„Spindli ülekandestruktuuride analüüs töötlemiskeskustes“
Kaasaegses mehaanilise töötlemise valdkonnas on töötlemiskeskustel oma tõhusate ja täpsete töötlemisvõimalustega oluline roll. Numbriline juhtimissüsteem kui töötlemiskeskuse juhtimissüdamik juhib kogu töötlemisprotsessi nagu inimese aju. Samal ajal on töötlemiskeskuse spindl samaväärne inimese südamega ja on töötlemiskeskuse peamise töötlemisvõimsuse allikas. Selle tähtsus on enesestmõistetav. Seetõttu tuleb töötlemiskeskuse spindli valimisel olla äärmiselt ettevaatlik.
Töötlemiskeskuste spindlid võib ülekandestruktuuri järgi jagada neljaks peamiselt tüübiks: hammasrattaga käitatavad spindlid, rihmülekandega spindlid, otseühendusega spindlid ja elektrilised spindlid. Neil neljal ülekandestruktuuril on oma omadused ja erinevad pöörlemiskiirused ning nad mängivad ainulaadseid eeliseid erinevates töötlemisstsenaariumides.
I. Hammasrattaga spindel
Hammasülekandega spindli pöörlemiskiirus on üldiselt 6000 p/min. Üks selle peamisi omadusi on hea spindli jäikus, mis muudab selle väga sobivaks rasketeks lõiketöödeks. Raskete lõiketööde käigus peab spindel suutma vastu pidada suurele lõikejõule ilma nähtava deformatsioonita. Hammasülekandega spindl vastab just sellele nõudele. Lisaks on hammasülekandega spindlid tavaliselt varustatud mitme spindliga masinatega. Mitme spindliga masinad peavad tavaliselt töötlema mitut toorikut samaaegselt või sünkroonselt töötlema ühe tooriku mitut osa, mis nõuab spindlilt suurt stabiilsust ja töökindlust. Hammasülekande meetod tagab jõuülekande sujuvuse ja täpsuse, tagades seeläbi mitme spindliga masinate töötlemise kvaliteedi ja efektiivsuse.
Hammasülekandega spindli pöörlemiskiirus on üldiselt 6000 p/min. Üks selle peamisi omadusi on hea spindli jäikus, mis muudab selle väga sobivaks rasketeks lõiketöödeks. Raskete lõiketööde käigus peab spindel suutma vastu pidada suurele lõikejõule ilma nähtava deformatsioonita. Hammasülekandega spindl vastab just sellele nõudele. Lisaks on hammasülekandega spindlid tavaliselt varustatud mitme spindliga masinatega. Mitme spindliga masinad peavad tavaliselt töötlema mitut toorikut samaaegselt või sünkroonselt töötlema ühe tooriku mitut osa, mis nõuab spindlilt suurt stabiilsust ja töökindlust. Hammasülekande meetod tagab jõuülekande sujuvuse ja täpsuse, tagades seeläbi mitme spindliga masinate töötlemise kvaliteedi ja efektiivsuse.
Siiski on hammasratastega spindlitel ka mõningaid puudusi. Suhteliselt keeruka hammasrattaülekande struktuuri tõttu on tootmis- ja hoolduskulud suhteliselt kõrged. Lisaks tekitavad hammasrattad ülekandeprotsessi ajal teatud müra ja vibratsiooni, mis võib mõjutada töötlemise täpsust. Lisaks on hammasrattaülekande efektiivsus suhteliselt madal ja see tarbib teatud hulga energiat.
II. Rihmülekandega spindl
Rihmaülekandega spindli pöörlemiskiirus on 8000 p/min. Sellel ülekandekonstruktsioonil on mitu olulist eelist. Esiteks on üks selle peamisi omadusi lihtne konstruktsioon. Rihmülekanne koosneb rihmaratastest ja rihmadest. Konstruktsioon on suhteliselt lihtne ning seda on lihtne toota ja paigaldada. See mitte ainult ei vähenda tootmiskulusid, vaid muudab ka hoolduse ja remondi mugavamaks. Teiseks on lihtne tootmine samuti üks rihmaülekandega spindlite eeliseid. Tänu lihtsale konstruktsioonile on tootmisprotsessi suhteliselt lihtne juhtida, mis tagab kõrge tootmiskvaliteedi ja efektiivsuse. Lisaks on rihmaülekandega spindlitel tugev puhverdusvõime. Töötlemisprotsessi käigus võib spindl kokku puutuda mitmesuguste löökide ja vibratsiooniga. Rihma elastsus võib mängida head puhverdusrolli ning kaitsta spindlit ja teisi ülekandekomponente kahjustuste eest. Lisaks libiseb rihm spindli ülekoormuse korral, mis kaitseb tõhusalt spindlit ja hoiab ära ülekoormusest tingitud kahjustused.
Rihmaülekandega spindli pöörlemiskiirus on 8000 p/min. Sellel ülekandekonstruktsioonil on mitu olulist eelist. Esiteks on üks selle peamisi omadusi lihtne konstruktsioon. Rihmülekanne koosneb rihmaratastest ja rihmadest. Konstruktsioon on suhteliselt lihtne ning seda on lihtne toota ja paigaldada. See mitte ainult ei vähenda tootmiskulusid, vaid muudab ka hoolduse ja remondi mugavamaks. Teiseks on lihtne tootmine samuti üks rihmaülekandega spindlite eeliseid. Tänu lihtsale konstruktsioonile on tootmisprotsessi suhteliselt lihtne juhtida, mis tagab kõrge tootmiskvaliteedi ja efektiivsuse. Lisaks on rihmaülekandega spindlitel tugev puhverdusvõime. Töötlemisprotsessi käigus võib spindl kokku puutuda mitmesuguste löökide ja vibratsiooniga. Rihma elastsus võib mängida head puhverdusrolli ning kaitsta spindlit ja teisi ülekandekomponente kahjustuste eest. Lisaks libiseb rihm spindli ülekoormuse korral, mis kaitseb tõhusalt spindlit ja hoiab ära ülekoormusest tingitud kahjustused.
Rihmaülekandega spindlid pole aga ideaalsed. Pikaajalisel kasutamisel ilmneb rihma kulumise ja vananemise märke ning seda tuleb regulaarselt vahetada. Lisaks on rihmülekande täpsus suhteliselt madal ja see võib teatud määral mõjutada töötlemise täpsust. Juhtudel, kus töötlemise täpsuse nõuded ei ole eriti kõrged, on rihmaülekandega spindl siiski hea valik.
III. Otseühendusega spindel
Otseühendusega spindlit juhitakse spindli ja mootori ühendamise teel siduri abil. Sellel ülekandestruktuuril on suur väändejõud ja väike energiatarve. Selle pöörlemiskiirus on üle 12000 p/min ja seda kasutatakse tavaliselt kiiretes töötlemiskeskustes. Otseühendusega spindli kiire töövõime annab sellele suurepärase eelise suure täpsusega ja keeruka kujuga toorikute töötlemisel. See võimaldab kiiresti lõikamisprotsessi lõpule viia, parandada töötlemise efektiivsust ja tagada samal ajal töötlemise kvaliteeti.
Otseühendusega spindlit juhitakse spindli ja mootori ühendamise teel siduri abil. Sellel ülekandestruktuuril on suur väändejõud ja väike energiatarve. Selle pöörlemiskiirus on üle 12000 p/min ja seda kasutatakse tavaliselt kiiretes töötlemiskeskustes. Otseühendusega spindli kiire töövõime annab sellele suurepärase eelise suure täpsusega ja keeruka kujuga toorikute töötlemisel. See võimaldab kiiresti lõikamisprotsessi lõpule viia, parandada töötlemise efektiivsust ja tagada samal ajal töötlemise kvaliteeti.
Otseühendusega spindli eelisteks on ka selle kõrge ülekandetõhusus. Kuna spindel on mootoriga otse ühendatud ilma teiste ülekandelülideta, väheneb energiakadu ja paraneb energia kasutamise määr. Lisaks on otseühendusega spindli täpsus suhteliselt kõrge ja see suudab rahuldada olukordi, kus on suuremad töötlemistäpsusnõuded.
Siiski on otseühendusega spindlil ka mõningaid puudusi. Suure pöörlemiskiiruse tõttu on mootorile ja sidurile esitatavad nõuded suhteliselt kõrged, mis suurendab seadmete maksumust. Lisaks tekitab otseühendusega spindel suurel kiirusel töötades palju soojust ja vajab spindli normaalse töö tagamiseks tõhusat jahutussüsteemi.
IV. Elektriline spindel
Elektriline spindl ühendab spindli ja mootori. Mootor on spindl ja spindl on mootor. Need kaks on ühendatud üheks. See ainulaadne disain muudab elektrilise spindli ülekandeahela peaaegu olematuks, parandades oluliselt ülekande efektiivsust ja täpsust. Elektrilise spindli pöörlemiskiirus on vahemikus 18000–40000 p/min. Isegi arenenud välisriikides suudavad magnethõljutuslaagrite ja hüdrostaatiliste laagritega elektrilised spindlid saavutada pöörlemiskiiruse 100000 p/min. Selline suur pöörlemiskiirus muudab selle laialdaselt kasutatavaks kiiretes töötlemiskeskustes.
Elektriline spindl ühendab spindli ja mootori. Mootor on spindl ja spindl on mootor. Need kaks on ühendatud üheks. See ainulaadne disain muudab elektrilise spindli ülekandeahela peaaegu olematuks, parandades oluliselt ülekande efektiivsust ja täpsust. Elektrilise spindli pöörlemiskiirus on vahemikus 18000–40000 p/min. Isegi arenenud välisriikides suudavad magnethõljutuslaagrite ja hüdrostaatiliste laagritega elektrilised spindlid saavutada pöörlemiskiiruse 100000 p/min. Selline suur pöörlemiskiirus muudab selle laialdaselt kasutatavaks kiiretes töötlemiskeskustes.
Elektrispindli eelised on väga silmapaistvad. Esiteks on traditsiooniliste ülekandekomponentide puudumise tõttu konstruktsioon kompaktsem ja võtab vähem ruumi, mis soodustab töötlemiskeskuse üldist disaini ja paigutust. Teiseks on elektrispindli reageerimiskiirus kiire ja see suudab lühikese aja jooksul saavutada kiire töörežiimi, parandades töötlemise efektiivsust. Lisaks on elektrispindli täpsus kõrge ja see suudab täita äärmiselt kõrgeid töötlemise täpsuse nõudeid. Lisaks on elektrispindli müra ja vibratsioon väikesed, mis soodustab hea töötlemiskeskkonna loomist.
Elektrispindlitel on aga ka mõningaid puudusi. Elektrispindlite tootmistehnoloogilised nõuded on kõrged ja maksumus on suhteliselt kõrge. Lisaks on elektrispindlite hooldus keerulisem. Rikke korral on hoolduseks vaja professionaalseid tehnikuid. Lisaks tekitab elektrispindel suurel kiirusel töötades suure hulga soojust ja vajab normaalse töö tagamiseks tõhusat jahutussüsteemi.
Levinud töötlemiskeskuste seas on kolme tüüpi ülekandestruktuuriga spindleid, mis on suhteliselt levinud: rihmülekandega spindlid, otseühendusega spindlid ja elektrilised spindlid. Hammasülekandega spindleid kasutatakse töötlemiskeskustes harva, kuid need on suhteliselt levinud mitme spindliga töötlemiskeskustes. Rihmaülekandega spindleid kasutatakse tavaliselt väikestes ja suurtes töötlemiskeskustes. Selle põhjuseks on rihmülekandega spindli lihtne konstruktsioon ja tugev puhverdusvõime ning see suudab kohanduda erineva suurusega töötlemiskeskuste töötlemisvajadustega. Otseühendusega spindleid ja elektrilisi spindleid kasutatakse üldiselt sagedamini kiiretel töötlemiskeskustel. Selle põhjuseks on suure pöörlemiskiiruse ja suure täpsuse omadused ning need vastavad kiirete töötlemiskeskuste nõuetele töötlemise efektiivsuse ja töötlemise kvaliteedi osas.
Kokkuvõtteks võib öelda, et töötluskeskuse spindlite ülekandestruktuuridel on oma eelised ja puudused. Valiku tegemisel tuleb põhjalikult kaaluda konkreetseid töötlemisvajadusi ja eelarvet. Kui on vaja rasket lõikamist, saab valida hammasrattaga spindli; kui töötlemise täpsuse nõuded ei ole eriti kõrged ja soovitakse lihtsat konstruktsiooni ja madalaid kulusid, saab valida rihmülekandega spindli; kui on vaja kiiret töötlemist ja suurt töötlemise täpsust, saab valida otseühendusega spindli või elektrilise spindli. Ainult sobiva spindli ülekandestruktuuri valimisega saab töötluskeskuse jõudlust täielikult ära kasutada ning töötlemise efektiivsust ja töötlemise kvaliteeti parandada.