Zostava otočného vretena: prevádzkové vlastnosti

Vreteno obrábacích strojov je zvyčajne reprezentované ako jeden z prvkov hnacieho mechanizmu zodpovedného za upevnenie a tvarovanie obrobku. Zároveň je jeho rozhranie s elektrárňou, nosnou časťou a pracovným zariadením jednotky také husté, že môžeme hovorte o celej infraštruktúre tejto časti. Zostava vretena (SHU) by sa každopádne mala považovať za zodpovedný základný mechanizmus stroja, ktorý poskytuje funkciu prenosu krútiaceho momentu a smer spracovateľskej sily.

Všeobecné informácie o produkte

Tento mechanizmus sa tiež nazýva motorové vreteno a tvorí jednu z kľúčových montážnych jednotiek moderných drevárskych a kovoobrábacích strojov. Jeho výkon závisí od jeho charakteristík a v ešte väčšej miere od presnosti mechanického pôsobenia na obrobok. Ako už bolo uvedené, hovoríme o celom komplexe prvkov, ktoré tvoria základ uzlov vretena. Základom tohto mechanizmu sú podpery, mazací systém, tesnenia, prostriedky na prenos krútiaceho momentu a ložiskové časti. Ide hlavne o komponenty, ktoré vykonávajú podporné a pomocné funkcie na zabezpečenie činnosti dýzy vo forme rezného nástroja.

Všeobecne sa verí, že výkonový potenciál obrábacích strojov závisí predovšetkým od motora. To je pravda, ale len čiastočne. Napríklad Vretenové zostavy strojov na rezanie kovov majú svoj vlastný frekvenčný rozsah otáčania, čo spôsobuje obmedzujúce podmienky pre rýchlosti rezania. Je však dôležité pochopiť, že tento rozsah je skôr funkciou nastavenia optimálnej rýchlosti spracovania s podporou dostatočne vysokej presnosti.

Ďalšou z kľúčových funkcií vretena je priame zadržanie obrábacieho nástroja a v niektorých prípadoch aj samotného obrobku. Pre tento druh spojovacích prvkov sa používajú špeciálne spony a svorky, ako tŕň nástroja a kazety. Preto je dôležité brať do úvahy vlastnosti vretena pri výbere nástrojov podľa rozmerov drieku a pri určovaní prípustných parametrov procesu spracovania.

Shu design

Počas vývoja konštrukčného riešenia pre vreteno motora by sa výkonní pracovníci mali zamerať na maximálne zníženie dynamického a vibračného zaťaženia mechanizmu. Dosiahnutie tejto kvality pracovnej skupiny priamo ovplyvňuje trvanlivosť stroja a kvalitu spracovania. Z tohto dôvodu sa dnes zostava vretena čoraz viac navrhuje ako nezávislý zariadenie v samostatnom kryte, ktorý sa nazýva vretenový vreteník.

Ako počiatočné údaje pre návrhový algoritmus sa berú tieto údaje:

• Moc.
• Presnosť otáčania.
• Rýchlosť.
• Maximálne vykurovanie pre podpery.
• Odolnosť voči vibráciám.
• Tuhosť.

Na základe počiatočných parametrov sa vyberie konštrukčná schéma, podrobnosti usporiadania a výrobné materiály. Typ budúceho stroja má vplyv na výber určitých konštrukčných riešení. Napríklad konštrukcia vretenových zostáv pre vysoko presné obrábacie zariadenia sa vykonáva s očakávaním usporiadania hydrodynamických ložísk schopných zabezpečiť presnosť mechanického pôsobenia v rozmedzí od 0,5 do 2 mikrónov. Pre obzvlášť Vysokorýchlostné jednotky s prítomnosťou vnútorných brúsnych hláv sa používajú špeciálne posuvné podpery, ktoré zahŕňajú výkon mazania vzduchom. Princípy konštrukcie základne vretena s dôrazom na podporu vysokých rýchlostí spracovania od 600 ot / min sa zvyčajne používajú pre diamantové vyvrtávacie a univerzálne stroje na rezanie kovov. Parametre komponentov na podporu nízkych rýchlostí sa tradične počítajú pre frézovacie, revolverové a vŕtacie stroje. Tu platí pravidlo, čím jemnejšia je presnosť mechanického pôsobenia, tým vyšší by mal byť krútiaci moment na vretene. Pre komplexné hrubé spracovanie a rezanie sa používajú konfigurácie s nízkymi otáčkami.

, výpočet zostavy vretena

Tuhosť sa považuje za hlavnú konštrukčnú charakteristiku. Vyjadruje sa ako indikátor elastických posunov v spracovateľskej zóne pod celkovou pôsobiacou silou z vlastnej elastickej deformácie vretena s jeho nosnými prvkami. Index pevnosti sa tiež používa na určenie charakteristík silne zaťažených zostáv a pre vretenové hlavy s vysokými rýchlosťami bude kľúčovým faktorom úspešného spracovania minimálny rezonančný index, to znamená vysoká odolnosť proti vibráciám.

Takmer všetky Vretenové zostavy pre stroje na rezanie kovov sa počítajú v samostatnom poradí podľa presnosti rezania. Tento výpočet sa vykonáva vo vzťahu k ložiskám na základe koeficientu radiálneho hádzania konca vretena. Prípustná miera hádzania závisí od navrhovanej triedy presnosti pri určovaní, ktorí dizajnéri vychádzajú z požiadaviek na proces spracovania.

Index radiálneho hádzania na vnútorný povrch ložiskového krúžku závisí na jeho výstrednosti a chyby koľají s valivými telesami. Tento parameter presnosti je vyjadrený účinkom takzvaného putovania. V procese monitorovania ložísk sa určuje ich súlad so stanovenými normami, po ktorom môžu byť výrobky v prípade zistenia odchýlok odoslané na revíziu. Medzi opatrenia, ktoré ďalej zlepšujú presnosť ložísk pre zostavu vretena počas montáže, je možné rozlíšiť:

• Excentricity vnútorných krúžkov a ložiskových krkov sú umiestnené v opačných smeroch.
• Excentricity vonkajších krúžkov ložísk a otvorov tela sú tiež umiestnené v opačných smeroch.
• Pri inštalácii excentricít vnútorných krúžkov ložísk zadnej a prednej časti by sa malo zachovať ich umiestnenie v rovnakej rovine.

Prevádzkové vlastnosti SHU

Súbor dôležitých technických a fyzikálnych parametrov vretena nie je obmedzený tuhosťou a presnosťou. Medzi ďalšie významné vlastnosti tohto mechanizmu je potrebné zdôrazniť:

• Odolnosť voči vibráciám. Schopnosť SHU zabezpečiť stabilnú rotáciu bez oscilácie. Zdá sa nemožné úplne eliminovať vibračný efekt, avšak vďaka starostlivým štrukturálnym výpočtom je možné ho minimalizovať, čím sa zníži účinok zdrojov priečnych a torzných vibrácií, ako sú pulzujúce sily v zóne spracovania a krútiaci moment v pohone stroja.
• Rýchlosť. Rýchlostná charakteristika zostavy vretena, ktorá odráža počet otáčok za minútu povolený pre optimálne pracovné podmienky. Inými slovami, maximálna prípustná rýchlosť otáčania, ktorá je určená konštrukčnými a technologickými vlastnosťami výrobku.
• Ohrev ložísk. Intenzívna tvorba tepla je prirodzeným odvodeným faktorom pri obrábaní pri vysokých rýchlostiach. Pretože zahrievanie môže viesť k deformácii základne prvku, tento indikátor by sa mal vypočítať počas návrhu. Najviac tepelne citlivou súčasťou zostavy je ložisko, ktorého zmena tvaru môže narušiť funkciu vretena. Aby sa znížili procesy tepelnej deformácie, musia výrobcovia dodržiavať normy prípustného zahrievania vonkajších ložiskových krúžkov.
• Nosnosť. Určuje sa pomocou koeficientu účinnosti ložísk vretena v podmienkach maximálneho prípustného statického zaťaženia.
• Trvanlivosť. Ukazovateľ času udávajúci počet hodín prevádzky výrobku pred veľkými opravami. Za predpokladu, že axiálna a radiálna tuhosť zostavy vretena je vyvážená, životnosť môže dosiahnuť 20 tisíc hodín. Minimálna prevádzková doba do prvej poruchy je dve a päťtisíc hodín, čo je typické pre brúsne a brúsne stroje.

Materiály na výrobu SHU

Výber materiálov pre základňa vretenového prvku je tiež faktorom pri zabezpečovaní určitých technických a prevádzkových vlastností zariadenia. V lapovacích, závitovacích a vŕtacích jednotkách sa kladie dôraz na ochranu pred účinkami krútiaceho momentu a napríklad zostava vretena frézky sa zostavuje na základe pôsobenia ohybových momentov. V každom prípade musí mať materiál dostatočnú odolnosť voči opotrebeniu výkonného povrchu, ako aj ložiskového krku. Stabilita tvaru a veľkosti je hlavnou podmienkou pre správnu prevádzku výrobku, vo veľkej miere v závislosti od charakteristík aplikovanej značky materiálu.

V strojoch s triedami presnosti H A N sa používajú vretená vyrobené z oceľových zliatin tried 40x, 45, 50. V niektorých prípadoch môžu konštrukčné riešenia vyžadovať špeciálne zušľachťovanie kovu kalením indukčným tepelným pôsobením. Zvyčajne sa zvýšenie tvrdosti výrobkov kalením aplikuje na ovládacie povrchy a ložiskové krky ako najkritickejšie časti dielu.

Pre prvky zložitého tvaru s kužeľovými otvormi, drážkami, prírubami a krokovými prechodmi sa používa oceľ, ktorá prešla objemovým kalením. Takáto technológia spracovania je prípustná len s ohľadom na obrobky, z ktorých sa plánuje vykonať predné časti vretenových jednotiek stroja s následnou cementáciou. V tomto prípade sa používajú ocele 40XGR a 50x.

Zariadenia s triedami presnosti A A B sú vybavené vretenami vyrobenými z nitridovaných ocelí triedy 18xgt a 40xfa. Proces úpravy dusíkom je potrebný na zvýšenie tvrdosti dielu, ako aj na udržanie primárneho tvaru a rozmerov. Zvýšenie ukazovateľov pevnosti a stability konštrukcie je tiež nevyhnutnou podmienkou pre vretená používané v systémoch s trením kvapaliny.

V zjednodušenej schéme usporiadania SHU nie sú požiadavky na materiály také vysoké. Prvky s jednoduchými tvarmi môžu byť vyrobené z ocelí tried 20x, 12khnza a 18khgt, ale aj v tomto prípade sú obrobky vopred podrobené kaleniu, cementácii a popúšťaniu.

Štrukturálne modely SHU

Hlavný podiel vretenových mechanizmov používaných v moderných strojoch má dvojpodporné zariadenie. Táto konfigurácia je optimálna z hľadiska optimalizácie zariadenia a pohodlia technickej organizácie výrobného procesu. Veľké podniky však používajú aj modely s dodatočnou podporou z tretej podpory.

Konfigurácie umiestnenia ložísk sú tiež nejednoznačné z hľadiska implementačných metód. Dnes existujú trendy smerom k prenosu zodpovedných regulačných funkcií do oblasti vreteníka, čo znižuje vplyv tepelných vplyvov. V jednoduchých modeloch zostavy vretena sa používajú valivé ložiská, ktoré tiež minimalizujú riziká deformácií spôsobených tvorbou tepla a zvyšujú účinnosť nastavenia. Súčasne spolu so zvýšením tuhosti a zvýšením presnosti otáčania majú takéto mechanizmy nevýhodu v podobe zníženia rýchlosti. Preto je táto konfigurácia optimálne vhodná pre sústruhy s nízkou rýchlosťou.

Nízkorýchlostné brúsne jednotky sú tiež vybavené valivými ložiskami v prednej nosnej časti a zadná strana je vybavená duplexom radiálnych prítlačných prvkov. Konkrétne sa takto implementujú Vretenové zostavy v konštrukciách kruhových a intra-brúsnych strojov. Kónické valivé ložiská tiež umožňujú zjednodušiť funkčný systém jednotky. Takéto riešenie vo vzťahu k frézovacím jednotkám eliminuje potrebu zahrnúť skupinu axiálnych ložísk. V dôsledku toho sa zachová optimálna hranica tuhosti, ale s ňou problémy s tvorbou tepla s obmedzeným krútiacim momentom nezmiznú.

Kontrola kvality výrobkov

Po montáži vretenového vretena sa skontroluje veľkosť medzery-napätie ložiskovej skupiny. Táto operácia je potrebné posúďte pripravenosť mechanizmu na plnohodnotné pracovné zaťaženie. Kontrola sa vykonáva načítaním zariadenia pomocou zdviháka a dynamometra. Merania sa vykonávajú priamo indikačnými zariadeniami vrátane meracích hláv, senzorov, mikrokátorov atď. . Meracie zariadenie je namontované na vreteníku čo najbližšie k prednému ložisku. Pri upevňovaní zmeny zaťaženia krok za krokom sa zostaví Graf posunov koncov vretena.

Tuhosť zostavy otočného vretena s nosnými prvkami je riadená dvojbodovou metódou merania. Najprv sa na lineárnom úseku grafu zaťaženia nastavia dva kontrolné body. Ďalej sa zaznamenávajú údaje o deformácii pre každý riadok, po ktorom sa vykoná porovnanie. Ako štandardné ukazovatele je možné použiť konštrukčné hodnoty aj údaje zo všeobecných technických požiadaviek na stroj. Okrem toho by komplexné údaje na porovnanie získané v dôsledku testov mali byť prezentované vo forme aritmetických priemerov. Rovnakým spôsobom sa merajú axiálne a radiálne zaťaženia s fixáciou medzier vytvorených medzi ložiskami.

Keď sa zistia odchýlky od štandardných hodnôt, nastaví sa napätie medzery. Pri údržbe vretenových jednotiek sústruhu sa na tieto úlohy používa technika vykurovacích podpier. Za podmienok tepelnej expozície teplomerov a termočlánkov sú matice utiahnuté a nastavené v určitom rozsahu.

Tesnenia pre mechanizmus SHU

Vretenový vreteník obsahuje aj špeciálne tesnenia, ktoré zvyšujú izolačné a tesniace vlastnosti mechanizmu. Na čo slúži? Pretože pracovný proces sústruhu je spojený s uvoľňovaním veľkých objemov malého odpadu za podmienok mazania, upchávanie funkčných častí je bežné. Preto pri montáži zostavy vretena musia byť k dispozícii zariadenia na ochranu pracovných prvkov pred prachom, nečistotami a vlhkosťou. To je presne to, na čo sa tmel používa. Spravidla ide o spotrebný materiál vo forme krúžku, ktorý je namontovaný na vretene pomocou centrovacieho pásu. Počas prevádzky mechanizmu je potrebná jeho pravidelná výmena alebo nastavenie polohy. V podmienkach zvýšenej vonkajšej kontaminácie je možné dodatočne použiť ochranný náplasť. Ak stroj beží pri stredných alebo nízkych rýchlostiach, musí byť tiež upevnené tesnenie pery.

Údržba SHU

Hlavnou úlohou personálu údržby počas prevádzky vreteníka vretena je monitorovať mazanie jeho častí. Zvyčajne sa na tento účel používa spôsob striekania na povrchy rotujúcich ozubených kolies, obežných kolies a diskových komponentov. Optimálne zloženie pre tento typ maziva by malo mať index viskozity s indexom 20 Pri zahriatí na 50 ° C. Pri konštrukciách zostavy frézovacieho vretena je možné nasmerovať olej na ložisko cez kolektor alebo priamo do pracovnej skupiny. Okrem toho by časť oleja mala zostať po skončení pracovného zasadnutia. Stará kontaminovaná kvapalina sa nahradí novou. Na zjednodušenie procesu plnenia v moderných strojoch je pri odvádzaní odpadovej hmoty súčasne organizovaný obehový prívod oleja do prevodovky a vretena v automatickom režime.

Okrem aktualizácie oleja je potrebné zachovať technický stav mechanizmu. Technické problémy-a štrukturálne vlastnosti môžu vzniknúť v dôsledku prehriatia, nadmernej deformácie, vysokých vibrácií alebo uzáveru medzi otáčkami. Typická oprava vretenových zostáv v rámci výrobného procesu môže spočívať v výmene poškodených častí, spotrebného materiálu alebo obnove sedadiel. Napríklad pri deformácii alebo inštalácii nových prvkov sa niekedy vyžaduje dodatočná korekcia zásuviek alebo samotných častí pomocou ostrenia, brúsenia, lapovania alebo stavebných operácií.

Výroba SHU v Rusku

Niektoré komponenty vretena potrebné pre kompletnú sadu strojov vyrábajú domáci výrobcovia vo vlastných zariadeniach obrábacích strojov, pričom sa spoliehajú na vývoj a skúsenosti sovietskeho priemyslu. S výrobou konvenčných zostáv hnacích vretien pre frézky alebo sústružnícke jednotky, ktoré sa nezameriavajú na vysoko presné obrábanie, prakticky neexistujú žiadne problémy. Moderné high-tech elektrické vretená sa však v Rusku vyrábajú iba po častiach a na základe dovážaných komponentov. Tieto obmedzenia súvisia nielen s nedostatkom vyspelých technológií v tejto oblasti, ale aj s nedostatkom kvalifikovaného personálu, ktorý musí riešiť inžinierske a výrobné úlohy.

Záver

Vreteno je jedným z centrálnych funkčných komponentov rôznych typov obrábacích strojov. Z jeho kvality hlavné funkcie presnosť pracovných operácií, ergonómia riadenia zariadení a účinnosť regulácie energetického potenciálu hnacieho mechanizmu závisia od. Preto je pri výbere dôležité venovať pozornosť charakteristikám zostavy vretena v sústruhu. Okrem toho to platí nielen pre priemyselný segment, kde sa vykonávajú in-line obrábacie operácie. Bežný domáci majster, ktorý vykonáva jednoduché operácie v garáži alebo na vidieckej farme, by mal mať tiež základné vedomosti o hlave vretena. Zručnosti manipulácie s vretenovým mechanizmom spôsobia, že prevádzkový proces bude spoľahlivejší a údržba zo stroja ekonomickejšie.