Jedinica okretnog vretena: svojstva performansi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Vreteno alatnih mašina se obično predstavlja kao jedan od elemenata pogonskog mehanizma koji je odgovoran za fiksiranje i oblikovanje radnog komada. Istovremeno, njegovo sučelje sa elektranom, nosivim dijelom i radnom opremom bloka je toliko čvrsto da se može govoriti o cjelokupnoj infrastrukturi ovog dijela. Na ovaj ili onaj način, sklop vretena (SHU) treba smatrati odgovornim osnovnim mehanizmom mašine, koji obezbeđuje funkciju prenosa obrtnog momenta i usmeravanja sile obrade.

Pregled proizvoda

Ovaj mehanizam se naziva i motorno vreteno i čini jednu od ključnih montažnih jedinica modernih mašina za obradu drveta i metala. Performanse i, u još većoj mjeri, tačnost mehaničkog udara na radni predmet zavise od njegovih karakteristika. Kao što je već napomenuto, govorimo o čitavom kompleksu elemenata,čine osnovu vretenastih jedinica. Oslonci, sistem podmazivanja, zaptivke, prenos obrtnog momenta i delovi ležaja čine osnovu ovog mehanizma. Uglavnom su to komponente koje obavljaju potporne i pomoćne funkcije kako bi osigurale rad mlaznice u obliku alata za rezanje.

Općenito je prihvaćeno da potencijal snage alatnih mašina prvenstveno zavisi od motora. To je tačno, ali samo djelimično. Na primjer, jedinice vretena mašina za sečenje metala imaju svoj frekventni opseg rotacije, što uzrokuje ograničavajuće uslove za brzine rezanja. Ali važno je shvatiti da je ovaj raspon više funkcija podešavanja optimalne brzine obrade uz podršku dovoljno visoke preciznosti.

Još jedna od ključnih funkcija vretena je direktno držanje alata za obradu, au nekim slučajevima i samog obratka. Za ovakvo pričvršćivanje koriste se specijalne stezaljke i stezaljke, poput držača alata i patrona. Stoga je važno uzeti u obzir karakteristike vretena pri odabiru alata prema dimenzijama drške i određivanju dozvoljenih parametara procesa obrade.

ShU dizajn

Tokom razvoja dizajnerskog rješenja za vreteno motora, izvršioci zadataka treba da se fokusiraju na maksimalno smanjenje dinamičkih i vibracionih opterećenja na mehanizmu. Postizanje ovog kvaliteta radne grupe direktno utiče na trajnost mašine i kvalitet obrade. Iz tog razloga, sklop vretena je sve višedizajniran kao samostalan uređaj u posebnom kućištu, koje se naziva držač.

Sljedeće se uzimaju kao početni podaci za algoritam dizajna:

• Power.
• Preciznost rotacije.
• Brzina.
• Maksimalno grijanje za nosače.
• Otpornost na vibracije.
• Rigidity.

Na osnovu početnih parametara, biraju se strukturna šema, detalji rasporeda i materijali za izradu. Na izbor određenih dizajnerskih rješenja utiče i tip buduće mašine. Na primjer, dizajn sklopova vretena za opremu za obradu visoke preciznosti temelji se na rasporedu hidrodinamičkih ležajeva koji mogu osigurati točnost mehaničkog djelovanja u rasponu od 0,5 do 2 mikrona. Za posebno brze jedinice sa unutrašnjim brusnim glavama koriste se posebni klizni ležajevi koji zahtijevaju podmazivanje zrakom. Obično se principi konstrukcije baze vretena s naglaskom na podržavanju visokih brzina obrade od 600 o/min koriste za dijamantsko bušenje i univerzalne strojeve za rezanje metala. Parametri komponenti koje podržavaju male brzine tradicionalno se izračunavaju za mašine za glodanje, kupole i bušilice. Ovdje vrijedi pravilo, što je delikatnija preciznost mehaničkog djelovanja, veći bi okretni moment trebao biti na vretenu. Za složenu grubu obradu i sečenje koriste se konfiguracije niskog broja obrtaja.

Proračun sklopa vretena

Bkrutost se smatra glavnom karakteristikom dizajna. Izražava se kao pokazatelj elastičnih pomaka u zoni obrade pod ukupnom dejstvom sile od sopstvene elastične deformacije vretena sa svojim nosećim elementima. Čvrstoća se takođe koristi za karakterizaciju jako opterećenih sklopova, a za glave grla sa visokim brojem obrtaja, minimalna rezonantna vrednost, tj. visoka otpornost na vibracije, biće ključni faktor za uspešnu obradu.

Praktično svi sklopovi vretena za mašine za rezanje metala se posebno izračunavaju za tačnost rezanja. Ovaj proračun se izvodi za ležajeve na osnovu radijalnog koeficijenta izostavljanja kraja vretena. Dozvoljena vrijednost zalijevanja ovisi o klasi tačnosti dizajna, u čijoj definiciji projektanti polaze od zahtjeva za proces obrade.

Indeks radijalnog strujanja na unutrašnjoj površini prstena ležaja zavisi od njegovog ekscentriciteta i grešaka koloseka sa kotrljajućim elementima. Ovaj parametar tačnosti izražava se kroz efekat takozvanog lutajućeg otkucaja. U postupku kontrole ležajeva utvrđuje se njihova usklađenost sa utvrđenim standardima, nakon čega se, ukoliko se otkriju odstupanja, proizvodi mogu poslati na reviziju. Među mjerama za dalje poboljšanje tačnosti ležajeva za sklop vretena tokom montaže, mogu se izdvojiti sljedeće:

• Ekscentriciteti unutrašnjih prstenova i nosača ležajeva su u suprotnim smjerovima.
• Ekscentriciteti vanjskih prstenova ležaja irupe na tijelu su također postavljene u suprotnim smjerovima.
• Prilikom ugradnje ekscentriciteta unutrašnjih prstenova ležajeva stražnjeg i prednjeg dijela, moraju se držati u istoj ravni.

ShU Performans

Krutost i tačnost skupa važnih tehničkih i fizičkih pokazatelja vretena nije ograničena. Od ostalih značajnih svojstava ovog mehanizma, vrijedi istaknuti:

• Otpornost na vibracije. Sposobnost SHU-a da obezbedi stabilnu rotaciju bez oscilovanja. Nemoguće je potpuno eliminisati efekat vibracije, međutim, zahvaljujući pažljivim proračunima dizajna, može se minimizirati smanjenjem uticaja izvora poprečnih i torzionih vibracija, kao što su pulsirajuće sile u zoni obrade i obrtni moment u pogonu mašine.
• Brzina. Karakteristika brzine sklopa vretena, koja odražava broj obrtaja u minuti dozvoljen za optimalno radno stanje. Drugim riječima, maksimalna dozvoljena brzina rotacije, koja je određena strukturalnim i tehnološkim kvalitetama proizvoda.
• Ležajevi za grijanje. Intenzivno stvaranje toplote je prirodni derivativni faktor tokom obrade pri velikim brzinama. Budući da zagrijavanje može dovesti do deformacije baze elemenata, ovaj indikator treba izračunati tokom projektiranja. Najosjetljivija komponenta sklopa na toplinu je ležaj, čija promjena oblika može narušiti funkciju vretena. Kako bi se smanjili procesi termičkog deformiranja, proizvođači bi trebalipridržavati se normi dozvoljenog zagrijavanja vanjskih prstenova ležaja.
• Nosivost. Određuje se kroz faktor performansi ležajeva vretena u uslovima maksimalno dozvoljenog statičkog opterećenja.
• Trajnost. Indikator vremena koji pokazuje broj sati rada proizvoda prije remonta. Pod uslovom da je aksijalna i radijalna krutost sklopa vretena izbalansirana, trajnost može doseći 20 hiljada sati. Minimalno vrijeme do kvara je dvije i pet hiljada sati, što je tipično za mašine za mljevenje i unutrašnje brušenje.

Materijal za izradu SHU

Odabir materijala za elementnu bazu vretena je također faktor u osiguravanju određenih tehničkih i operativnih svojstava opreme. U jedinicama za preklapanje, narezivanje navoja i bušenje, akcenat je stavljen na zaštitu od uticaja obrtnog momenta, a sklop vretena glodalice, na primer, sastavlja se na osnovu dejstva momenata savijanja. U svakom slučaju, materijal mora imati dovoljnu otpornost na habanje na pogonskoj površini kao i na osovini ležaja. Stabilnost oblika i dimenzija je glavni uslov za pravilan rad proizvoda, u velikoj meri zavisi od karakteristika kvaliteta materijala koji se koristi.

U mašinama sa klasama tačnosti H i P koriste se vretena od čeličnih legura razreda 40X, 45, 50. U nekim slučajevima, odluke o dizajnu moguzahtijevaju i posebno oplemenjivanje metala kaljenjem indukcijskim termičkim djelovanjem. Obično se stvrdnjavanje proizvoda kaljenjem primjenjuje na izvedbene površine i nosače ležaja kao najkritičnije dijelove dijela.

Za elemente složenog oblika sa konusnim rupama, žljebovima, prirubnicama i stepenastim prijelazima koristi se zapreminski kaljeni čelik. Ova tehnologija obrade dozvoljena je samo za obradke od kojih se planira izrada prednjih dijelova sklopova vretena stroja s naknadnim karburiziranjem. U ovom slučaju se koriste čelici 40XGR i 50X.

Oprema sa klasama tačnosti A i B se isporučuje sa vretenima od čelika razreda 18KhGT i 40KhFA, nitriranim. Proces obrade dušikom potreban je za povećanje tvrdoće dijela, kao i za održavanje originalnog oblika i dimenzija. Povećanje čvrstoće i stabilnosti strukture je preduslov za vretena koja se koriste u sistemima sa fluidnim trenjem.

U pojednostavljenom rasporedu kontrolne sobe, zahtjevi za materijalima nisu tako visoki. Elementi jednostavnih oblika mogu biti izrađeni od čelika razreda 20Kh, 12KhNZA i 18KhGT, ali čak iu ovom slučaju, praznine se prethodno podvrgavaju kaljenju, karburizaciji i temperiranju.

ShU strukturni modeli

Glavni dio vretenastih mehanizama koji se koriste u savremenim alatnim mašinama ima uređaj sa dva ležaja. Ova konfiguracija je optimalna u smislu optimizacije opreme i pogodnosti tehničke organizacije.proizvodni proces. Međutim, velika preduzeća također koriste modele s dodatnom podrškom iz trećeg stuba.

Konfiguracije postavljanja ležajeva su također dvosmislene u smislu metoda implementacije. Danas postoje trendovi ka prenošenju kritičnih regulatornih funkcija na područje glave stožera, čime se smanjuje uticaj toplotnih efekata. U jednostavnim modelima sklopa vretena koriste se valjkasti ležajevi, što takođe smanjuje rizik od deformacije usled stvaranja toplote i povećava efikasnost podešavanja. Istovremeno, uz povećanje krutosti i povećanje točnosti rotacije, takvi mehanizmi imaju nedostatak u obliku smanjenja brzine. Stoga je ova konfiguracija najprikladnija za strugove sa malim brzinama.

Sporobrzinske jedinice za mljevenje su također opremljene valjkastim ležajevima u prednjem potpornom dijelu, a stražnja strana je opremljena dupleksom ugaonih kontaktnih elemenata. Konkretno, tako se vretenaste jedinice implementiraju u dizajn mašina za kružno i unutrašnje brušenje. Da bi se pojednostavio funkcionalni sistem jedinice, konusni valjkasti ležajevi takođe dozvoljavaju. Takvo rješenje u odnosu na jedinice za glodanje eliminira potrebu uključivanja aksijalne grupe ležaja. Kao rezultat toga, održava se optimalna granica krutosti, ali s njom problemi stvaranja topline s ograničenim okretnim momentom ne idu nikuda.

Kontrola kvaliteta proizvoda

Nakon sastavljanja glave, provjerava se zazor prednaprezanja grupe ležajeva. Ova operacijaneophodno za procjenu spremnosti mehanizma za puna opterećenja. Provjera se vrši punjenjem uređaja dizalicom i dinamometrom. Mjerenja se vrše direktno pomoću indikatorskih uređaja, uključujući mjerne glave, senzore, mikrokatore, itd. Mjerni uređaj se postavlja na stožer što je bliže moguće prednjem ležaju. Prilikom fiksiranja promjene stepena opterećenja, gradi se graf pomaka kraja vretena.

Krutost sklopa tokarskog vretena sa potpornim elementima kontroliše se metodom merenja u dve tačke. Prvo se postavljaju dvije kontrolne točke na linearnom dijelu krivulje opterećenja. Nadalje, podaci o deformaciji se snimaju za svaku liniju, nakon čega se vrši poređenje. Kao standardni indikatori mogu se koristiti i projektne vrijednosti i brojke iz općih tehničkih zahtjeva za mašinu. Štaviše, složene podatke za poređenje, dobijene kao rezultat ispitivanja, treba prikazati u obliku srednjih aritmetičkih vrijednosti. Na isti način se vrše mjerenja aksijalnih i radijalnih opterećenja uz fiksiranje zazora koji nastaju između ležajeva.

Ako se otkriju odstupanja od standardnih vrijednosti, zazor-predopterećenje se prilagođava. Prilikom servisiranja sklopova vretena tokarilice za takve zadatke koristi se tehnika grijanja nosača. U uslovima toplotnog izlaganja termometara i termoparova u određenom opsegu, matice se zatežu i podešavaju.

Brtve za SHU mehanizam

Sastav glave glave uključuje iposebne brtve koje povećavaju izolacijska i zaptivna svojstva mehanizma. čemu služi? Budući da je radni tok tokarilice povezan s oslobađanjem velikih količina finog otpada u uvjetima podmazivanja, uobičajeno je začepljenje funkcionalnih dijelova. Shodno tome, prilikom sastavljanja sklopa vretena, moraju se predvidjeti uređaji koji štite radne elemente od prašine, prljavštine i vlage. Za to služi zaptivač. U pravilu je to potrošni materijal u obliku prstena, koji se montira na vreteno pomoću remena za centriranje. Tokom rada mehanizma potrebna je njegova povremena zamjena ili podešavanje položaja. U uvjetima povećane vanjske kontaminacije može se dodatno koristiti zaštitni klizni prsten. Ako mašina radi na srednjoj ili niskoj brzini, onda i zaptivka mora biti fiksirana.

SHU Održavanje

Glavni zadatak osoblja tokom rada naglavne glave je nadgledanje podmazivanja njenih dijelova. To se obično radi prskanjem na površine rotirajućih zupčanika, impelera i komponenti diska. Optimalni sastav za ovu vrstu maziva trebao bi imati indeks viskoznosti od 20 kada se zagrije na 50 ° C. Dizajn sklopa vretena za glodanje predviđa mogućnost usmjeravanja ulja u ležaj kroz kolektor ili direktno u radnu grupu. Štaviše, dio ulja bi trebao ostati i nakon završetka radne sesije. Stara kontaminirana tekućina zamjenjuje se novom. Da bi se pojednostavio proces punjenja u savremenim mašinama, cirkulaciono snabdevanje uljem je organizovano istovremeno do menjača i vretena u automatskom režimu kako se otpadna masa odvodi.

Pored ažuriranja ulja potrebno je održavati tehničko stanje mehanizma. Tehnički i strukturni problemi mogu nastati zbog pregrijavanja, prekomjerne deformacije, visokih vibracija ili kratkog spoja među zavojima. Tipična popravka sklopova vretena kao dio proizvodnog procesa može biti zamjena oštećenih dijelova, potrošnog materijala ili obnova sjedišta. Na primjer, prilikom deformisanja ili ugradnje novih elemenata ponekad je potrebna dodatna korekcija utičnica ili samih dijelova oštrenjem, brušenjem, preklapanjem ili nadogradnjom.

Proizvodnja SHU-a u Rusiji

Neke od komponenti vretena koje su potrebne za kompletiranje alatnih mašina domaći proizvođači proizvode u vlastitim pogonima za alatne strojeve, oslanjajući se na razvoj i iskustvo sovjetske industrije. Praktično nema problema s proizvodnjom konvencionalnih sklopova pogonskog vretena za glodalicu ili jedinica za struganje koje nisu fokusirane na preciznu obradu. Međutim, moderna visokotehnološka elektrovretena proizvode se u Rusiji samo u dijelovima i na bazi uvezenih komponenti. Ova ograničenja povezana su ne samo sa nedostatkom naprednih tehnologija u ovoj oblasti, već i sa nedostatkom kvalifikovanog kadra koji mora rješavati inženjerske i proizvodne probleme.

Zaključak

Vreteno je jedna od centralnih funkcionalnih komponenti raznih tipova alatnih mašina. Točnost izvođenja radnih operacija, ergonomija upravljanja opremom i efikasnost regulacije potencijala snage pogonskog mehanizma zavise od kvaliteta njegovih glavnih funkcija. Stoga je veoma važno obratiti pažnju na karakteristike sklopa vretena u strugu prilikom odabira. I to se ne odnosi samo na industrijski segment, gdje se izvode operacije strojne obrade. Obični kućni majstor koji obavlja jednostavne operacije u garaži ili seoskoj kući također bi trebao imati osnovno znanje o glavi. Vještine u rukovanju mehanizmom vretena učinit će rad pouzdanijim, a održavanje mašine ekonomičnijim.