaji.

Izračun sklopa vretena

Btogost se šteje za glavno konstrukcijsko značilnost. Izraža se kot indikator elastičnih premikov v coni obdelave pod skupno delujočo silo iz lastne elastične deformacije vretena z njegovimi nosilnimi elementi. Trdnost se uporablja tudi za karakterizacijo močno obremenjenih sklopov, pri visokih vrtljajih glave pa bo minimalna resonančna vrednost, to je visoka odpornost na vibracije, ključni dejavnik za uspešno obdelavo.

Praktično vsi sklopi vretena za stroje za rezanje kovin so ločeno izračunani za natančnost rezanja. Ta izračun se izvede za ležaje na podlagi radialnega koeficienta iztekanja konca vretena. Dovoljena vrednost iztekanja je odvisna od razreda natančnosti projektiranja, pri definiciji katerega projektanti izhajajo iz zahtev za obdelovalni proces.

Indeks radialnega izteka na notranji površini ležajnega obroča je odvisen od njegove ekscentričnosti in napak tirnic z kotalnimi elementi. Ta parameter natančnosti je izražen z učinkom tako imenovanega lutajočega utripa. V postopku nadzora ležajev se ugotovi njihova skladnost z uveljavljenimi standardi, nato pa se, če se odkrijejo odstopanja, lahko izdelki pošljejo v revizijo. Med ukrepi za nadaljnje izboljšanje natančnosti ležajev za sklop vretena med montažo lahko ločimo naslednje:

• Ekscentričnosti notranjih obročev in ležajev so v nasprotni smeri.
• Ekcentričnosti zunanjih obročev ležaja inluknje na telesu so nameščene tudi v nasprotnih smereh.
• Pri nameščanju ekscentričnosti notranjih obročev ležajev zadnjega in sprednjega dela jih je treba držati v isti ravnini.

ShU Performance

Togost in natančnost nabora pomembnih tehničnih in fizičnih kazalnikov vretena ni omejena. Med drugimi pomembnimi lastnostmi tega mehanizma je treba izpostaviti:

• Odpornost proti vibracijam. Sposobnost SHU, da zagotovi stabilno vrtenje brez nihanja. Učinek tresljajev je nemogoče popolnoma odpraviti, vendar ga je zaradi natančnih projektnih izračunov mogoče zmanjšati na minimum z zmanjšanjem učinka virov prečnih in torzijskih nihanj, kot so pulzirajoče sile v obdelovalnem območju in navor v pogonu stroja.
• Hitrost. Značilnost hitrosti sklopa vretena, ki odraža število vrtljajev na minuto, dovoljeno za optimalno delovanje. Z drugimi besedami, največja dovoljena vrtilna hitrost, ki jo določajo strukturne in tehnološke lastnosti izdelka.
• Ogrevalni ležaji. Intenzivna proizvodnja toplote je naravni izpeljani dejavnik pri obdelavi pri visokih hitrostih. Ker lahko segrevanje povzroči deformacijo elementa, je treba ta indikator izračunati med projektiranjem. Najbolj toplotno občutljiva komponenta sklopa je ležaj, katerega sprememba oblike lahko poslabša delovanje vretena. Da bi zmanjšali procese toplotnega deformiranja, bi morali proizvajalciupoštevajte norme dovoljenega segrevanja zunanjih ležajnih obročev.
• Nosilnost. Določeno s faktorjem zmogljivosti ležajev vretena v pogojih največje dovoljene statične obremenitve.
• Trajnost. Časovni indikator, ki označuje število ur delovanja izdelka pred remontom. Pod pogojem, da sta osna in radialna togost sklopa vretena uravnotežena, lahko vzdržljivost doseže 20 tisoč ur. Najmanjši čas do okvare je dva in pet tisoč ur, kar je značilno za brusilne in notranje brusilne stroje.

Materiali za izdelavo SHU

Izbor materialov za elementno bazo vretena je tudi dejavnik pri zagotavljanju določenih tehničnih in obratovalnih lastnosti opreme. Pri napravah za previjanje, navoje in vrtanje je poudarek na zaščiti pred vplivi navora, vretenski sklop rezkalnega stroja pa je na primer sestavljen na podlagi učinkov upogibnih momentov. V vsakem primeru mora imeti material zadostno odpornost proti obrabi na pogonski površini kot tudi na nosilnem ležaju. Stabilnost oblike in dimenzij je glavni pogoj za pravilno delovanje izdelka, ki je v veliki meri odvisen od značilnosti vrste uporabljenega materiala.

Pri strojih z razredoma natančnosti H in P se uporabljajo vretena iz jeklenih zlitin razredov 40X, 45, 50. V nekaterih primerih lahko odločitve o oblikovanjuzahtevajo posebno rafiniranje kovine s kaljenjem z indukcijskim toplotnim delovanjem. Običajno se utrjevanje izdelkov s kaljenjem uporablja na delovnih površinah in ležajnih ležajih kot najbolj kritičnih delih dela.

Za elemente kompleksne oblike s stožčastimi luknjami, utori, prirobnicami in stopničastimi prehodi se uporablja prostorninsko kaljeno jeklo. Ta tehnologija obdelave je dovoljena samo za obdelovance, iz katerih je načrtovana izdelava sprednjih delov sklopov strojnega vretena z naknadnim naogljičenjem. V tem primeru se uporabljata jekla 40XGR in 50X.

Oprema z razredoma natančnosti A in B je dobavljena z vreteni iz jekla razredov 18KhGT in 40KhFA, nitriranih. Postopek obdelave z dušikom je potreben za povečanje trdote dela, pa tudi za ohranjanje prvotne oblike in dimenzij. Povečanje trdnosti in strukturne stabilnosti je predpogoj za vretena, ki se uporabljajo v sistemih s tekočim trenjem.

Pri poenostavljeni postavitvi kontrolne sobe zahteve za materiale niso tako visoke. Elemente s preprostimi oblikami je mogoče izdelati iz jekla razredov 20Kh, 12KhNZA in 18KhGT, vendar so tudi v tem primeru surovci predhodno podvrženi kaljenju, karburiranju in kaljenju.

ShU strukturni modeli

Glavni delež vretenskih mehanizmov, ki se uporabljajo v sodobnih obdelovalnih strojih, ima dvoležajna naprava. Ta konfiguracija je optimalna z vidika optimizacije opreme in udobja tehnične organizacije.proces produkcije. Vendar pa velika podjetja uporabljajo tudi modele z dodatno podporo iz tretjega stebra.

Konfiguracije umestitve ležajev so dvoumne tudi glede načinov implementacije. Danes obstajajo trendi prenosa kritičnih regulacijskih funkcij na območje glave, kar zmanjšuje vpliv toplotnih učinkov. V enostavnih modelih sklopa vretena se uporabljajo valjčni ležaji, ki prav tako zmanjšujejo tveganje deformacije zaradi nastajanja toplote in povečujejo učinkovitost prilagajanja. Hkrati imajo takšni mehanizmi poleg povečanja togosti in povečanja natančnosti vrtenja pomanjkljivost v obliki zmanjšanja hitrosti. Zato je ta konfiguracija najbolj primerna za stružnice z nizkimi hitrostmi.

Počasne brusilne enote so opremljene tudi z valjčnimi ležaji v sprednjem nosilnem delu, zadnja stran pa je opremljena z dupleksom kotnih kontaktnih elementov. Zlasti tako se vretenaste enote izvajajo v konstrukcijah krožnih in notranjih brusilnih strojev. Za poenostavitev funkcionalnega sistema enote omogočajo tudi stožčasti valjčni ležaji. Takšna rešitev v zvezi z rezkalnimi enotami odpravlja potrebo po vključitvi aksialne skupine ležajev. Posledično se ohranja optimalna meja togosti, vendar s tem težave s proizvodnjo toplote z omejenim navorom ne gredo nikamor.

Nadzor kakovosti izdelka

Po montaži vzglavja se preveri prednapetost skupine ležajev. Ta operacijapotrebno za oceno pripravljenosti mehanizma za polne delovne obremenitve. Preverjanje se izvede z obremenitvijo naprave z dvigalko in dinamometrom. Meritve se izvajajo neposredno z indikatorskimi napravami, vključno z merilnimi glavami, senzorji, mikrokatorji itd. Merilna naprava je nameščena na vzglavju čim bližje sprednjemu ležaju. Pri fiksiranju koraka spremembe obremenitve se izdela graf premikov konca vretena.

Togost sklopa stružnega vretena s podpornimi elementi se nadzoruje z dvotočkovno metodo merjenja. Najprej sta dve kontrolni točki nastavljeni na linearnem delu krivulje obremenitve. Nadalje se za vsako vrstico zabeležijo podatki o deformacijah, po katerih se izvede primerjava. Kot standardni kazalniki se lahko uporabijo tako projektne vrednosti kot številke iz splošnih tehničnih zahtev za stroj. Poleg tega je treba kompleksne podatke za primerjavo, pridobljene kot rezultat testov, predstaviti v obliki aritmetičnih srednjih vrednosti. Na enak način se izvajajo meritve aksialnih in radialnih obremenitev s fiksiranjem rež, ki nastanejo med ležaji.

Če se zaznajo odstopanja od standardnih vrednosti, se prilagodi prednapetost. Pri servisiranju sklopov vretena stružnice za tovrstna opravila se uporablja tehnika ogrevalnih nosilcev. V pogojih toplotne izpostavljenosti termometrov in termočlenov v določenem območju se matice zategnejo in nastavijo.

Tesnila za mehanizem SHU

Sestava vzglavja vključuje inposebna tesnila, ki povečajo izolacijske in tesnilne lastnosti mehanizma. za kaj je to? Ker je potek dela stružnice povezan s sproščanjem velikih količin drobnih odpadkov v pogojih mazanja, je zamašitev funkcionalnih delov pogosta. V skladu s tem je treba pri sestavljanju sklopa vretena zagotoviti naprave, ki ščitijo delovne elemente pred prahom, umazanijo in vlago. Temu je namenjena tesnilna masa. Praviloma je to potrošni material v obliki obroča, ki je nameščen na vreteno s pomočjo centrirnega pasu. Med delovanjem mehanizma je potrebna njegova občasna zamenjava ali prilagoditev položaja. V pogojih povečane zunanje kontaminacije se lahko dodatno uporabi zaščitni drsni obroč. Če stroj deluje pri srednjih ali nizkih hitrostih, je treba pritrditi tudi tesnilo.

SHU vzdrževanje

Glavna naloga osebja med delovanjem vzglavnika je spremljanje mazanja njegovih delov. To se običajno naredi z brizganjem po površinah vrtečih se zobnikov, rotorjev in komponent diskov. Optimalna sestava za to vrsto maziva mora imeti indeks viskoznosti 20, ko se segreje na 50 ° C. Zasnove sklopa rezkalnega vretena predvidevajo možnost usmerjanja olja v ležaj skozi kolektor ali neposredno v delovno skupino. Poleg tega bi moral del olja ostati tudi po zaključku delovne seje. Staro onesnaženo tekočino zamenjamo z novo. Za poenostavitev postopka polnjenja v sodobnih strojih je kroženje olja organizirano hkrati do menjalnika in vretena v avtomatskem načinu, ko se odpadna masa odvaja.

Poleg posodobitve olja je potrebno vzdrževati tehnično stanje mehanizma. Tehnične in strukturne težave lahko nastanejo zaradi pregrevanja, prekomerne deformacije, visokih vibracij ali kratkega stika med zavoji. Tipično popravilo sklopov vretena kot del proizvodnega procesa je lahko zamenjava poškodovanih delov, potrošnega materiala ali obnova sedežev. Na primer, pri deformiranju ali vgradnji novih elementov je včasih potrebna dodatna korekcija vtičnic ali samih delov z ostrenjem, brušenjem, lepljenjem ali nadgradnjo.

Proizvodnja SHU v Rusiji

Nekatere sestavne dele vretena, ki so potrebni za dokončanje obdelovalnih strojev, izdelujejo domači proizvajalci v svojih lastnih obdelovalnih obratih, pri čemer se zanašajo na razvoj in izkušnje sovjetske industrije. Pri izdelavi običajnih sklopov pogonskega vretena za rezkalni stroj ali stružnih enot, ki niso osredotočene na visoko natančno obdelavo, praktično ni težav. Vendar se sodobna visokotehnološka elektrovretena v Rusiji proizvajajo le po delih in na podlagi uvoženih komponent. Te omejitve niso povezane le s pomanjkanjem naprednih tehnologij na tem področju, temveč tudi s pomanjkanjem usposobljenega kadra, ki mora reševati inženirske in proizvodne probleme.

Sklep

Vreteno je ena izmed osrednjih funkcionalnih komponent različnih vrst obdelovalnih strojev. Natančnost izvajanja delovnih operacij, ergonomija krmiljenja opreme in učinkovitost regulacije potenciala moči pogonskega mehanizma so odvisni od kakovosti njegovih glavnih funkcij. Zato je tako pomembno, da ste pri izbiri pozorni na značilnosti sklopa vretena v stružnici. In to ne velja samo za industrijski segment, kjer se izvajajo operacije linijske obdelave. Navaden domači mojster, ki izvaja preproste operacije v garaži ali podeželski hiši, bi moral imeti tudi osnovno znanje o glavi. Spretnosti ravnanja z mehanizmom vretena bodo naredile delovanje bolj zanesljivo in vzdrževanje stroja varčnejše.