Jedinica tokarskog vretena: svojstva izvedbe

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Vreteno alatnih strojeva obično se predstavlja kao jedan od elemenata pogonskog mehanizma koji je odgovoran za fiksiranje i oblikovanje izratka. Pritom je njegovo sučelje s elektranom, nosivim dijelom i radnom opremom agregata toliko čvrsto da se može govoriti o cjelokupnoj infrastrukturi ovog dijela. Na ovaj ili onaj način, sklop vretena (SHU) treba smatrati odgovornim osnovnim mehanizmom stroja, koji pruža funkciju prijenosa zakretnog momenta i usmjeravanja sile obrade.

Pregled proizvoda

Ovaj mehanizam naziva se i motorno vreteno i čini jednu od ključnih montažnih jedinica modernih strojeva za obradu drva i metala. Izvedba i, u još većoj mjeri, točnost mehaničkog utjecaja na obradak ovise o njegovim karakteristikama. Kao što je već napomenuto, govorimo o čitavom kompleksu elemenata,čineći osnovu vretenastih jedinica. Oslonci, sustav podmazivanja, brtve, prijenos zakretnog momenta i dijelovi 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 strojeva prvenstveno ovisi o motoru. To je istina, ali samo djelomično. Na primjer, jedinice vretena strojeva za rezanje metala imaju svoj vlastiti frekventni raspon rotacije, što uzrokuje ograničavajuće uvjete za brzine rezanja. Ali važno je razumjeti da je ovaj raspon više funkcija podešavanja optimalne brzine obrade uz podršku dovoljno visoke točnosti.

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

ShU dizajn

Tijekom razvoja dizajnerskog rješenja za vreteno motora, izvršitelji zadataka trebali bi se usredotočiti na maksimalno smanjenje dinamičkih i vibracijskih opterećenja na mehanizmu. Postizanje ove kvalitete radne skupine izravno utječe na trajnost stroja i kvalitetu obrade. Iz tog razloga, sklop vretena je sve višedizajniran kao samostalan uređaj u zasebnom kućištu, koje se naziva držač.

Sljedeće se uzimaju kao početni podaci za algoritam dizajna:

• Snaga.
• Točnost rotacije.
• Brzina.
• Maksimalno grijanje za nosače.
• otpornost na vibracije.
• Rigidnost.

Na temelju početnih parametara odabire se strukturna shema, detalji rasporeda i materijali za izradu. Na odabir pojedinih dizajnerskih rješenja utječe i vrsta budućeg stroja. 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 s unutarnjim 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 dijamantno bušenje i univerzalne strojeve za rezanje metala. Parametri komponenti koje podržavaju male brzine tradicionalno se izračunavaju za strojeve za glodanje, kupole i bušilice. Ovdje vrijedi pravilo, što je delikatnija točnost mehaničkog djelovanja, veći bi zakretni moment trebao biti na vretenu. Za složenu grubu obradu i rezanje koriste se konfiguracije s malim brojem okretaja.

Proračun sklopa vretena

Bkrutost se smatra glavnom karakteristikom dizajna. Izražava se kao pokazatelj elastičnih pomaka u zoni obrade pod ukupnom djelujućom silom od vlastite elastične deformacije vretena s njegovim potpornim elementima. Čvrstoća se također koristi za karakterizaciju jako opterećenih sklopova, a za glave grla s visokim brojem okretaja, minimalna vrijednost rezonancije, tj. visoka otpornost na vibracije, bit će ključni čimbenik za uspješnu obradu.

Praktički svi sklopovi vretena za strojeve za rezanje metala posebno se izračunavaju za točnost rezanja. Ovaj proračun se izvodi za ležajeve na temelju radijalnog koeficijenta izostavljanja kraja vretena. Dopuštena vrijednost otpuštanja ovisi o klasi točnosti projektiranja, pri čijoj definiciji projektanti polaze od zahtjeva za proces obrade.

Indeks radijalnog otklizavanja na unutarnjoj površini prstena ležaja ovisi o njegovom ekscentričnosti i greškama kolosijeka s kotrljajućim elementima. Ovaj parametar točnosti izražava se kroz učinak takozvanog lutajućeg otkucaja. U postupku kontrole ležajeva utvrđuje se njihova usklađenost s utvrđenim standardima, nakon čega se, ako se otkriju odstupanja, proizvodi mogu poslati na reviziju. Među mjerama za daljnje poboljšanje točnosti ležajeva za sklop vretena tijekom montaže mogu se izdvojiti sljedeće:

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

ShU izvedba

Krutost i točnost skup važnih tehničkih i fizičkih pokazatelja vretena nije ograničen. Među ostalim značajnim svojstvima ovog mehanizma, vrijedi istaknuti:

• Otpornost na vibracije. Sposobnost SHU-a da osigura stabilnu rotaciju bez osciliranja. Nemoguće je potpuno eliminirati učinak vibracija, međutim, zahvaljujući pažljivim proračunima dizajna, može se minimizirati smanjenjem učinka izvora poprečnih i torzijskih vibracija, kao što su pulsirajuće sile u zoni obrade i zakretni moment u pogonu stroja.
• Brzina. Karakteristika brzine sklopa vretena, koja odražava broj okretaja u minuti dopušten za optimalno radno stanje. Drugim riječima, najveća dopuštena brzina vrtnje, koja je određena strukturalnim i tehnološkim kvalitetama proizvoda.
• Ležajevi za grijanje. Intenzivno stvaranje topline je prirodni derivativni faktor tijekom obrade pri velikim brzinama. Budući da zagrijavanje može dovesti do deformacije baze elemenata, ovaj pokazatelj treba izračunati tijekom projektiranja. Najosjetljivija na toplinu komponenta sklopa je ležaj, čija promjena oblika može narušiti funkciju vretena. Kako bi se smanjili procesi toplinske deformacije, proizvođači bi trebalipridržavati se normi dopuštenog zagrijavanja vanjskih prstenova ležaja.
• Nosivost. Određuje se kroz faktor performansi ležajeva vretena u uvjetima maksimalnog dopuštenog statičkog opterećenja.
• Trajnost. Pokazatelj vremena koji pokazuje broj sati rada proizvoda prije remonta. Pod uvjetom da je aksijalna i radijalna krutost sklopa vretena uravnotežena, trajnost može doseći 20 tisuća sati. Minimalno vrijeme do kvara je dvije i pet tisuća sati, što je tipično za strojeve za mljevenje i unutarnje brušenje.

Materijal za izradu SHU

Odabir materijala za elementnu bazu vretena također je faktor u osiguravanju određenih tehničkih i operativnih svojstava opreme. U jedinicama za preklapanje, narezivanje navoja i bušenje naglasak je stavljen na zaštitu od utjecaja zakretnog momenta, a sklop vretena glodalice, primjerice, sastavlja se na temelju djelovanja momenata savijanja. U svakom slučaju, materijal mora imati dovoljnu otpornost na habanje na pogonskoj površini kao i na nosaču ležaja. Stabilnost oblika i dimenzija glavni je uvjet za ispravan rad proizvoda, u velikoj mjeri ovise o karakteristikama upotrijebljenog materijala.

U strojevima s klasama točnosti H i P koriste se vretena izrađena od čeličnih legura razreda 40X, 45, 50. U nekim slučajevima, odluke o dizajnu moguzahtijevaju i posebno oplemenjivanje metala kaljenjem indukcijskim toplinskim djelovanjem. Obično se stvrdnjavanje proizvoda kaljenjem primjenjuje na izvedbene površine i ležajeve kao najkritičnije dijelove dijela.

Za elemente složenog oblika s konusnim rupama, utorima, prirubnicama i stepenastim prijelazima koristi se volumenski kaljeni čelik. Ova tehnologija obrade dopuštena je samo za izratke od kojih se planira proizvesti prednje dijelove sklopova vretena stroja s naknadnim naugljičavanjem. U ovom slučaju se koriste čelici 40XGR i 50X.

Oprema s klasama točnosti A i B isporučuje se s vretenima od čelika razreda 18KhGT i 40KhFA, nitriranim. Proces obrade dušikom potreban je za povećanje tvrdoće dijela, kao i za održavanje izvornog oblika i dimenzija. Povećanje čvrstoće i stabilnosti strukture preduvjet je za vretena koja se koriste u sustavima s tekućim trenjem.

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

ShU strukturni modeli

Glavni udio mehanizama vretena koji se koriste u modernim alatnim strojevima ima uređaj s dva ležaja. Ova konfiguracija je optimalna u smislu optimizacije opreme i praktičnosti tehničke organizacije.proces proizvodnje. Međutim, velika poduzeća također koriste modele s dodatnom podrškom iz trećeg stupa.

Konfiguracije položaja ležaja također su dvosmislene u smislu metoda implementacije. Danas postoje trendovi prema prijenosu kritičnih regulatornih funkcija na područje glave, čime se smanjuje utjecaj toplinskih učinaka. U jednostavnim modelima sklopa vretena koriste se valjkasti ležajevi, što također smanjuje rizik od deformacije uslijed stvaranja topline i povećava učinkovitost podešavanja. Istodobno, zajedno s povećanjem krutosti i povećanjem točnosti rotacije, takvi mehanizmi imaju nedostatak u obliku smanjenja brzine. Stoga je ova konfiguracija najprikladnija za strugove s malim brzinama.

Sporobrzinske jedinice za mljevenje također su opremljene valjkastim ležajevima u prednjem potpornom dijelu, a stražnja strana je opremljena dupleksom kutnih kontaktnih elemenata. Konkretno, tako se vretenaste jedinice implementiraju u konstrukcije strojeva za kružno i unutarnje brušenje. Kako bi se pojednostavio funkcionalni sustav jedinice, dopuštaju i konusni valjkasti ležajevi. Takvo rješenje u odnosu na jedinice za glodanje eliminira potrebu uključivanja skupine aksijalnih ležajeva. Kao rezultat toga, održava se optimalna granica krutosti, ali s njom problemi stvaranja topline s ograničenim zakretnim momentom ne idu nikamo.

Kontrola kvalitete proizvoda

Nakon sastavljanja glave, provjerava se zazor prednaprezanja grupe ležajeva. Ova operacijapotrebno za procjenu spremnosti mehanizma za punopravna opterećenja. Provjera se provodi punjenjem uređaja dizalicom i dinamometrom. Mjerenja se provode izravno s indikatorskim uređajima, uključujući mjerne glave, senzore, mikrokatore itd. Mjerni uređaj se postavlja na utičnicu što je bliže moguće prednjem ležaju. Prilikom fiksiranja promjene stepena opterećenja, gradi se graf pomaka kraja vretena.

Krutost sklopa tokarskog vretena s potpornim elementima kontrolira se metodom mjerenja u dvije točke. Prvo se postavljaju dvije kontrolne točke na linearnom dijelu krivulje opterećenja. Nadalje, podaci o deformaciji se bilježe za svaku liniju, nakon čega se vrši usporedba. Kao standardni pokazatelji mogu se koristiti i projektne vrijednosti i brojke iz općih tehničkih zahtjeva za stroj. Štoviše, složene podatke za usporedbu, dobivene kao rezultat ispitivanja, treba prikazati u obliku srednjih aritmetičkih vrijednosti. Na isti način provode se mjerenja aksijalnih i radijalnih opterećenja uz fiksiranje zazora koji nastaju između ležajeva.

Ako se otkriju odstupanja od standardnih vrijednosti, zazor prednaprezanja se prilagođava. Prilikom servisiranja sklopova vretena tokarilice za takve zadatke koristi se tehnika grijanja nosača. U uvjetima toplinske izloženosti termometara i termoparova u određenom rasponu, matice se zatežu i namještaju.

Brtve za SHU mehanizam

Sastav zaglavlja uključuje iposebne brtve koje povećavaju izolacijska i brtvena svojstva mehanizma. Čemu služi? Budući da je tijek rada tokarilice povezan s oslobađanjem velikih količina finog otpada u uvjetima podmazivanja, začepljenje funkcionalnih dijelova je uobičajeno. Sukladno tome, pri sastavljanju sklopa vretena moraju se predvidjeti uređaji koji štite radne elemente od prašine, prljavštine i vlage. Za to služi brtvilo. U pravilu se radi o potrošnom materijalu u obliku prstena, koji se montira na vreteno pomoću remena za centriranje. Tijekom rada mehanizma potrebna je njegova povremena zamjena ili podešavanje položaja. U uvjetima povećane vanjske kontaminacije može se dodatno koristiti zaštitni klizni prsten. Ako stroj radi na srednjim ili malim brzinama, tada mora biti fiksirana i brtva.

SHU održavanje

Glavna zadaća osoblja tijekom rada uzglavlja je pratiti podmazivanje njegovih dijelova. To se obično radi prskanjem po površinama 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. Izvedbe sklopa vretena za glodanje predviđaju mogućnost usmjeravanja ulja u ležaj kroz kolektor ili izravno u radnu skupinu. Štoviše, dio ulja trebao bi ostati i nakon završetka radne sesije. Stara kontaminirana tekućina zamjenjuje se novom. Kako bi se pojednostavio proces punjenja u modernim strojevima, opskrba cirkulacijom ulja organizira se istovremeno do mjenjača i vretena u automatskom načinu rada dok se otpadna masa odvodi.

Uz ažuriranje ulja potrebno je održavati tehničko stanje mehanizma. Tehnički i strukturni problemi mogu nastati zbog pregrijavanja, prekomjerne deformacije, visokih vibracija ili kratkog spoja među zavojima. Tipičan popravak sklopova vretena kao dio proizvodnog procesa može biti zamjena oštećenih dijelova, potrošnog materijala ili obnova sjedala. Na primjer, kod deformiranja 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 potrebnih za kompletiranje alatnih strojeva domaći proizvođači proizvode u vlastitim pogonima za alatne strojeve, oslanjajući se na razvoj i iskustvo sovjetske industrije. Gotovo da nema problema s proizvodnjom konvencionalnih sklopova pogonskog vretena za glodalicu ili jedinica za tokarenje koje nisu usmjerene na visokopreciznu obradu. Međutim, moderna visokotehnološka elektrovretena proizvode se u Rusiji samo u dijelovima i na temelju uvezenih komponenti. Ova ograničenja povezana su ne samo s nedostatkom naprednih tehnologija u ovom području, već i s nedostatkom kvalificiranog osoblja koje mora rješavati inženjerske i proizvodne probleme.

Zaključak

Vreteno je jedna od središnjih funkcionalnih komponenti raznih vrsta alatnih strojeva. Točnost izvođenja radnih operacija, ergonomija upravljanja opremom i učinkovitost regulacije potencijala snage pogonskog mehanizma ovise o kvaliteti njegovih glavnih funkcija. Stoga je pri odabiru važno obratiti pažnju na karakteristike sklopa vretena u tokarskom stroju. I to se ne odnosi samo na industrijski segment, gdje se izvode operacije linijske obrade. Obični kućni majstor koji obavlja jednostavne operacije u garaži ili seoskoj kući također bi trebao imati osnovno znanje o glavi. Vještine rukovanja mehanizmom vretena učinit će rad pouzdanijim, a održavanje stroja ekonomičnijim.