Pagriešanas vārpstas bloks: veiktspējas īpašības

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Darbgaldu vārpsta parasti tiek pasniegta kā viens no piedziņas mehānisma elementiem, kas ir atbildīgs par sagataves nostiprināšanu un formu. Tajā pašā laikā tā saskarne ar elektrostaciju, gultņu daļu un agregāta darba aprīkojumu ir tik cieši, ka var runāt par visu šīs daļas infrastruktūru. Tā vai citādi vārpstas bloks (SHU) jāuzskata par atbildīgu mašīnas pamatmehānismu, kas nodrošina griezes momenta pārvadīšanas un apstrādes spēka virzīšanas funkciju.

Produkta pārskats

Šo mehānismu sauc arī par motora vārpstu, un tas ir viens no mūsdienu koka un metālapstrādes iekārtu galvenajiem montāžas mezgliem. Veiktspēja un, vēl lielākā mērā, mehāniskās ietekmes uz apstrādājamo priekšmetu precizitāte ir atkarīga no tā īpašībām. Kā jau minēts, mēs runājam par veselu elementu kompleksu,veidojot vārpstas vienību pamatu. Balsti, eļļošanas sistēma, blīves, griezes momenta pārvade un gultņu daļas veido šī mehānisma pamatu. Pārsvarā tās ir sastāvdaļas, kas veic atbalsta un palīgfunkcijas, lai nodrošinātu sprauslas darbību griezējinstrumenta veidā.

Ir vispārpieņemts, ka darbgaldu jaudas potenciāls galvenokārt ir atkarīgs no dzinēja. Tā ir taisnība, bet tikai daļēji. Piemēram, metāla griešanas mašīnu vārpstas blokiem ir savs griešanās frekvenču diapazons, kas rada ierobežojošus apstākļus griešanas ātrumam. Taču ir svarīgi saprast, ka šis diapazons vairāk ir atkarīgs no optimālā apstrādes ātruma pielāgošanas, nodrošinot pietiekami augstu precizitāti.

Vēl viena no galvenajām vārpstas funkcijām ir tieša apstrādes instrumenta un dažos gadījumos pašas sagataves turēšana. Šāda veida stiprinājumiem tiek izmantotas īpašas skavas un skavas, piemēram, instrumentu turētājs un kārtridži. Tāpēc, izvēloties instrumentu atbilstoši kāta izmēriem un nosakot pieļaujamos apstrādes procesa parametrus, ir svarīgi ņemt vērā vārpstas īpašības.

ShU dizains

Izstrādājot motora vārpstas dizaina risinājumu, uzdevumu izpildītājiem jākoncentrējas uz mehānisma dinamisko un vibrācijas slodžu maksimālu samazināšanu. Šīs darba grupas kvalitātes sasniegšana tieši ietekmē iekārtas izturību un apstrādes kvalitāti. Šī iemesla dēļ vārpstas komplekts tiek arvien vairākizstrādāta kā neatkarīga ierīce atsevišķā korpusā, ko sauc par galviņu.

Kā sākotnējie dati projektēšanas algoritmam tiek ņemti vērā:

• Jauda.
• Rotācijas precizitāte.
• Ātrums.
• Maksimālā balstu apkure.
• Vibrācijas pretestība.
• Stingrība.

Pamatojoties uz sākotnējiem parametriem, tiek izvēlēta konstrukcijas shēma, izkārtojuma detaļas un ražošanas materiāli. Atsevišķu dizaina risinājumu izvēli ietekmē arī topošās mašīnas veids. Piemēram, augstas precizitātes apstrādes iekārtām paredzēto vārpstas mezglu konstrukcijas pamatā ir hidrodinamisko gultņu izvietojums, kas spēj nodrošināt mehāniskās darbības precizitāti diapazonā no 0,5 līdz 2 mikroniem. Īpaši ātrgaitas agregātiem ar iekšējām slīpēšanas galviņām tiek izmantoti speciāli bīdāmie gultņi, kuriem nepieciešama gaisa eļļošana. Parasti vārpstas pamatnes konstruēšanas principus ar uzsvaru uz augstu apstrādes ātrumu no 600 apgr./min izmanto dimanta urbšanas un universālajām metāla griešanas mašīnām. Detaļu parametri, kas atbalsta mazus ātrumus, tradicionāli tiek aprēķināti frēzēšanas, torņa un urbjmašīnām. Šeit ir spēkā noteikums, jo smalkāka ir mehāniskās darbības precizitāte, jo lielākam griezes momentam jābūt pie vārpstas. Sarežģītai rupjai apstrādei un griešanai tiek izmantotas zemu apgriezienu skaita konfigurācijas.

Vārpstas komplekta aprēķins

Bstingrība tiek uzskatīta par galveno dizaina īpašību. To izsaka kā elastīgo pārvietojumu indikatoru apstrādes zonā pie kopējā darbības spēka no pašas vārpstas ar tās atbalsta elementiem elastīgās deformācijas. Stiprums tiek izmantots arī, lai raksturotu ļoti noslogotus mezglus, un augstiem apgriezieniem apgriezieniem, minimālā rezonanses vērtība, t.i., augsta vibrācijas pretestība, būs galvenais veiksmīgas apstrādes faktors.

Praktiski visi vārpstas komplekti metāla griešanas mašīnām tiek atsevišķi aprēķināti griešanas precizitātei. Šo aprēķinu veic gultņiem, pamatojoties uz vārpstas gala radiālo noplūdes koeficientu. Pieļaujamā izlaiduma vērtība ir atkarīga no projektēšanas precizitātes klases, kuras definīcijā projektētāji vadās no apstrādes procesa prasībām.

Radiālā izskrējiena indekss uz gultņa gredzena iekšējās virsmas ir atkarīgs no tā ekscentriskuma un sliežu ceļu ar rites elementiem kļūdām. Šis precizitātes parametrs tiek izteikts ar tā saukto klejojošo sitienu efektu. Gultņu kontroles procesā tiek noteikta to atbilstība noteiktajiem standartiem, pēc tam, ja tiek konstatētas novirzes, izstrādājumus var nosūtīt pārskatīšanai. Starp pasākumiem, kuru mērķis ir vēl vairāk uzlabot vārpstas montāžas gultņu precizitāti montāžas laikā, var izdalīt:

• Iekšējo gredzenu un gultņu tapu ekscentricitātes ir pretējos virzienos.
• Gultņu ārējo gredzenu ekscentriskums unkorpusa caurumi ir novietoti arī pretējos virzienos.
• Uzstādot aizmugurējās un priekšējās daļas gultņu iekšējo gredzenu ekscentriskumus, tiem jābūt vienā plaknē.

ShU Performance

Vārpstas svarīgu tehnisko un fizisko rādītāju stingrība un precizitāte nav ierobežota. Starp citām nozīmīgajām šī mehānisma īpašībām ir vērts izcelt:

• Vibrācijas pretestība. SHU spēja nodrošināt stabilu rotāciju bez svārstībām. Pilnībā novērst vibrācijas efektu nav iespējams, tomēr, pateicoties rūpīgiem projektēšanas aprēķiniem, to var samazināt, samazinot šķērsenisko un vērpes vibrāciju avotu ietekmi, piemēram, pulsācijas spēkus apstrādes zonā un griezes momentu mašīnas piedziņā.
• Ātrums. Raksturīgs vārpstas komplekta ātrumam, kas atspoguļo optimālos darbības apstākļos pieļaujamo apgriezienu skaitu minūtē. Citiem vārdiem sakot, maksimālais pieļaujamais griešanās ātrums, ko nosaka izstrādājuma strukturālās un tehnoloģiskās īpašības.
• Apsildes gultņi. Intensīva siltuma ģenerēšana ir dabisks atvasināts faktors apstrādes laikā ar lielu ātrumu. Tā kā apkure var izraisīt elementa pamatnes deformāciju, šis rādītājs jāaprēķina projektēšanas laikā. Siltumjutīgākā montāžas sastāvdaļa ir gultnis, kura formas maiņa var pasliktināt vārpstas darbību. Lai samazinātu termiskās deformācijas procesus, ražotājiem vajadzētuievērot pieļaujamās ārējo gultņu gredzenu sildīšanas normas.
• Nestspēja. Noteikts pēc vārpstas gultņu veiktspējas koeficienta maksimālās pieļaujamās statiskās slodzes apstākļos.
• Izturība. Laika indikators, kas norāda produkta darbības stundu skaitu pirms kapitālā remonta. Ja vārpstas mezgla aksiālā un radiālā stingrība ir līdzsvarota, izturība var sasniegt 20 tūkstošus stundu. Minimālais laiks līdz atteicei ir divi un pieci tūkstoši stundu, kas ir raksturīgs attiecīgi slīpmašīnām un iekšējām slīpmašīnām.

Materiāli SHU izgatavošanai

Materiālu izvēle vārpstas elementu pamatnei ir arī faktors noteiktu iekārtu tehnisko un ekspluatācijas īpašību nodrošināšanai. Līpošanas, vītņu un urbšanas mezglos uzsvars tiek likts uz aizsardzību pret griezes momenta ietekmi, un, piemēram, frēzmašīnas vārpstas komplekts tiek montēts, pamatojoties uz lieces momentu ietekmi. Katrā gadījumā materiālam jābūt ar pietiekamu nodilumizturību uz iedarbināšanas virsmas, kā arī uz gultņa kakta. Formas un izmēru stabilitāte ir galvenais nosacījums produkta pareizai darbībai, kas lielā mērā ir atkarīga no izmantotā materiāla kvalitātes īpašībām.

Mašīnās ar precizitātes klasēm H un P tiek izmantotas vārpstas, kas izgatavotas no 40X, 45, 50. klases tērauda sakausējumiem. Dažos gadījumos konstrukcijas lēmumi var būtnepieciešama un īpaša metāla attīrīšana, sacietējot ar indukcijas termisko darbību. Parasti izstrādājumu sacietēšana ar rūdīšanu tiek uzklāta uz veiktspējas virsmām un gultņu tapām kā detaļu vissvarīgākajām daļām.

Sarežģītas formas elementiem ar koniskiem caurumiem, rievām, atlokiem un pakāpienveida pārejām tiek izmantots tilpumrūdīts tērauds. Šī apstrādes tehnoloģija ir atļauta tikai sagatavēm, no kurām plānots izgatavot mašīnas vārpstas mezglu priekšējās daļas ar sekojošu karburizāciju. Šajā gadījumā tiek izmantoti tēraudi 40XGR un 50X.

Iekārtas ar A un B precizitātes klasēm tiek piegādātas ar vārpstām, kas izgatavotas no 18KhGT un 40KhFA markas tērauda, nitrētas. Slāpekļa apstrādes process ir nepieciešams, lai palielinātu detaļas cietību, kā arī saglabātu sākotnējo formu un izmērus. Stiprības un konstrukcijas stabilitātes palielināšana ir priekšnoteikums vārpstām, ko izmanto sistēmās ar šķidruma berzi.

Vadības telpas vienkāršotajā izkārtojumā prasības materiāliem nav tik augstas. Vienkāršas formas elementus var izgatavot no tērauda markas 20Kh, 12KhNZA un 18KhGT, taču arī šajā gadījumā sagataves tiek iepriekš pakļautas rūdīšanai, karburēšanai un rūdīšanai.

ShU strukturālie modeļi

Galvenajai daļai mūsdienu darbgaldos izmantoto vārpstas mehānismu ir divu gultņu ierīce. Šī konfigurācija ir optimāla aprīkojuma optimizācijas un tehniskās organizācijas ērtības ziņā.ražošanas process. Tomēr lielie uzņēmumi izmanto arī modeļus ar papildu atbalstu no trešā pīlāra.

Gultņu izvietojuma konfigurācijas ir arī neskaidras ieviešanas metožu ziņā. Mūsdienās ir tendences pārnest kritiskās regulējošās funkcijas uz galvas zonu, kas samazina termisko efektu ietekmi. Vienkāršos vārpstas komplekta modeļos tiek izmantoti rullīšu gultņi, kas arī samazina deformācijas risku siltuma rašanās rezultātā un palielina regulēšanas efektivitāti. Tajā pašā laikā līdz ar stingrības palielināšanos un griešanās precizitātes palielināšanos šādiem mehānismiem ir arī trūkums ātruma samazināšanās veidā. Tāpēc šī konfigurācija ir vislabāk piemērota virpām ar mazu ātrumu.

Lēna ātruma slīpēšanas bloki ir aprīkoti arī ar rullīšu gultņiem priekšējā atbalsta daļā, bet aizmugurējā puse ir aprīkota ar leņķisko kontaktu elementu dupleksu. Jo īpaši šādi vārpstas bloki tiek īstenoti apļveida un iekšējo slīpmašīnu konstrukcijās. Lai vienkāršotu iekārtas funkcionālo sistēmu, to pieļauj arī konusveida rullīšu gultņi. Šāds risinājums attiecībā uz frēzēšanas blokiem novērš nepieciešamību iekļaut aksiālo gultņu grupu. Rezultātā tiek saglabāta optimāla stingrības robeža, taču līdz ar to siltuma radīšanas problēmas ar ierobežotu griezes momentu nekur nepazūd.

Produktu kvalitātes kontrole

Pēc galvas balsta montāžas tiek pārbaudīta gultņu grupas klīrenss-priekšslodze. Šī operācijanepieciešams, lai novērtētu mehānisma gatavību pilnvērtīgām darba slodzēm. Pārbaudi veic, noslogojot ierīci ar domkratu un dinamometru. Mērījumus veic tieši ar indikatora ierīcēm, tai skaitā mērgalvām, sensoriem, mikrokatoriem u.c. Mērierīce ir uzstādīta uz balsta pēc iespējas tuvāk priekšējam gultnim. Nosakot pakāpienu slodzes maiņu, tiek izveidots vārpstas gala nobīdes grafiks.

Pagriežamās vārpstas komplekta ar atbalsta elementiem stingrību kontrolē ar divu punktu mērīšanas metodi. Pirmkārt, slodzes līknes lineārajā sadaļā ir iestatīti divi kontroles punkti. Tālāk katrai līnijai tiek reģistrēti deformācijas dati, pēc tam tiek veikta salīdzināšana. Kā standarta indikatorus var izmantot gan projektētās vērtības, gan skaitļus no mašīnas vispārīgajām tehniskajām prasībām. Turklāt sarežģīti salīdzināšanas dati, kas iegūti testu rezultātā, jāuzrāda vidējo aritmētisko vērtību veidā. Tādā pašā veidā tiek veikti aksiālo un radiālo slodžu mērījumi, fiksējot starp gultņiem izveidotās spraugas.

Ja tiek konstatētas novirzes no standarta vērtībām, tiek noregulēta klīrensa priekšslodze. Apkalpojot virpas vārpstas mezglus šādiem uzdevumiem, tiek izmantota sildīšanas balstu tehnika. Termometru un termopāru termiskās iedarbības apstākļos noteiktā diapazonā uzgriežņi tiek pievilkti un noregulēti.

Blīves SHU mehānismam

Galvas sastāvs ietver unīpašas blīves, kas palielina mehānisma izolācijas un blīvēšanas īpašības. Kam tas paredzēts? Tā kā virpas darbplūsma ir saistīta ar liela apjoma smalku atkritumu izdalīšanos eļļošanas apstākļos, funkcionālo daļu aizsērēšana ir izplatīta. Attiecīgi, montējot vārpstas komplektu, ir jānodrošina ierīces, kas aizsargā darba elementus no putekļiem, netīrumiem un mitruma. Tam ir paredzēts hermētiķis. Parasti tas ir palīgmateriāls gredzena veidā, kas tiek uzstādīts uz vārpstas, izmantojot centrēšanas jostu. Mehānisma darbības laikā ir nepieciešama tā periodiska nomaiņa vai pozīcijas regulēšana. Paaugstināta ārējā piesārņojuma apstākļos papildus var izmantot aizsarggredzenu. Ja iekārta darbojas ar vidēju vai mazu ātrumu, ir jānostiprina arī lūpu blīvējums.

SHU apkope

Personāla galvenais uzdevums galvas balsta darbības laikā ir uzraudzīt tā detaļu eļļošanu. To parasti veic, izsmidzinot uz rotējošo zobratu, lāpstiņriteņu un disku detaļu virsmām. Šāda veida smērvielas optimālajam sastāvam jābūt viskozitātes indeksam 20, kad to sasilda līdz 50 ° C. Frēzēšanas vārpstas komplekta konstrukcijas paredz iespēju virzīt eļļu gultnī caur kolektoru vai tieši uz darba grupu. Turklāt daļai eļļas jāpaliek arī pēc darba sesijas pabeigšanas. Vecais piesārņotais šķidrums tiek aizstāts ar jaunu. Lai vienkāršotu uzpildes procesu modernās iekārtās, cirkulācijas eļļas padeve tiek organizēta vienlaicīgi uz pārnesumkārbu un vārpstu automātiskajā režīmā, kamēr tiek novadīta atkritumu masa.

Papildus eļļas atjaunināšanai nepieciešams uzturēt mehānisma tehnisko stāvokli. Tehniskas un strukturālas problēmas var rasties pārkaršanas, pārmērīgas deformācijas, augstas vibrācijas vai pagriezienu īssavienojuma dēļ. Tipisks vārpstas mezglu remonts kā daļa no ražošanas procesa var būt bojāto daļu, palīgmateriālu nomaiņa vai sēdekļu pārbūve. Piemēram, deformējot vai uzstādot jaunus elementus, dažkārt ir nepieciešama papildu ligzdu vai pašu detaļu korekcija, to asinot, slīpējot, pārlaidot vai veidojot.

SHU ražošana Krievijā

Dažas darbgaldu komplektēšanai nepieciešamās vārpstas sastāvdaļas pašmāju ražotāji ražo savās darbgaldu ražotnēs, paļaujoties uz padomju rūpniecības attīstību un pieredzi. Ar parasto piedziņas vārpstas komplektu izgatavošanu frēzmašīnai vai virpošanas blokiem, kas nav vērsti uz augstas precizitātes apstrādi, praktiski nav problēmu. Tomēr mūsdienu augsto tehnoloģiju elektrovārpstas Krievijā tiek ražotas tikai pa daļām un uz importēto komponentu bāzes. Šie ierobežojumi ir saistīti ne tikai ar progresīvu tehnoloģiju trūkumu šajā jomā, bet arī ar kvalificēta personāla trūkumu, kam jāatrisina inženiertehniskās un ražošanas problēmas.

Secinājums

Vārpsta ir viena no galvenajām dažādu veidu darbgaldu funkcionālajām sastāvdaļām. No tā galveno funkciju kvalitātes ir atkarīga darba operāciju izpildes precizitāte, iekārtu vadības ergonomika un piedziņas mehānisma jaudas potenciāla regulēšanas efektivitāte. Tāpēc, izvēloties virpu, ir tik svarīgi pievērst uzmanību vārpstas komplekta īpašībām. Un tas attiecas ne tikai uz rūpniecisko segmentu, kur tiek veiktas in-line apstrādes darbības. Parastam mājas meistaram, kurš veic vienkāršas darbības garāžā vai lauku mājā, jābūt arī pamatzināšanām par galviņu. Prasmes rīkoties ar vārpstas mehānismu padarīs darbību uzticamāku un mašīnas apkopi ekonomiskāku.