Прынцып працы шпіндзельнага інструмента - аслабленне і заціск у апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ
Анатацыя: У гэтым артыкуле падрабязна разглядаюцца асноўная структура і прынцып працы механізму аслаблення і заціску шпіндзеля ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ, у тым ліку склад розных кампанентаў, працоўны працэс і ключавыя параметры. Яго мэта — глыбока прааналізаваць унутраны механізм гэтай важнай функцыі, даць тэарэтычныя даведкі адпаведнаму тэхнічнаму персаналу, дапамагчы ім лепш зразумець і абслугоўваць шпіндзельную сістэму апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ, а таксама забяспечыць высокую эфектыўнасць і дакладнасць працэсу апрацоўкі.
I. Уводзіны
Функцыя аслаблення і заціску інструмента шпіндзеля ў апрацоўчых цэнтрах з'яўляецца важнай асновай для аўтаматызаванай апрацоўкі на апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ. Нягледзячы на пэўныя адрозненні ў структуры і прынцыпе працы розных мадэляў, асноўная структура падобная. Паглыбленае даследаванне прынцыпу працы мае вялікае значэнне для паляпшэння прадукцыйнасці апрацоўчых цэнтраў, забеспячэння якасці апрацоўкі і аптымізацыі тэхнічнага абслугоўвання абсталявання.
II. Асноўная структура
Механізм аслаблення і заціску шпіндзеля ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ ў асноўным складаецца з наступных кампанентаў:
- Шпілька: усталяваная ў хваставой частцы канічнага хваставіка інструмента, яна з'яўляецца ключавым злучальным кампанентам для цягі, які зацягвае інструмент. Яна ўзаемадзейнічае са сталёвымі шарыкамі ў галоўцы цягі для дасягнення пазіцыянавання і заціску інструмента.
- Цягавая штанга: праз узаемадзеянне са шпількай з дапамогай сталёвых шарыкаў яна перадае сілы расцяжэння і цягі для рэалізацыі заціскных і разрыхляльных дзеянняў інструмента. Яе рух кантралюецца поршнем і спружынамі.
- Шків: звычайна служыць прамежкавым кампанентам для перадачы магутнасці ў механізме разгладжэння і заціску шпіндзеля, ён можа быць задзейнічаны ў перадаткавых звёнах, якія прыводзяць у рух звязаныя кампаненты. Напрыклад, ён можа быць падлучаны да гідраўлічнай сістэмы або іншых прывадных прылад для прывядзення ў рух такіх кампанентаў, як поршань.
- Спружына Бельвіля: складаецца з некалькіх пар спружынных лістоў і з'яўляецца ключавым кампанентам для стварэння сілы нацяжэння інструмента. Яе магутная сіла пругкасці забяспечвае стабільную фіксацыю інструмента ў канічным адтуліне шпіндзеля падчас працэсу апрацоўкі, гарантуючы дакладнасць апрацоўкі.
- Контргайка: выкарыстоўваецца для фіксацыі такіх кампанентаў, як спружына Бельвіля, каб прадухіліць іх расхістванне падчас працоўнага працэсу і забяспечыць стабільнасць і надзейнасць усяго механізму адкручвання і заціску інструмента.
- Рэгулявальная пракладка: Шліфавальная пракладка дазваляе дакладна кантраляваць стан кантакту паміж цягай і шпількай у канцы ходу поршня, забяспечваючы плаўнае адкручванне і закручванне інструмента. Гэта адыгрывае вырашальную ролю ў дакладнай рэгуляванні ўсяго механізму адкручвання і заціску інструмента.
- Спружына: Яна гуляе ролю ў працэсе адкручвання інструмента і спрыяе руху поршня. Напрыклад, калі поршань рухаецца ўніз, каб націснуць на цягу для аслаблення інструмента, спружына стварае пэўную сілу пругкасці, каб забяспечыць плаўнасць і надзейнасць дзеяння.
- Поршань: гэта прывадны кампанент механізму паслаблення і заціску інструмента. Прыведзены ў рух гідраўлічным ціскам, ён рухаецца ўверх і ўніз, а затым прыводзіць у рух цягу для заціску і паслаблення інструмента. Дакладны кантроль яго ходу і цягі мае вырашальнае значэнне для ўсяго працэсу паслаблення і заціску інструмента.
- Канцавыя выключальнікі 9 і 10: Яны выкарыстоўваюцца адпаведна для падачы сігналаў на заціск і паслабленне інструмента. Гэтыя сігналы паступаюць назад у сістэму ЧПУ, каб сістэма магла дакладна кантраляваць працэс апрацоўкі, забяспечваць скаардынаваны ход кожнага працэсу і пазбягаць аварый пры апрацоўцы, выкліканых няправільнай ацэнкай стану заціску інструмента.
- Шків: Падобна шківу, згаданаму ў пункце 3 вышэй, ён разам удзельнічае ў сістэме перадачы, каб забяспечыць стабільную перадачу магутнасці і дазволіць усім кампанентам механізму разрыхлення і заціску інструмента працаваць сумесна ў адпаведнасці з зададзенай праграмай.
- Тарцавая вечка: Яна абараняе і герметызуе ўнутраную структуру шпіндзеля, прадухіляючы трапленне ўнутр такіх прымешак, як пыл і стружка, і іх уплыў на нармальную працу механізму адкручвання і заціску інструмента. Адначасова яна забяспечвае адносна стабільнае працоўнае асяроддзе для ўнутраных кампанентаў.
- Рэгулявальны шруба: яго можна выкарыстоўваць для дакладнай рэгулявання становішча або зазораў некаторых кампанентаў, каб яшчэ больш аптымізаваць прадукцыйнасць механізму разрыхлення і заціску інструмента і забяспечыць падтрыманне высокадакладнага працоўнага стану падчас працяглага выкарыстання.
III. Прынцып працы
(I) Працэс заціску інструмента
Калі апрацоўчы цэнтр знаходзіцца ў нармальным стане апрацоўкі, ціск гідраўлічнага алею ў верхнім канцы поршня 8 адсутнічае. У гэты час вінтавая спружына 7 знаходзіцца ў натуральным расцягнутым стане, і яе пругкая сіла прымушае поршань 8 рухацца ўверх у пэўнае становішча. Тым часам пэўную ролю адыгрывае і тарэльвілевая спружына 4. Дзякуючы сваім пругкім характарыстыкам, тарэльвілевая спружына 4 штурхае цягу 2 уверх, так што 4 сталёвыя шарыкі ў галоўцы цягі 2 уваходзяць у кальцавую канаўку ў хвасце цягі 1 хваставіка інструмента. Пры ўбудаванні сталёвых шарыкаў сіла нацяжэння тарэльвілевай спружыны 4 перадаецца на цягу 1 праз цягу 2 і сталёвыя шарыкі, тым самым шчыльна ўтрымліваючы хваставік інструмента і забяспечваючы дакладнае пазіцыянаванне і трывалую фіксацыю інструмента ў канічнай адтуліне шпіндзеля. Гэты метад заціску выкарыстоўвае магутную пругкую патэнцыяльную энергію спружыны Бельвіля і можа забяспечыць дастатковую сілу нацяжэння, каб інструмент не аслабляўся пад дзеяннем хуткаснага кручэння і сіл рэзання, гарантуючы дакладнасць і стабільнасць апрацоўкі.
(II) Працэс адкручвання інструмента
Калі неабходна змяніць інструмент, гідраўлічная сістэма актывуецца, і гідраўлічны алей паступае ў ніжні канец поршня 8, ствараючы цягу ўверх. Пад дзеяннем гідраўлічнай цягі поршань 8 пераадольвае сілу пругкасці спіральнай спружыны 7 і пачынае рухацца ўніз. Рух поршня 8 уніз штурхае цягу 2, каб яна сінхронна рухалася ўніз. Па меры руху цягі 2 уніз сталёвыя шарыкі вызваляюцца ад кальцавой пазы ў хвасце цягі 1 хваставіка інструмента і ўваходзяць у кальцавую пазу ў верхняй частцы задняй канічнай адтуліны шпіндзеля. У гэты час сталёвыя шарыкі больш не аказваюць стрымліваючага ўздзеяння на цягу 1, і інструмент аслабляецца. Калі маніпулятар выцягвае хваставік інструмента са шпіндзеля, сціснутае паветра выдзімаецца праз цэнтральныя адтуліны поршня і цягі, каб ачысціць ад прымешак, такіх як стружка і пыл, канічную адтуліну шпіндзеля, рыхтуючы інструмент да наступнай усталёўкі.
(III) Роля канцавых выключальнікаў
Канцавыя выключальнікі 9 і 10 адыгрываюць вырашальную ролю ў зваротнай сувязі па сігнале на працягу ўсяго працэсу паслаблення і заціску інструмента. Калі інструмент замацаваны, змена становішча адпаведных кампанентаў актывуе канцавы выключальнік 9, і канцавы выключальнік 9 неадкладна пасылае сігнал заціску інструмента ў сістэму ЧПУ. Пасля атрымання гэтага сігналу сістэма ЧПУ пацвярджае, што інструмент знаходзіцца ў стабільным стане заціску, і можа пачаць наступныя аперацыі апрацоўкі, такія як паварот шпіндзеля і падача інструмента. Аналагічна, калі дзеянне паслаблення інструмента завершана, спрацоўвае канцавы выключальнік 10 і пасылае сігнал паслаблення інструмента ў сістэму ЧПУ. У гэты час сістэма ЧПУ можа кіраваць маніпулятарам для выканання аперацыі змены інструмента, каб забяспечыць аўтаматызацыю і дакладнасць усяго працэсу змены інструмента.
(IV) Ключавыя параметры і пункты праектавання
- Сіла нацяжэння: Апрацоўчы цэнтр з ЧПУ выкарыстоўвае ў агульнай складанасці 34 пары (68 штук) спружын Бельвіля, якія могуць ствараць магутную сілу нацяжэння. У нармальных умовах сіла нацяжэння для зацягвання інструмента складае 10 кН і можа дасягаць максімуму 13 кН. Такая канструкцыя сілы нацяжэння дастатковая, каб справіцца з рознымі сіламі рэзання і цэнтрабежнымі сіламі, якія дзейнічаюць на інструмент падчас працэсу апрацоўкі, забяспечваючы стабільную фіксацыю інструмента ў канічным адтуліне шпіндзеля, прадухіляючы зрушэнне або падзенне інструмента падчас працэсу апрацоўкі і тым самым гарантуючы дакладнасць апрацоўкі і якасць паверхні.
- Ход поршня: пры змене інструмента ход поршня 8 складае 12 мм. Падчас гэтага ходу ў 12 мм рух поршня падзелены на два этапы. Спачатку, пасля таго, як поршань прасунецца прыкладна на 4 мм, ён пачынае штурхаць цягу 2, пакуль сталёвыя шарыкі не ўвойдуць у кальцавую канаўку Φ37 мм у верхняй частцы канічнай адтуліны шпіндзеля. У гэты час інструмент пачынае аслабляць. Пасля гэтага цяга працягвае апускацца, пакуль паверхня «а» цягі не дакранецца да верхняй часткі шпількі, цалкам выштурхоўваючы інструмент з канічнай адтуліны шпіндзеля, каб маніпулятар мог плаўна выняць інструмент. Дзякуючы дакладнаму кантролю ходу поршня, дзеянні па аслабленні і заціску інструмента могуць выконвацца дакладна, пазбягаючы такіх праблем, як недастатковы або празмерны ход, якія могуць прывесці да няшчыльнага заціску або немагчымасці аслаблення інструмента.
- Кантактныя напружанні і патрабаванні да матэрыялаў: Паколькі 4 сталёвыя шарыкі, канічная паверхня сцяжнога штыфта, паверхня адтуліны шпіндзеля і адтуліны, дзе размешчаны сталёвыя шарыкі, падчас працоўнага працэсу падвяргаюцца значнай кантактнай нагрузцы, да матэрыялаў і цвёрдасці паверхні гэтых дэталяў прад'яўляюцца высокія патрабаванні. Каб забяспечыць стабільнасць сілы, якая ўздзейнічае на сталёвыя шарыкі, неабходна строга пераканацца, што адтуліны, дзе размешчаны 4 сталёвыя шарыкі, знаходзяцца ў адной плоскасці. Звычайна гэтыя ключавыя дэталі вырабляюцца з высокатрывалых, высокацвёрдых і зносаўстойлівых матэрыялаў і праходзяць дакладную апрацоўку і тэрмічную апрацоўку для павышэння цвёрдасці і зносаўстойлівасці паверхні, што забяспечвае добры працоўны стан кантактных паверхняў розных кампанентаў пры працяглым і частым выкарыстанні, памяншае знос і дэфармацыю, а таксама падаўжае тэрмін службы механізму разрыхлення і заціску інструмента.
IV. Заключэнне
Асноўная структура і прынцып працы механізму паслаблення і заціску шпіндзеля ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ ўтвараюць складаную і вытанчаную сістэму. Кожны кампанент узаемадзейнічае і цесна каардынуе свае дзеянні адзін з адным. Дзякуючы дакладнай механічнай канструкцыі і вынаходлівым механічным канструкцыям дасягаецца хуткае і дакладнае зацісканне і паслабленне інструментаў, што забяспечвае магутную гарантыю эфектыўнай і аўтаматызаванай апрацоўкі на апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ. Глыбокае разуменне прынцыпу працы і ключавых тэхнічных момантаў мае вялікае значэнне для праектавання, вытворчасці, выкарыстання і абслугоўвання апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ. У будучыні, з пастаянным развіццём тэхналогіі апрацоўкі з ЧПУ, механізм паслаблення і заціску шпіндзеля таксама будзе пастаянна аптымізаваны і ўдасканальвацца, рухаючыся ў бок больш высокай дакладнасці, большай хуткасці і больш надзейнай працы, каб задаволіць растучыя патрабаванні высокатэхналагічнай вытворчай прамысловасці.