С оглед на нагряването на шпиндела, високия шум, намалената прецизност и нестабилната работа в хоризонталния обработващ център, чрез откриване, разглобяване и поддръжка, ние се запознаваме със структурата на шпиндела, преглеждаме и подреждаме процеса на поддръжка, обобщаваме набор от методи за разглобяване, инсталиране, откриване и регулиране на шпиндела, възстановяваме точността на шпиндела и предоставяме надеждна справка за поддръжката на подобни шпиндели в бъдеще.
1. Въведение Шпинделът на определен обработващ център има отопление, лоша точност и висок шум, което не може да отговори на съответните изисквания на производствения процес. Преди поддръжка аксиалното биене на шпиндела е 0,02 mm, радиалното кръгово биене на шпиндела е 0,02 mm в близкия край, а биенето на 300 mm от близкия край е 0,05 mm. За да възстановите точността на шпиндела, шпинделът трябва да бъде разглобен, проверен един по един, износените лагери да бъдат сменени и сглобени отново, а точността да бъде отстранена и възстановена. Понастоящем няма специални инструменти за разглобяване и монтаж и платформи за поддръжка и проверка за поддръжка на шпиндела, а качеството на поддръжката е трудно да се гарантира. Ако демонтажът, монтажът и настройката са неправилни, шпинделът ще бъде ремонтиран два пъти за кратък период от време, което сериозно ще повлияе на използването на оборудването и ефективността на обработката.
Чрез справка с ръководството за машинния инструмент, внимателно наблюдение на диаграмата на структурата на шпиндела, внимателно анализиране и разбиране на вътрешната структура на шпиндела, формулиране и прилагане на план за поддръжка, прецизиране на процеса на поддръжка, формиране на набор от идеи за поддръжка за разглобяване, инсталиране, тестване и регулиране на шпиндела и завършване на поддръжката на шпиндела с високо качество.
2. Въведение в компонентите на обработващия център 2.1 Шпинделна кутия
Шпинделната кутия е монтирана в средата на рамката на колоната с двойна-колона. Шпинделът се движи нагоре и надолу (ос Y) от два линейни търкалящи се водача и двойка сачмени винтове. Серво моторът, монтиран в горния край на сачмено-винтовата двойка, има спирачка за-изключване на захранването за спиране-изключване. Двигателят на шпиндела е монтиран зад кутията на шпиндела, а устройството за освобождаване на инструмента на шпиндела и устройството за продухване на конусен отвор на шпиндела също са монтирани зад кутията на шпиндела, като се движат нагоре и надолу с кутията на шпиндела. Точното спиране на шпиндела се постига от енкодера, носен от двигателя на шпиндела. Движението нагоре и надолу на шпинделната кутия приема система за хидравличен баланс. Балансиращият хидравличен цилиндър и акумулаторът се използват за завършване на баланса нагоре и надолу на шпинделната кутия, за да се подобри точността на движение на оста Y и да се намали натоварването на сервомотора на оста Y. Стегнатостта на ремъка на шпиндела се постига чрез регулиране на монтажната плоча на двигателя с регулиращ винт [1].
2.2 Монтаж на шпиндела
Шпинделният възел се състои от шпиндел, преден лагерен възел на шпиндела, заден лагерен възел на шпиндела, устройство за разтоварване на ремъка на шпиндела, устройство за теглене на шпиндела (затягане на инструмента) и опорна втулка на шпиндела.
Шпинделният възел е монтиран в опорната втулка на шпиндела и е фиксиран към кутията на шпиндела чрез винтове през края на фланеца на опорната втулка на шпиндела. Конусът на конусния отвор на шпиндела е 7:24. Шпинделният възел е фино обработен и специално сглобен. Предните и задните лагерни възли на шпиндела са маркирани. Когато разглобявате и монтирате, обърнете внимание на позицията на маркировката, за да избегнете повлияване на точността. Успоредността на вътрешните и външните дистанционни елементи на предните и задните лагери на шпинделния възел трябва да бъде по-малка или равна на 0,003 mm, а плоскостта на вътрешните и външните дистанционни елементи трябва да бъде по-малка или равна на 0,002 mm, за да се осигури предварително натоварване на шпинделния лагерен възел и точността на системата на вала. Крайната страна на опорната втулка на шпиндела и крайната повърхност на инсталацията на кутията на шпиндела се остъргват и шлифоват, за да се гарантира, че оста на шпиндела е успоредна на оста Z и перпендикулярна на оста X.
2.3 Теглич на шпиндела и устройство за освобождаване на инструмента
Тегличът на вретеното се състои от 72 дискови пружинни плочи. Еластичните нокти в края на теглича захващат щифта за изтегляне на дръжката на инструмента в конусния отвор на шпиндела. Силата на затягане е около 17800N. Силата на затягане на инструмента се регулира от гайката в задния край на теглича на шпиндела. Хидравличният цилиндър, монтиран в задния край на шпинделната група, избутва теглича на шпиндела напред, за да освободи инструмента. Позицията на освобождаването на инструмента на теглича на шпиндела се регулира от външната резба на хидравличния цилиндър и се заключва от регулиращата гайка. Позициите на затягане и освобождаване на шпинделния инструмент се приемат и изпращат обратно от два превключвателя за близост. Забележка: Когато шпинделът на машинния инструмент е включен, инструментът или дръжката на инструмента трябва първо да се захванат в конусния отвор на шпиндела и след това шпинделът да се включи. Лагерите на предната и задната група на шпиндела и опорните лагери за разтоварване са смазани с грес. Въздухът за почистване на конусния отвор на шпиндела се вдухва в конусния отвор на шпиндела от централния отвор на свързващия прът на шпиндела през въздушната тръба от пневматичната система [2].
2.4 Устройство за охлаждане на инструмента на шпиндела
Охладителната система изпраща охлаждащия въздух към охлаждащата дюза в предния край на шпиндела през 5-посочните отвори за охлаждане на опорната втулка на шпиндела, за да охлади инструмента.
2.5 Шпинделна група с вътрешно охлаждане (смазване на шпинделни лагери)
Лагерите на шпиндела на вътрешно охлажданата шпинделна група са смазани с грес, а шпинделът има външно циркулационно охлаждане. Опашката на шпиндела се захранва с охлаждаща течност и сгъстен въздух през въртящо се съединение.
2.6 Робот
Смяната на инструмента между шпинделния инструмент и магазина за инструменти се извършва от робот с двойни -ногти. По време на обработката магазинът за инструменти предварително -избира следващия инструмент за обработка и завърта държача на инструмента (инструмента) на 90 градуса, за да го позиционира, изчаквайки командата за смяна на инструмента. Когато програмата приключи, всяка координатна ос се връща в позицията за смяна на инструмента и шпинделът спира едновременно. Когато се даде команда за смяна на инструмента, вратата за смяна на инструмента се отваря и манипулаторът се изпъва, за да хване инструмента; след като инструментът е здраво захванат от щипката, хидравличният цилиндър за освобождаване на инструмента на шпиндела се активира, за да освободи механизма за издърпване на инструмента на шпиндела и отворът за конус на шпиндела се почиства и продухва; след завършване на освобождаването на инструмента, манипулаторът вмъква и изважда хидравличния цилиндър на инструмента, за да извади инструмента от конусния отвор на шпиндела и конусния отвор на втулката на инструмента, а хидравличният люлеещ се цилиндър завърта манипулатора на 180 градуса, за да смени инструмента; след като инструментът е на място, манипулаторът вмъква и изважда хидравличния цилиндър на инструмента, за да вкара отново сменения инструмент в конусния отвор на шпиндела или конусния отвор на втулката на инструмента на библиотеката с инструменти, и конусният отвор на шпиндела издухва въздуха, хидравличният цилиндър за освобождаване на инструмента на шпиндела се нулира и механизмът за издърпване на инструмента на шпиндела повторно -затяга инструмента в конусния отвор на шпиндела през дисковата пружина; накрая, манипулаторът се прибира, вратата за смяна на инструмента се затваря и действието за смяна на инструмента е завършено [3].
III. Методи и мерки за отстраняване на прецизни повреди на шпиндела 3.1 План за поддръжка на шпиндела
Преди поддръжка проверете и разглобете, отстранете винтовете на капака на предния край на шпиндела и свалете капака. Отстранете задния край на буталото за разхлабване на шпиндела и тръбопроводите за масло и въздух, свързани с него, източете хидравличното масло в тръбопровода и увийте отвора на тръбата, за да предотвратите навлизането на прах и отломки в тръбата. Отстранете съединителя, свързващ шпиндела и скоростната кутия, за да отделите шпиндела от скоростната кутия. Отстранете кръглата гайка за регулиране на теглича в задния край на шпиндела и направете запис за справка по време на монтажа. Отстранете дърпащия прът от задния край на шпиндела чрез почукване напред и извадете дисковата пружина. Издърпайте втулката на шпиндела. Отстранете втулката за аксиално позициониране в задния край на шпиндела. Издърпайте шпиндела наляво и го преместете. Докато дърпате шпиндела за преместване, свалете радиалния цилиндричен ролков лагер чрез почукване. Отстранете регулиращия пръстен и след това отстранете последователно фиксиращите винтове на фиксиращата гайка и предната лагерна група.
Почистете разглобения шпиндел, тегличния прът и други тънки части, нанесете масло за защита и ги поставете вертикално, за да предотвратите огъване и деформация. След това разглобете и почистете останалите части и ги съхранявайте правилно. Наблюдавайте повече по време на разглобяването на шпиндела, обърнете внимание на някои оригинални показатели за сглобяване и направете съответните маркировки и се опитайте да намерите точката на повреда.
Преди монтажа всички части трябва да бъдат стриктно почистени и трябва да се обърне внимание на добавянето на подходящо количество грес към лагерите предварително по време на монтажа. Последователността на сглобяване е обърната в съответствие с горната последователност на разглобяване. Накрая шпинделният възел се отстранява, инсталира и тества без натоварване.
3.2 Разглобяване на шпиндела
1) Проверете шпиндела преди разглобяване. Проверете работата на шпиндела на място. Когато скоростта на шпиндела е 1000 об/мин, има очевиден необичаен звук в задния край на шпиндела. Шпинделът спира, държачът на магнитния измервателен уред се адсорбира върху работната маса и оста Y се премества надолу в същото време. Контактът на циферблатния индикатор с точност до 0,01 mm се притиска върху външната повърхност на шпиндела. Използвайте зъбното колело, за да преместите оста X и да намерите най-високата точка. Контактът на циферблатния индикатор се натиска в най-високата точка на външната повърхност на шпиндела, което е горната позиция на образуващата. Шпинделът се завърта ръчно, за да се завърти на един кръг. Стрелката на индикатора на циферблата отклонява две решетки, което е 0,02 mm; като използвате същия метод, натиснете контакта на индикатора за циферблата върху крайната страна на пръта на сърцевината на шпиндела, преместете оста Z, натиснете измервателния уред и след като измервателният уред се нулира, завъртете ръчно шпиндела. Стрелката на индикатора на циферблата отклонява две решетки, т.е. аксиалното движение на шпиндела е 0,02 mm. Отворете предния край на капака на шпиндела и проверете. Всичко е нормално и не се откриват лагери. Преместете оста Y до най-долния край, за да видите вътрешната трансмисионна структура на шпинделната кутия. В горния край на шпинделната кутия има 3 черни гумени тръби отляво надясно. Двете отляво са маслени тръби, свързващи устройството за охлаждане на шпиндела. Отворете съединението на тръбата за масло и не се вижда масло да тече в тръбата за масло. Следвайте маслената тръба и открийте, че тези две маслени тръби са циркулиращи маслени тръби на хладилника на шпиндела, а другата гумена тръба е тръба за охлаждаща течност.
При проверка на работното състояние на хладилника се установи, че захранването на хладилника е нормално. По-нататъшното наблюдение на таблото на дисплея показа, че помпата на хладилника не работи, а хладилното устройство не работи. Отворете задния капак на хладилника и наблюдавайте дали лопатките на вентилатора на двигателя на охлаждащата помпа не се въртят и охлаждащият вентилатор не се върти. Използвайте мултицет, за да измерите предпазителите на стъклената тръба на трите вериги, всички от които са непокътнати. Използвайте отвертка, за да натиснете със сила левия контактор и установете, че охлаждащият мотор се върти. Въпреки това, когато отвертката бъде извадена, контактите на контактора се нулират и охлаждащият мотор спира. Използвайте същия метод, за да натиснете със сила десния контактор и установете, че охлаждащият вентилатор на хладилника работи. Когато налягането спре, контактите на контактора се нулират и охлаждащият вентилатор спира да работи. След горните операции се установи, че има проблем с управляващата верига на хладилника. Допълнителна проверка разкри, че има проблем с контролна платка в долния ляв ъгъл. След смяна на платката със същата спецификация, хладилникът работи нормално и хладилното устройство на шпиндела циркулира нормално.
Когато скоростта на шпиндела беше 1000 об/мин, той беше неактивен за 30 минути и необичайният шум все още съществуваше. Когато скоростта беше променена на 800r/min, шумът стана по-силен. Цялостният анализ показа, че е необходимо да се разглоби шпинделният възел, да се сменят лагерите и предварително-да се затегнат лагерите [4].
2) Отстранете периферната предпазна плоча на кутията на шпиндела и периферните тръбопроводи за масло и газ и линии на шпиндела. Спрете машинния инструмент в позиция, удобна за разглобяване на шпиндела, натиснете бутона за аварийно спиране и изключете основното захранване, разглобете преградата или щита на кутията на шпиндела и други периферни аксесоари, които възпрепятстват разглобяването, маркирайте тръбопроводите за нефт и газ и позициите на превключвателя за откриване при хващане и освобождаване на инструмента и след това ги отстранете. Отстранете хидравличния цилиндър за освобождаване на инструмента, за да разкриете капака на задния край на шпиндела.
3) Разхлабете ремъка на шайбата на шпиндела. Разхлабете фиксиращите болтове на двигателя на шпиндела, разхлабете ремъка, така че шайбата да може да се отдели от ремъка, след това разхлабете заключващите винтове на крайната страна на конусния отвор на шпиндела, поставете алуминиев прът в задния край на шпиндела, за да избиете шпиндела, и шпинделът се разглобява.
3.3 Демонтаж на шпиндела
Структурата на шпиндела е показана на фигура 1. Свалете задния капак, развийте гайката, извадете тласкащия прът от предния край, извадете дисковата пружина от задния край, проверете и почистете го и го подредете.
Фигура 1 Структура на шпиндела
1-Осна сърцевина 2-Преден краен капак 3-Седалка на ос 4, 8-Лагер 5-Първа фиксираща гайка 6-Проходен отвор
7-Дискова пружина 9-Прахозащитен капак 10-Първа дъгова зъбна шайба 11-Втора фиксираща гайка
12-Втора дъгова назъбена ролка 13-Гайка 14-Трета фиксираща гайка 15-Заден краен капак 16-Букач
17-Първи дистанционен елемент 18-Втори дистанционен елемент 19-Издърпайте щипка 20-Болт Постепенно отстранете макарата и отстранете капака за прах. При разглобяване на шпинделния лагер се установи, че фиксаторът на двуредния аксиален радиално сачмен лагер в предния край на шпиндела е счупен. Това явление е точката на повреда на шпиндела. Лагерът трябва да бъде сменен и предварително затегнат. Почистете разглобените части с керосин и проверете за вдлъбнатини и износване, особено опорната повърхност за монтаж и крайната повърхност на дистанционния пръстен [5].
3.4 Монтаж на шпиндела
Фиксирайте шпиндела върху работната маса и нанесете слой смазочно масло равномерно върху външната повърхност на сърцевината на шпиндела. Монтирайте долния разделител върху външната повърхност на предния край на сърцевината на шпиндела. Успоредността на дистанционния пръстен трябва да се контролира в рамките на 0,002 mm. След равномерно нанасяне на грес в пролуката между фиксатора и топката на лагера, монтирайте лагера гръб до гръб върху външната повърхност на предния край на сърцевината на шпиндела. Монтирайте вътрешните и външните разделители. Успоредността на вътрешните и външните разделители е в рамките на 0,002 mm. Продължете да монтирате лагерите според комбинацията от лагери. Първо инсталирайте предната опорна лагерна група на шпиндела, а след това монтирайте задната опорна лагерна група на шпиндела. Монтирайте дистанционния елемент на вътрешния пръстен и контрагайката (вижте Фигура 2), затегнете предварително-лагерния възел и монтирайте контрагайката според размерите за разглобяване.
Фигура 2 Инсталирайте дистанционния елемент на вътрешния пръстен и контрагайката на предния лагерен възел. След като регулирате контрагайката, използвайте микрометър, за да проверите дали вътрешните и външните дистанционни елементи са в рамките на 0,01 mm от централната точка на шпиндела, и използвайте микрометър, за да проверите дали плоскостта на крайната повърхност на лагера е в рамките на 0,002 mm, както е показано на Фигура 3.
Фигура 3 Използвайте микрометър, за да проверите вътрешните и външните разделители и плоскостта на края на лагера. Фиксирайте микрометъра върху лагера, за да проверите радиалното биене на свободния край на шпиндела с точност до 0,005 mm. Ако се отклонява от допустимото отклонение, трябва да се регулира с помощта на винта против -разхлабване на контрагайката. Монтирайте опорния лагер отзад един до друг. Първо избършете вътрешната повърхност на втулката с жлеба за циркулация на охлаждане чиста, нанесете слой грес равномерно върху вътрешната повърхност на втулката и след това завийте сърцевината на шпиндела с лагерния възел в втулката, тоест сглобете движещите се и статични части на възела на шпиндела [6].
Поставете последователно дистанционния пръстен и заключващата гайка на монтажа и предварително-затегнете групата на задния опорен лагер на шпиндела (вижте Фигура 4).
Фигура 4 Предварителното затягане на задната опорна лагерна група на шпиндела е показано на Фигура 5. Инсталирайте предния капак на шпиндела, поставете шпиндела хоризонтално върху V-блока и използвайте щуп, за да регулирате празнината в рамките на 0,03 mm. Използвайте микрометър, за да проверите радиалното биене на шпиндела в рамките на 0,002 mm, и използвайте фиксиращата гайка, за да регулирате. Сглобете устройството за протягане. Сглобете хидравличния цилиндър за разхлабване на инструмента, монтирайте синхронната шайба и монтирайте шпиндела и периферните аксесоари.
Фигура 5 Монтаж и настройка на предния капак на шпиндела 3.5 Тест на шпиндела
Тестът на шпиндела трябва да се извършва постепенно от ниска към висока скорост и празен ход трябва да надвишава 2 часа, докато високата-скорост на въртене не трябва да надвишава 30 минути. Температурата на лагера трябва да се проверява по всяко време на работа на машината. Температурата на търкалящия лагер на шпиндела не трябва да надвишава 70 градуса при най-високата скорост. По време на работа трябва да обърнете внимание на звука от въртенето на машината. Ако работи нормално, звукът трябва да е постоянен бръмчащ звук; ако е ненормален, той ще издава различни шумове, като например шум от предавка, леко почукване, дрезгав звук от триене или тракащ звук от сблъсък на метал и т.н. [7]. IV. Заключение Чрез непрекъсната практика и натрупване, чрез разглобяване и ремонт на шпиндела на обработващия център, нагряването на шпиндела на оборудването, неизправностите с лоша точност и висок шум бяха решени и точността на шпиндела беше възстановена. В този процес се запознах с механичната структура на шпиндела на металорежещата машина, усвоих методите за ремонт, монтаж и настройка, натрупах богат опит в поддръжката и предоставих надеждни технически данни за бъдеща поддръжка на оборудването.
