Pag-ikot ng spindle unit: mga katangian ng pagganap

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang spindle ng mga machine tool ay karaniwang ipinapakita bilang isa sa mga elemento ng mekanismo ng drive na responsable para sa pag-aayos at paghubog ng workpiece. Kasabay nito, ang interface nito sa planta ng kuryente, ang bahagi ng tindig at ang gumaganang kagamitan ng yunit ay napakahigpit na maaari nating pag-usapan ang buong imprastraktura ng bahaging ito. Sa isang paraan o iba pa, ang spindle assembly (SHU) ay dapat isaalang-alang bilang isang responsableng pangunahing mekanismo ng makina, na nagbibigay ng function ng pagpapadala ng torque at pagdidirekta sa processing force.

Pangkalahatang-ideya ng produkto

Ang mekanismong ito ay tinatawag ding motor spindle at bumubuo ng isa sa mga pangunahing yunit ng pagpupulong ng mga modernong makinang gawa sa kahoy at metal. Ang pagganap at, sa mas malaking lawak, ang katumpakan ng mekanikal na epekto sa workpiece ay nakasalalay sa mga katangian nito. Tulad ng nabanggit na, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang buong kumplikadong mga elemento,na bumubuo ng batayan ng mga yunit ng spindle. Ang mga suporta, sistema ng pagpapadulas, mga seal, paghahatid ng metalikang kuwintas at mga bahagi ng tindig ay bumubuo sa batayan ng mekanismong ito. Kadalasan ito ay mga bahagi na gumaganap ng mga pansuporta at pantulong na function upang matiyak ang pagpapatakbo ng nozzle sa anyo ng isang cutting tool.

Karaniwang tinatanggap na ang potensyal ng kapangyarihan ng mga tool sa makina ay pangunahing nakadepende sa makina. Ito ay totoo, ngunit bahagyang lamang. Halimbawa, ang mga spindle unit ng mga metal-cutting machine ay may sariling frequency range ng pag-ikot, na nagiging sanhi ng paghihigpit na mga kondisyon para sa mga bilis ng pagputol. Ngunit mahalagang maunawaan na ang hanay na ito ay higit na isang function ng pagsasaayos ng pinakamainam na rate ng pagpoproseso sa suporta ng isang sapat na mataas na katumpakan.

Ang isa pang pangunahing pag-andar ng spindle ay ang direktang paghawak ng machining tool, at sa ilang mga kaso ang workpiece mismo. Para sa ganitong uri ng pangkabit, ginagamit ang mga espesyal na clamp at clamp, tulad ng tool holder at cartridge. Samakatuwid, mahalagang isaalang-alang ang mga katangian ng spindle kapag pumipili ng tooling ayon sa mga sukat ng shank at pagtukoy sa mga pinapayagang parameter ng proseso ng machining.

ShU design

Sa panahon ng pagbuo ng solusyon sa disenyo para sa motor spindle, ang mga tagapagpatupad ng gawain ay dapat tumuon sa maximum na pagbabawas ng mga dynamic at vibration load sa mekanismo. Ang pagkamit ng kalidad na ito ng nagtatrabaho na grupo ay direktang nakakaapekto sa tibay ng makina at kalidad ng pagproseso. Para sa kadahilanang ito, ang pagpupulong ng suliran ay lalong dumaramiidinisenyo bilang isang independiyenteng aparato sa isang hiwalay na pabahay, na tinatawag na headstock.

Ang mga sumusunod ay kinuha bilang paunang data para sa algorithm ng disenyo:

• Power.
• Katumpakan ng pag-ikot.
• Bilis.
• Maximum heating para sa mga suporta.
• Paglaban sa vibration.
• Katigasan.

Batay sa mga paunang parameter, pipiliin ang isang structural scheme, mga detalye ng layout at mga materyales sa pagmamanupaktura. Ang uri ng hinaharap na makina ay mayroon ding impluwensya sa pagpili ng ilang mga solusyon sa disenyo. Halimbawa, ang disenyo ng mga spindle assemblies para sa high-precision machining equipment ay batay sa layout ng hydrodynamic bearings na maaaring matiyak ang katumpakan ng mekanikal na pagkilos sa saklaw mula 0.5 hanggang 2 microns. Para sa mga partikular na high-speed unit na may panloob na mga ulo ng paggiling, ginagamit ang mga espesyal na sliding bearings, na nangangailangan ng air lubrication. Karaniwan, ang mga prinsipyo ng pagbuo ng isang spindle base na may diin sa pagsuporta sa mataas na bilis ng pagproseso mula sa 600 rpm ay ginagamit para sa pagbubutas ng brilyante at unibersal na metal-cutting machine. Ang mga parameter ng mga bahagi upang suportahan ang mababang bilis ay tradisyonal na kinakalkula para sa paggiling, turret at mga drilling machine. Dito nalalapat ang panuntunan, mas maselan ang katumpakan ng mekanikal na pagkilos, mas mataas ang metalikang kuwintas ay dapat nasa spindle. Para sa kumplikadong roughing at cutting, ginagamit ang mababang RPM configuration.

Pagkalkula ng spindle assembly

Bang higpit ay itinuturing na pangunahing katangian ng disenyo. Ito ay ipinahayag bilang isang tagapagpahiwatig ng nababanat na mga displacement sa processing zone sa ilalim ng kabuuang puwersa ng pagkilos mula sa sariling nababanat na pagpapapangit ng spindle kasama ang mga sumusuportang elemento nito. Ginagamit din ang lakas para tukuyin ang mga assembly na mabigat ang load, at para sa mga headstock na may mataas na RPM, ang pinakamababang halaga ng resonance, i.e. mataas na vibration resistance, ang magiging pangunahing salik sa matagumpay na pagproseso.

Praktikal na lahat ng spindle assemblies para sa mga metal-cutting machine ay hiwalay na kinakalkula para sa katumpakan ng pagputol. Ang pagkalkula na ito ay ginagawa para sa mga bearings batay sa radial run-out coefficient ng spindle end. Ang pinahihintulutang halaga ng runout ay nakasalalay sa klase ng katumpakan ng disenyo, sa kahulugan kung saan nagpapatuloy ang mga designer mula sa mga kinakailangan para sa proseso ng machining.

Ang index ng radial runout sa inner surface ng bearing ring ay depende sa eccentricity nito at sa mga error ng mga track na may mga rolling elements. Ang katumpakan na parameter na ito ay ipinahayag sa pamamagitan ng epekto ng tinatawag na wandering beat. Sa proseso ng kontrol ng tindig, ang kanilang pagsunod sa itinatag na mga pamantayan ay natutukoy, pagkatapos nito, kung ang mga paglihis ay napansin, ang mga produkto ay maaaring ipadala para sa rebisyon. Kabilang sa mga hakbang upang higit pang mapabuti ang katumpakan ng mga bearings para sa pagpupulong ng spindle sa panahon ng pagpupulong, ang mga sumusunod ay maaaring makilala:

• Ang mga eccentricity ng inner ring at bearing journal ay nasa magkasalungat na direksyon.
• Eccentricities ng bearing outer rings atAng mga butas ng katawan ay inilalagay din sa magkasalungat na direksyon.
• Kapag nag-i-install ng mga eccentricity ng mga panloob na singsing ng mga bearings ng likuran at harap na mga bahagi, dapat silang manatili sa parehong eroplano.

ShU Performance

Ang tigas at katumpakan na hanay ng mahahalagang teknikal at pisikal na indicator ng spindle ay hindi limitado. Sa iba pang mahahalagang katangian ng mekanismong ito, ito ay nagkakahalaga ng pag-highlight:

• Paglaban sa vibration. Ang kakayahan ng SHU na magbigay ng matatag na pag-ikot nang walang oscillation. Imposibleng ganap na maalis ang epekto ng panginginig ng boses, gayunpaman, salamat sa maingat na pagkalkula ng disenyo, maaari itong mabawasan sa pamamagitan ng pagbawas sa epekto ng mga pinagmumulan ng transverse at torsional vibrations, tulad ng mga pulsating forces sa processing zone at torque sa machine drive.
• Bilis. Katangian ng bilis ng pagpupulong ng spindle, na sumasalamin sa bilang ng mga rebolusyon bawat minuto na pinapayagan para sa pinakamainam na kondisyon ng operating. Sa madaling salita, ang maximum na pinapahintulutang bilis ng pag-ikot, na tinutukoy ng mga katangian ng istruktura at teknolohikal ng produkto.
• Heating bearings. Ang intensive heat generation ay isang natural na derivative factor sa panahon ng machining sa mataas na bilis. Dahil ang pag-init ay maaaring humantong sa pagpapapangit ng base ng elemento, ang tagapagpahiwatig na ito ay dapat kalkulahin sa panahon ng disenyo. Ang pinaka-heat-sensitive na bahagi ng pagpupulong ay ang tindig, na ang pagbabago sa hugis ay maaaring makapinsala sa pag-andar ng spindle. Upang mabawasan ang mga proseso ng thermal deforming, dapat ang mga tagagawasumunod sa mga pamantayan ng pinahihintulutang pag-init ng mga panlabas na bearing ring.
• Bearing capacity. Tinutukoy sa pamamagitan ng performance factor ng spindle bearings sa ilalim ng mga kondisyon ng maximum na pinapayagang static load.
• Tagal. Time indicator na nagsasaad ng bilang ng mga oras ng pagpapatakbo ng produkto bago mag-overhaul. Sa kondisyon na ang axial at radial rigidity ng spindle assembly ay balanse, ang tibay ay maaaring umabot ng 20 libong oras. Ang pinakamababang oras sa pagkabigo ay dalawa at limang libong oras, na karaniwan para sa paggiling at panloob na mga makina ng paggiling, ayon sa pagkakabanggit.

Mga materyales para sa paggawa ng SHU

Ang pagpili ng mga materyales para sa base ng elemento ng spindle ay isa ring salik sa pagtiyak ng ilang partikular na teknikal at operational na katangian ng kagamitan. Sa lapping, threading at drilling units, binibigyang diin ang proteksyon laban sa mga epekto ng torque, at ang spindle assembly ng milling machine, halimbawa, ay binuo batay sa mga epekto ng mga bending moments. Sa bawat kaso, ang materyal ay dapat magkaroon ng sapat na wear resistance sa actuating surface gayundin sa bearing journal. Ang katatagan ng hugis at mga sukat ay ang pangunahing kundisyon para sa wastong pagpapatakbo ng produkto, higit na nakadepende sa mga katangian ng grado ng materyal na ginamit.

Sa mga makinang may katumpakan na klase H at P, ginagamit ang mga spindle na gawa sa steel alloy na grade 40X, 45, 50. Sa ilang mga kaso, ang mga desisyon sa disenyo ay maaaringnangangailangan at espesyal na pagpipino ng metal sa pamamagitan ng pagpapatigas na may induction thermal action. Karaniwan ang pagpapatigas ng mga produkto sa pamamagitan ng pagpapatigas ay inilalapat sa mga surface ng pagganap at mga bearing journal bilang pinakamahalagang bahagi ng bahagi.

Para sa mga elemento ng kumplikadong hugis na may mga conical hole, grooves, flanges at stepped transition, ginagamit ang volume-hardened steel. Ang teknolohiyang ito sa pagpoproseso ay pinapayagan lamang para sa mga workpiece kung saan ito ay pinlano na gumawa ng mga front parts ng machine spindle assemblies na may kasunod na carburizing. Sa kasong ito, ginagamit ang mga bakal na 40XGR at 50X.

Ang mga kagamitan na may katumpakan na mga klase A at B ay binibigyan ng mga spindle na gawa sa mga grade na bakal na 18KhGT at 40KhFA, nitrided. Ang proseso ng paggamot sa nitrogen ay kinakailangan upang madagdagan ang katigasan ng bahagi, gayundin upang mapanatili ang orihinal na hugis at sukat. Ang pagtaas ng lakas at katatagan ng istruktura ay isang kinakailangan para sa mga spindle na ginagamit sa mga system na may fluid friction.

Sa pinasimpleng layout ng control room, ang mga kinakailangan para sa mga materyales ay hindi masyadong mataas. Ang mga elementong may simpleng hugis ay maaaring gawin sa mga gradong bakal na 20Kh, 12KhNZA at 18KhGT, ngunit kahit na sa kasong ito, ang mga blangko ay paunang sumasailalim sa pagsusubo, carburizing at tempering.

ShU structural models

Ang pangunahing bahagi ng mga mekanismo ng spindle na ginagamit sa mga modernong kagamitan sa makina ay may dalawang-bearing device. Ang pagsasaayos na ito ay pinakamainam sa mga tuntunin ng pag-optimize ng kagamitan at kaginhawahan ng teknikal na organisasyon.proseso ng produksyon. Gayunpaman, gumagamit din ang malalaking negosyo ng mga modelo na may karagdagang suporta mula sa ikatlong haligi.

Bearing placement configurations ay malabo rin sa mga tuntunin ng mga paraan ng pagpapatupad. Sa ngayon, may mga uso tungo sa paglilipat ng mga kritikal na function ng regulasyon sa lugar ng headstock, na nagpapababa sa epekto ng mga thermal effect. Sa mga simpleng modelo ng pagpupulong ng spindle, ginagamit ang mga roller bearings, na pinapaliit din ang panganib ng pagpapapangit mula sa pagbuo ng init at pinatataas ang kahusayan ng pagsasaayos. Kasabay nito, kasama ang isang pagtaas sa tigas at isang pagtaas sa katumpakan ng pag-ikot, ang mga naturang mekanismo ay may isang disbentaha sa anyo ng isang pagbawas sa bilis. Samakatuwid, ang configuration na ito ay pinakaangkop para sa mga lathe na may mababang bilis.

Ang mga unit ng slow-speed grinding ay nilagyan din ng roller bearings sa front support part, at ang likurang bahagi ay nilagyan ng duplex ng angular contact elements. Sa partikular, ito ay kung paano ipinapatupad ang mga yunit ng spindle sa mga disenyo ng pabilog at panloob na mga makinang panggiling. Upang gawing simple ang functional system ng unit, pinapayagan din ang tapered roller bearings. Ang ganitong solusyon na may kaugnayan sa mga milling unit ay nag-aalis ng pangangailangan na isama ang isang axial bearing group. Bilang resulta, pinananatili ang pinakamainam na margin ng rigidity, ngunit kasama nito ang mga problema sa pagbuo ng init na may limitadong torque ay hindi napupunta kahit saan.

Kontrol sa kalidad ng produkto

Pagkatapos i-assemble ang headstock, sinusuri ang clearance-preload ng bearing group. Ang operasyong itokinakailangan upang masuri ang kahandaan ng mekanismo para sa ganap na mga workload. Isinasagawa ang tseke sa pamamagitan ng pag-load sa device gamit ang jack at dynamometer. Direktang kinukuha ang mga pagsukat gamit ang mga indicator device, kabilang ang mga panukat na ulo, sensor, microcator, atbp. Ang aparato ng pagsukat ay naka-install sa headstock nang mas malapit hangga't maaari sa front bearing. Kapag nag-aayos ng pagbabago sa pag-load ng hakbang, gagawa ng graph ng mga displacement ng spindle end.

Ang tigas ng turning spindle assembly na may mga sumusuportang elemento ay kinokontrol ng two-point measurement method. Una, dalawang control point ang nakatakda sa linear na seksyon ng load curve. Dagdag pa, ang data ng pagpapapangit ay naitala para sa bawat linya, pagkatapos nito ay isinagawa ang isang paghahambing. Bilang karaniwang mga tagapagpahiwatig, ang parehong mga halaga ng disenyo at mga numero mula sa pangkalahatang teknikal na mga kinakailangan para sa makina ay maaaring gamitin. Bukod dito, ang kumplikadong data para sa paghahambing, na nakuha bilang isang resulta ng mga pagsubok, ay dapat iharap sa anyo ng mga arithmetic mean na halaga. Sa parehong paraan, ang mga pagsukat ng axial at radial load ay ginagawa sa pag-aayos ng mga puwang na nabuo sa pagitan ng mga bearings.

Kung may nakitang mga paglihis mula sa mga karaniwang halaga, ang clearance-preload ay isasaayos. Kapag nagseserbisyo sa mga spindle assemblies ng isang lathe para sa naturang mga gawain, ginagamit ang pamamaraan ng mga suporta sa pag-init. Sa ilalim ng mga kondisyon ng thermal exposure ng mga thermometer at thermocouples sa isang partikular na hanay, ang mga nuts ay hinihigpitan at inaayos.

Seals para sa mekanismo ng SHU

Ang komposisyon ng headstock ay kinabibilangan ng atmga espesyal na seal na nagpapataas ng mga katangian ng insulating at sealing ng mekanismo. Para saan ito? Dahil ang daloy ng trabaho ng isang lathe ay nauugnay sa pagpapalabas ng malalaking volume ng pinong basura sa ilalim ng mga kondisyon ng lubricating, karaniwan ang pagbara sa mga functional na bahagi. Alinsunod dito, kapag nag-assemble ng spindle assembly, dapat ibigay ang mga device na nagpoprotekta sa mga gumaganang elemento mula sa alikabok, dumi at kahalumigmigan. Para yan sa sealant. Bilang isang patakaran, ito ay isang consumable sa anyo ng isang singsing, na naka-mount sa suliran gamit ang isang centering belt. Sa panahon ng pagpapatakbo ng mekanismo, kinakailangan ang pana-panahong pagpapalit o pagsasaayos ng posisyon nito. Sa mga kondisyon ng tumaas na panlabas na kontaminasyon, maaaring gumamit ng proteksiyon na slip ring. Kung tumatakbo ang makina sa katamtaman o mababang bilis, dapat ding ayusin ang lip seal.

SHU Maintenance

Ang pangunahing gawain ng mga tauhan sa panahon ng pagpapatakbo ng headstock ay subaybayan ang pagpapadulas ng mga bahagi nito. Karaniwan itong ginagawa sa pamamagitan ng pag-spray sa ibabaw ng mga umiikot na gear, impeller at mga bahagi ng disk. Ang pinakamainam na komposisyon para sa ganitong uri ng pampadulas ay dapat magkaroon ng index ng lagkit na 20 kapag pinainit hanggang 50 ° C. Ang mga disenyo ng milling spindle assembly ay nagbibigay para sa posibilidad ng pagdidirekta ng langis sa tindig sa pamamagitan ng isang kolektor o direkta sa nagtatrabaho na grupo. Bukod dito, ang bahagi ng langis ay dapat manatili kahit na matapos ang sesyon ng pagtatrabaho. Ang lumang kontaminadong likido ay pinapalitan ng bago. Upang pasimplehin ang proseso ng pagpuno sa mga modernong makina, ang nagpapalipat-lipat na supply ng langis ay sabay na inaayos sa gearbox at spindle sa awtomatikong mode habang ang dami ng basura ay naubos.

Bilang karagdagan sa pag-update ng langis, kinakailangan upang mapanatili ang teknikal na kondisyon ng mekanismo. Ang mga problema sa teknikal at istruktura ay maaaring lumitaw dahil sa sobrang pag-init, labis na pagpapapangit, mataas na vibrations o inter-turn short circuit. Ang isang tipikal na pag-aayos ng mga spindle assemblies bilang bahagi ng proseso ng pagmamanupaktura ay maaaring palitan ang mga nasirang bahagi, mga consumable, o muling pagtatayo ng mga upuan. Halimbawa, kapag nagde-deform o nag-i-install ng mga bagong elemento, kailangan paminsan-minsan ang karagdagang pagwawasto ng mga socket o ang mga bahagi mismo sa pamamagitan ng paghasa, paggiling, paghampas o pagbuo.

Production ng SHU sa Russia

Ang ilan sa mga bahagi ng spindle na kinakailangan para sa pagkumpleto ng mga kagamitan sa makina ay ginawa ng mga domestic na tagagawa sa kanilang sariling mga kagamitan sa makina, na umaasa sa mga pag-unlad at karanasan ng industriya ng Sobyet. Halos walang problema sa paggawa ng conventional drive spindle assemblies para sa milling machine o turning units na hindi nakatutok sa high-precision machining. Gayunpaman, ang mga modernong high-tech na electrospindle ay ginawa sa Russia lamang sa mga bahagi at batay sa mga na-import na bahagi. Ang mga limitasyong ito ay konektado hindi lamang sa kakulangan ng mga advanced na teknolohiya sa lugar na ito, kundi pati na rin sa kakulangan ng mga kwalipikadong tauhan na dapat lutasin ang mga problema sa engineering at produksyon.

Konklusyon

Ang spindle ay isa sa mga central functional na bahagi ng iba't ibang uri ng mga machine tool. Ang katumpakan ng pagganap ng mga operasyon sa trabaho, ang ergonomya ng kontrol ng kagamitan at ang kahusayan ng regulasyon ng potensyal ng kapangyarihan ng mekanismo ng drive ay nakasalalay sa kalidad ng mga pangunahing pag-andar nito. Samakatuwid, napakahalaga na bigyang-pansin ang mga katangian ng pagpupulong ng spindle sa lathe kapag pinipili ito. At nalalapat ito hindi lamang sa pang-industriya na segment, kung saan isinasagawa ang mga in-line na operasyon ng machining. Ang isang ordinaryong home master na nagsasagawa ng mga simpleng operasyon sa isang garahe o country house ay dapat ding magkaroon ng pangunahing kaalaman sa headstock. Ang mga kasanayan sa paghawak sa mekanismo ng spindle ay gagawing mas maaasahan ang operasyon at mas matipid ang pagpapanatili ng makina.