Kääntävä karayksikkö: suorituskykyominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Työstökoneiden kara esitetään yleensä yhtenä käyttömekanismin elementtinä, joka vastaa työkappaleen kiinnittämisestä ja muotoilusta. Samalla sen rajapinta voimalaitoksen, laakeriosan ja yksikön työlaitteiden kanssa on niin tiukka, että voidaan puhua tämän osan koko infrastruktuurista. Tavalla tai toisella karakokoonpanoa (SHU) tulee pitää koneen vastuullisena perusmekanismina, joka välittää vääntömomentin ja ohjaa työstövoimaa.

Tuotekatsaus

Tätä mekanismia kutsutaan myös moottorin karaksi ja se on yksi nykyaikaisten puu- ja metallityöstökoneiden tärkeimmistä kokoonpanoyksiköistä. Suorituskyky ja vielä suuremmassa määrin työkappaleeseen kohdistuvan mekaanisen iskun tarkkuus riippuvat sen ominaisuuksista. Kuten jo todettiin, puhumme kokonaisesta elementtien kompleksista,muodostaen karayksiköiden perustan. Tuet, voitelujärjestelmä, tiivisteet, vääntömomentin välitys ja laakeriosat muodostavat tämän mekanismin perustan. Useimmiten nämä ovat komponentteja, jotka suorittavat tuki- ja aputoimintoja varmistaakseen suuttimen toiminnan leikkaustyökalun muodossa.

On yleisesti hyväksyttyä, että työstökoneiden tehopotentiaali riippuu ensisijaisesti moottorista. Tämä on totta, mutta vain osittain. Esimerkiksi metallinleikkuukoneiden karayksiköissä on oma pyörimistaajuusalue, mikä aiheuttaa rajoittavia olosuhteita leikkausnopeuksille. Mutta on tärkeää ymmärtää, että tämä alue on enemmänkin funktio optimaalisen käsittelynopeuden säätämisestä riittävän korkean tarkkuuden tuella.

Toinen karan avaintoiminto on koneistustyökalun ja joissakin tapauksissa itse työkappaleen suora pito. Tällaiseen kiinnitykseen käytetään erityisiä puristimia ja puristimia, kuten työkalun pidike ja patruunat. Siksi on tärkeää ottaa huomioon karan ominaisuudet valittaessa työkalua varren mittojen mukaan ja määritettäessä koneistusprosessin sallittuja parametreja.

ShU design

Moottorin karan suunnitteluratkaisua kehitettäessä tehtävien suorittajien tulee keskittyä mekanismin dynaamisten ja tärinäkuormien maksimaaliseen vähentämiseen. Tämän työryhmän laadun saavuttaminen vaikuttaa suoraan koneen kestävyyteen ja käsittelyn laatuun. Tästä syystä karakokoonpano on yhä enemmänsuunniteltu itsenäiseksi laitteeksi erillisessä kotelossa, jota kutsutaan päätukiksi.

Seuraavat on otettu suunnittelualgoritmin lähtötiedoista:

• Voima.
• Kiertotarkkuus.
• Nopeus.
• Maksimaalinen lämmitys tukiin.
• Tärinänkestävyys.
• Jäykkyys.

Alkuparametrien perusteella valitaan rakennekaavio, layout-yksityiskohdat ja valmistusmateriaalit. Myös tulevan koneen tyyppi vaikuttaa tiettyjen suunnitteluratkaisujen valintaan. Esimerkiksi korkean tarkkuuden työstölaitteiden karakokoonpanojen suunnittelu perustuu hydrodynaamisten laakereiden sijoitteluun, joka voi varmistaa mekaanisen toiminnan tarkkuuden välillä 0,5 - 2 mikronia. Erityisen nopeille koneille, joissa on sisäinen hiomapää, käytetään erityisiä liukulaakereita, jotka vaativat ilmavoitelun. Tyypillisesti timanttiporaus- ja yleismetallileikkauskoneissa käytetään karan alustan rakentamisen periaatteita, joissa korostetaan korkeiden työstönopeuksien tukemista 600 rpm:stä alkaen. Alhaisia nopeuksia tukevien komponenttien parametrit lasketaan perinteisesti jyrsintä-, revolveri- ja porakoneille. Tässä pätee sääntö, mitä herkempi mekaanisen toiminnan tarkkuus on, sitä suurempi vääntömomentin tulee olla karassa. Monimutkaisessa rouhinnassa ja leikkauksessa käytetään alhaisen kierrosluvun konfiguraatioita.

Karakokoonpanon laskenta

Bjäykkyyttä pidetään suunnittelun tärkeimpänä ominaisuutena. Se ilmaistaan kimmoisten siirtymien indikaattorina käsittelyvyöhykkeellä karan ja sen tukielementtien omasta elastisesta muodonmuutoksesta johtuvan kokonaisvoiman vaikutuksesta. Lujuutta käytetään myös luonnehtimaan raskaasti kuormitettuja kokoonpanoja, ja suurilla kierrosluvuilla päätypuomissa vähimmäisresonanssiarvo, eli korkea tärinänkestävyys, on avaintekijä onnistuneessa käsittelyssä.

Käytännössä kaikki metallinleikkauskoneiden karakokoonpanot lasketaan erikseen leikkaustarkkuudesta. Tämä laskelma suoritetaan laakereille karan pään säteittäisen poistokertoimen perusteella. Sallittu runout-arvo riippuu suunnittelun tarkkuusluokasta, jonka määrittelyssä suunnittelijat lähtevät koneistusprosessin vaatimuksista.

Laakerirenkaan sisäpinnan säteittäisen ulosajon indeksi riippuu sen epäkeskisyydestä ja vierintäelementtien telojen virheistä. Tämä tarkkuusparametri ilmaistaan niin kutsutun vaeltavan lyönnin vaikutuksena. Laakerin hallinnan aikana määritetään niiden vaatimustenmukaisuus asetettujen standardien kanssa, minkä jälkeen, jos poikkeamia havaitaan, tuotteet voidaan lähettää tarkistettavaksi. Toimenpiteistä, joilla parannetaan laakereiden tarkkuutta edelleen karakokoonpanoa varten asennuksen aikana, voidaan erottaa seuraavat:

• Sisärenkaiden ja laakeritappien epäkeskisyydet ovat vastakkaisiin suuntiin.
• Laakerin ulkorenkaiden epäkeskeisyydet jarungon reiät on sijoitettu myös vastakkaisiin suuntiin.
• Taka- ja etuosien laakerien sisärenkaiden epäkeskisyydet asennettaessa ne on pidettävä samassa tasossa.

ShU Performance

Karan tärkeiden teknisten ja fyysisten indikaattoreiden jäykkyyttä ja tarkkuutta ei ole rajoitettu. Tämän mekanismin muista merkittävistä ominaisuuksista on syytä korostaa:

• Tärinänkestävyys. SHU:n kyky tarjota vakaa pyöriminen ilman värähtelyä. Tärinävaikutusta on mahdotonta eliminoida kokonaan, mutta huolellisten suunnittelulaskelmien ansiosta se voidaan minimoida vähentämällä poikittais- ja vääntövärähtelyn lähteiden vaikutusta, kuten työstövyöhykkeen sykkiviä voimia ja koneen vääntömomenttia.
• Nopeus. Karakokoonpanon nopeudelle ominaista, mikä heijastaa optimaalisessa toimintatilassa sallittua kierroslukua minuutissa. Toisin sanoen suurin sallittu pyörimisnopeus, joka määräytyy tuotteen rakenteellisten ja teknisten ominaisuuksien mukaan.
• Lämmityslaakerit. Intensiivinen lämmöntuotto on luonnollinen johdannaistekijä koneistettaessa suurilla nopeuksilla. Koska kuumennus voi johtaa elementin pohjan muodonmuutokseen, tämä indikaattori on laskettava suunnittelun aikana. Kokoonpanon lämpöherkin komponentti on laakeri, jonka muodonmuutos voi haitata karan toimintaa. Valmistajien tulisi vähentää lämpömuodonmuutosprosessejanoudata ulompien laakerirenkaiden sallittua kuumennusta koskevia normeja.
• Kantavuus. Määritetään karan laakereiden suorituskykykertoimella suurimman sallitun staattisen kuormituksen olosuhteissa.
• Kestävyys. Aikailmaisin, joka osoittaa tuotteen käyttötuntien lukumäärän ennen huoltoa. Edellyttäen, että karakokoonpanon aksiaalinen ja radiaalinen jäykkyys ovat tasapainossa, kestävyys voi olla 20 tuhatta tuntia. Pienin vikaantumisaika on kaksi ja viisi tuhatta tuntia, mikä on tyypillistä hiomakoneille ja sisähiomakoneille.

SHU:n valmistusmateriaalit

Materiaalien valinta karan elementtipohjaan on myös tekijä varmistettaessa tietyt laitteiston tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet. Lippaus-, kierre- ja porausyksiköissä painotetaan vääntömomentin vaikutuksilta suojaamista ja esimerkiksi jyrsinkoneen karakokoonpano kootaan taivutusmomenttien vaikutuksesta. Materiaalilla tulee joka tapauksessa olla riittävä kulutuskestävyys sekä käyttöpinnassa että laakeritapissa. Muodon ja mittojen pysyvyys on tuotteen asianmukaisen toiminnan pääedellytys, joka riippuu pitkälti käytetyn materiaalin ominaisuuksista.

Koneissa, joiden tarkkuusluokat ovat H ja P, käytetään karoja, jotka on valmistettu teräslejeeringeistä luokkien 40X, 45, 50. Joissakin tapauksissa suunnittelupäätökset voivat ollavaativat ja erityistä metallin jalostusta kovettamalla induktiolämpövaikutuksella. Yleensä tuotteiden karkaisu karkaisulla levitetään suorituspintoihin ja laakeritappeihin osan kriittisimmiksi osiksi.

Monimutkaisiin elementteihin, joissa on kartiomaisia reikiä, uria, laippoja ja porrastettuja siirtymiä, käytetään tilavuuskarkaistua terästä. Tämä käsittelytekniikka on sallittu vain työkappaleille, joista on tarkoitus valmistaa koneen karakokoonpanojen etuosat myöhemmällä hiiletyksellä. Tässä tapauksessa käytetään teräksiä 40XGR ja 50X.

Tarkkuusluokkien A ja B laitteiden mukana toimitetaan karat, jotka on valmistettu teräslajeista 18KhGT ja 40KhFA, nitrattu. Typpikäsittelyprosessia tarvitaan osan kovuuden lisäämiseksi sekä alkuperäisen muodon ja mittojen säilyttämiseksi. Lisääntyvä lujuus ja rakenteellinen vakaus on edellytys karalle, jota käytetään nestekitkaisissa järjestelmissä.

Valvomon yksinkertaistetussa ulkoasussa materiaalivaatimukset eivät ole niin korkeat. Yksinkertaisen muotoisia elementtejä voidaan valmistaa teräslajeista 20Kh, 12KhNZA ja 18KhGT, mutta myös tässä tapauksessa aihiot alistetaan alustavasti karkaisulle, hiilelle ja karkaisulle.

ShU-rakennemallit

Suurin osa nykyaikaisissa työstökoneissa käytetyistä karamekanismeista on kaksilaakeroitu. Tämä kokoonpano on optimaalinen laitteiden optimoinnin ja teknisen organisaation mukavuuden kann alta.tuotantoprosessi. Suuret yritykset käyttävät kuitenkin myös malleja, joilla on lisätukea kolmannesta pilarista.

Laakerien sijoituskokoonpanot ovat myös moniselitteisiä toteutusmenetelmien suhteen. Nykyään trendit ovat siirtäneet kriittisiä säätelytoimintoja päätyalueelle, mikä vähentää lämpövaikutuksia. Yksinkertaisissa karakokoonpanon malleissa käytetään rullalaakereita, mikä myös minimoi lämmönmuodostuksen aiheuttaman muodonmuutosriskin ja lisää säädön tehokkuutta. Samanaikaisesti jäykkyyden lisääntymisen ja pyörimistarkkuuden lisääntymisen ohella tällaisilla mekanismeilla on haittapuoli nopeuden laskun muodossa. Siksi tämä kokoonpano sopii parhaiten pieninopeuksisille sorveille.

Hidasopeuksiset hiomayksiköt on myös varustettu rullalaakereilla etutukiosassa ja takapuolella on kaksisuuntaiset kulmikkaat kosketuselementit. Erityisesti näin karayksiköt toteutetaan pyöreä- ja sisähiomakoneiden malleissa. Yksikön toiminnallisen järjestelmän yksinkertaistamiseksi kartiorullalaakerit mahdollistavat myös. Tällainen ratkaisu jyrsintäyksiköiden os alta eliminoi tarpeen sisällyttää aksiaalilaakeriryhmää. Tämän seurauksena optimaalinen jäykkyysmarginaali säilyy, mutta sen myötä lämmöntuoton ongelmat rajoitetulla vääntömomentilla eivät katoa mihinkään.

Tuotteen laadunvalvonta

Päätelineen asennuksen jälkeen laakeriryhmän välys-esijännitys tarkistetaan. Tämä operaatioon tarpeen arvioida mekanismin valmiutta täysimittaiseen työmäärään. Tarkastus suoritetaan lataamalla laitteeseen tunkki ja dynamometri. Mittaukset tehdään suoraan osoitinlaitteilla, mukaan lukien mittapäät, anturit, mikrokaattorit jne. Mittauslaite asennetaan päätetukeen mahdollisimman lähelle etulaakeria. Kiinnitettäessä askelkuorman muutosta muodostetaan kaavio karan pään siirtymistä.

Kääntyvän karakokoonpanon ja tukielementtien jäykkyyttä ohjataan kaksipistemittausmenetelmällä. Ensin asetetaan kaksi ohjauspistettä kuormituskäyrän lineaariselle osalle. Lisäksi jokaiselle riville tallennetaan muodonmuutostiedot, jonka jälkeen suoritetaan vertailu. Vakioindikaattoreina voidaan käyttää sekä suunnitteluarvoja että lukuja koneen yleisistä teknisistä vaatimuksista. Lisäksi testien tuloksena saadut monimutkaiset vertailutiedot on esitettävä aritmeettisten keskiarvojen muodossa. Samalla tavalla aksiaali- ja radiaalikuormien mittaukset suoritetaan kiinnittämällä laakereiden väliin muodostuvat rakot.

Jos havaitaan poikkeamia standardiarvoista, välys-esijännitystä säädetään. Kun huolletaan sorvin karakokoonpanoja tällaisiin tehtäviin, käytetään lämmitystukien tekniikkaa. Lämpömittarien ja termoparien lämpö altistusolosuhteissa tietyllä alueella mutterit kiristetään ja säädetään.

SHU-mekanismin tiivisteet

Päätelineen koostumus sisältää jaerikoistiivisteet, jotka lisäävät mekanismin eristys- ja tiivistysominaisuuksia. Mitä varten se on? Koska sorvin työnkulkuun liittyy suurien määrien hienojätteen vapautuminen voiteluolosuhteissa, toiminnallisten osien tukkeutuminen on yleistä. Vastaavasti karakokoonpanoa koottaessa on varustettava laitteet, jotka suojaavat työelementtejä pölyltä, li alta ja kosteudelta. Sitä varten tiiviste on tarkoitettu. Yleensä tämä on kulutustavara renkaan muodossa, joka on asennettu karaan keskityshihnalla. Mekanismin toiminnan aikana sen säännöllinen vaihtaminen tai asennon säätäminen on tarpeen. Lisääntyneen ulkoisen saastumisen olosuhteissa voidaan käyttää lisäksi suojaavaa liukurengasta. Jos kone käy keskinopeuksilla tai hitailla nopeuksilla, huulitiiviste on myös kiinnitettävä.

SHU-huolto

Henkilökunnan päätehtävä päätetuen käytön aikana on valvoa sen osien voitelua. Tämä tehdään yleensä ruiskuttamalla pyörivien hammaspyörien, juoksupyörien ja levykomponenttien pinnoille. Tämän tyyppisen voiteluaineen optimaalisen koostumuksen viskositeettiindeksin tulisi olla 20, kun se kuumennetaan 50 ° C:seen. Jyrsinkarakokoonpanon rakenteet mahdollistavat öljyn ohjaamisen laakeriin keräimen kautta tai suoraan työryhmään. Lisäksi osan öljystä tulisi jäädä myös työskentelyn päätyttyä. Vanha saastunut neste korvataan uudella. Täyttöprosessin yksinkertaistamiseksi nykyaikaisissa koneissa kiertoöljyn syöttö järjestetään samanaikaisesti vaihteistoon ja karaan automaattitilassa, kun jätemassaa tyhjennetään.

Öljyn päivityksen lisäksi on tarpeen ylläpitää mekanismin teknistä kuntoa. Teknisiä ja rakenteellisia ongelmia voi syntyä ylikuumenemisen, liiallisen muodonmuutoksen, voimakkaan tärinän tai käännösten välisen oikosulun vuoksi. Tyypillinen karakokoonpanojen korjaus osana valmistusprosessia voi olla vaurioituneiden osien, kulutusosien vaihtaminen tai istuinten uusiminen. Esimerkiksi muotoaan muuttaessa tai uusia elementtejä asennettaessa vaaditaan joskus lisäkorjauksia hylsyissä tai itse osissa teroittamalla, hiomalla, läpäisemällä tai rakentamalla.

SHU:n tuotanto Venäjällä

Jotkut työstökoneiden valmistukseen tarvittavista karakomponenteista ovat kotimaisten valmistajien valmistamia omissa työstökoneissaan Neuvostoliiton teollisuuden kehitykseen ja kokemukseen tukeutuen. Perinteisten jyrsinkoneen käyttökarakokoonpanojen tai sorvausyksiköiden valmistuksessa ei käytännössä ole ongelmia, jotka eivät ole keskittyneet erittäin tarkkaan koneistukseen. Nykyaikaisia korkean teknologian sähkökaroja valmistetaan kuitenkin Venäjällä vain osissa ja tuontikomponenttien perusteella. Nämä rajoitukset eivät liity ainoastaan edistyneen teknologian puutteeseen tällä alalla, vaan myös pulaan pätevästä henkilöstöstä, jonka on ratkaistava suunnittelu- ja tuotantoongelmia.

Johtopäätös

Kara on yksi erityyppisten työstökoneiden keskeisistä toiminnallisista osista. Työtoimintojen suorittamisen tarkkuus, laitteiden ohjauksen ergonomia ja käyttömekanismin tehopotentiaalin säätelyn tehokkuus riippuvat sen päätoimintojen laadusta. Siksi on niin tärkeää kiinnittää huomiota sorvin karakokoonpanon ominaisuuksiin sitä valittaessa. Ja tämä ei koske vain teollisuussegmenttiä, jossa suoritetaan in-line-koneistuksia. Tavallisella kodin isännällä, joka tekee yksinkertaisia toimintoja autotallissa tai maalaistalossa, tulisi myös olla perustiedot päätykappaleesta. Karamekanismin käsittelytaidot tekevät käytöstä luotettavampaa ja koneen ylläpidosta taloudellisempaa.