Spindlitööriista tööpõhimõte – CNC-töötluskeskustes lahti- ja kinnikeeramine
Kokkuvõte: See artikkel käsitleb üksikasjalikult CNC-töötluskeskuste spindli tööriista vabastamise ja kinnitamise mehhanismi põhistruktuuri ja tööpõhimõtet, sealhulgas erinevate komponentide koostist, tööprotsessi ja peamisi parameetreid. Selle eesmärk on analüüsida põhjalikult selle olulise funktsiooni sisemist mehhanismi, pakkuda teoreetilisi viiteid asjaomasele tehnilisele personalile, aidata neil paremini mõista ja hooldada CNC-töötluskeskuste spindlisüsteemi ning tagada töötlemisprotsessi kõrge efektiivsus ja täpsus.
I. Sissejuhatus
Spindli tööriistade vabastamise ja kinnitamise funktsioon töötlemiskeskustes on CNC-töötlemiskeskuste jaoks oluline alus automatiseeritud töötlemise saavutamiseks. Kuigi eri mudelite vahel on teatud erinevusi selle struktuuris ja tööpõhimõttes, on põhiraamistik sarnane. Selle tööpõhimõtte põhjalik uurimine on väga oluline töötlemiskeskuste jõudluse parandamiseks, töötlemise kvaliteedi tagamiseks ja seadmete hoolduse optimeerimiseks.
II. Põhistruktuur
CNC-töötluskeskuste spindli tööriista vabastamise ja kinnitamise mehhanism koosneb peamiselt järgmistest komponentidest:
- Tõmbetapp: Paigaldatakse tööriista koonilise varre otsa ja see on tõmbevarda peamine ühendusdetail tööriista pingutamiseks. See toimib koos tõmbevarda otsas olevate teraskuulidega tööriista positsioneerimiseks ja kinnitamiseks.
- Tõmbevarras: Teraskuulide kaudu tõmbetapiga suheldes edastab see tõmbe- ja tõukejõude, et teostada tööriista kinnitus- ja lõdvendustoiminguid. Selle liikumist juhivad kolb ja vedrud.
- Rihmaratas: Tavaliselt toimib see jõuülekande vahekomponendina spindli tööriista vabastamis- ja kinnitusmehhanismis ning võib olla seotud ülekandelülidega, mis juhivad seotud komponentide liikumist. Näiteks võib see olla ühendatud hüdrosüsteemi või muude ajamiseadmetega, et juhtida selliste komponentide nagu kolvi liikumist.
- Belleville'i vedru: See koosneb mitmest vedrulehe paarist ja on tööriista pingutusjõu tekitamise võtmekomponent. Selle võimas elastne jõud tagab tööriista stabiilse fikseerimise spindli koonilises avas töötlemisprotsessi ajal, tagades töötlemise täpsuse.
- Lukustusmutter: Kasutatakse komponentide, näiteks Belleville'i vedru, kinnitamiseks, et vältida nende lahtitulekut tööprotsessi ajal ning tagada kogu tööriista lahti- ja kinnitusmehhanismi stabiilsus ja töökindlus.
- Reguleeriv seib: Reguleeriva seibi lihvimise abil saab täpselt reguleerida tõmbevarda ja tõmbetapi vahelist kontakti kolvi käigu lõpus, tagades tööriista sujuva lõdvendamise ja pingutamise. See mängib olulist rolli kogu tööriista lõdvestamise ja pingutamise mehhanismi täpsel reguleerimisel.
- Vedru: See mängib rolli tööriista lahtikeeramise protsessis ja abistab kolvi liikumist. Näiteks kui kolb liigub allapoole, et tööriista lahtikeeramiseks tõmbevarda suruda, annab vedru teatud elastse jõu, et tagada tegevuse sujuvus ja usaldusväärsus.
- Kolb: See on tööriista vabastamise ja kinnitamise mehhanismi jõuülekannet teostav komponent. Hüdraulilise rõhu abil liigub see üles ja alla ning seejärel paneb tõmbevarda tööle, et teostada tööriista kinnitamise ja vabastamise toiminguid. Selle käigu ja tõukejõu täpne juhtimine on kogu tööriista vabastamise ja kinnitamise protsessi jaoks ülioluline.
- Piirlülitid 9 ja 10: Neid kasutatakse vastavalt tööriista kinnitamise ja vabastamise signaalide saatmiseks. Need signaalid suunatakse tagasi CNC-süsteemi, et süsteem saaks töötlemisprotsessi täpselt juhtida, tagada iga protsessi koordineeritud edenemise ja vältida tööriista kinnitusseisundi valest hindamisest tingitud töötlemisõnnetusi.
- Rihmaratas: Sarnaselt punktis 3 mainitud rihmarattaga osaleb see ülekandesüsteemis koos, et tagada stabiilne jõuülekanne ja võimaldada tööriista lahti- ja kinnitusmehhanismi kõigil komponentidel töötada koos vastavalt etteantud programmile.
- Otsakate: See kaitseb ja tihendab spindli sisemist konstruktsiooni, takistades tolmu ja laastude sattumist spindli sisemusse ning mõjutades tööriista lahti- ja kinnitusmehhanismi normaalset tööd. Samal ajal pakub see ka sisemiste komponentide suhteliselt stabiilset töökeskkonda.
- Reguleerimiskruvi: Seda saab kasutada mõnede komponentide asendite või vahede peenhäälestamiseks, et tööriista lahti- ja kinnitusmehhanismi jõudlust veelgi optimeerida ning tagada selle ülitäpne töörežiim pikaajalise kasutamise ajal.
III. Tööpõhimõte
(I) Tööriista kinnitusprotsess
Kui töötluskeskus on tavalises töötlemisolekus, puudub kolvi 8 ülemises otsas hüdraulikaõli rõhk. Sel ajal on vedru 7 loomulikult pikendatud olekus ja selle elastne jõud paneb kolvi 8 ülespoole liikuma kindlasse asendisse. Samal ajal mängib rolli ka Belleville'i vedru 4. Tänu oma elastsetele omadustele surub Belleville'i vedru 4 tõmbevarda 2 ülespoole liikuma, nii et tõmbevarda 2 otsas olevad 4 teraskuuli sisenevad tööriista varre tõmbetapi 1 sabas olevasse rõngassoone. Teraskuulide kinnistumisel kandub Belleville'i vedru 4 pingutusjõud tõmbetappi 1 kaudu tõmbevarda 2 ja teraskuulide kaudu, hoides seeläbi tööriista varre tihedalt paigal ja saavutades tööriista täpse positsioneerimise ja kindla kinnituse spindli koonilisse auku. See kinnitusmeetod kasutab Belleville'i vedru võimsat elastset potentsiaalset energiat ja suudab pakkuda piisavat pingutusjõudu, et tagada tööriista mitte lõdvenemine kiire pöörlemise ja lõikejõudude mõjul, tagades töötlemise täpsuse ja stabiilsuse.
(II) Tööriista lahtikeeramise protsess
Kui on vaja tööriista vahetada, aktiveerub hüdraulikasüsteem ja hüdraulikaõli siseneb kolvi 8 alumisse otsa, tekitades ülespoole suunatud tõukejõu. Hüdraulilise tõukejõu mõjul ületab kolb 8 vedru 7 elastsusjõu ja hakkab allapoole liikuma. Kolvi 8 allapoole liikumine surub tõmbevarda 2 sünkroonselt allapoole liikuma. Kui tõmbevarras 2 allapoole liigub, vabanevad teraskuulid tööriista varre tõmbetapi 1 sabas olevast rõngassoonest ja sisenevad spindli tagumise koonilise ava ülemises osas olevasse rõngassoonesse. Sel ajal ei avalda teraskuulid enam tõmbetappi 1 piiravat mõju ja tööriist vabaneb. Kui manipulaator tõmbab tööriista varre spindlist välja, puhub suruõhk läbi kolvi ja tõmbevarda keskmiste aukude, et puhastada spindli koonilisest august lisandeid, nagu laastud ja tolm, valmistades ette järgmist tööriista paigaldamist.
(III) Piirlülitite roll
Piirlülitid 9 ja 10 mängivad tööriista vabastamise ja kinnitamise protsessi käigus olulist rolli signaali tagasisides. Kui tööriist on kinnitatud, käivitab vastavate komponentide asendi muutus piirlüliti 9 ja piirlüliti 9 saadab kohe tööriista kinnitussignaali CNC-süsteemile. Pärast selle signaali vastuvõtmist kinnitab CNC-süsteem, et tööriist on stabiilses kinnitusolekus ja saab seejärel alustada järgmisi töötlemistoiminguid, näiteks spindli pöörlemist ja tööriista etteandmist. Samamoodi, kui tööriista vabastamine on lõppenud, käivitub piirlüliti 10 ja see saadab CNC-süsteemile tööriista vabastamise signaali. Sel ajal saab CNC-süsteem juhtida manipulaatorit tööriista vahetamise toimingu teostamiseks, et tagada kogu tööriista vahetamise protsessi automatiseerimine ja täpsus.
(IV) Põhiparameetrid ja projekteerimispunktid
- Pingutusjõud: CNC-töötluskeskus kasutab kokku 34 paari (68 tükki) Belleville'i vedrusid, mis suudavad tekitada võimsa pingutusjõu. Tavatingimustes on tööriista pingutamiseks vajalik pingutusjõud 10 kN ja see võib ulatuda maksimaalselt 13 kN-ni. Selline pingutusjõu konstruktsioon on piisav, et tulla toime erinevate lõikejõudude ja tsentrifugaaljõududega, mis tööriistale töötlemisprotsessi ajal mõjuvad, tagades tööriista stabiilse fikseerimise spindli koonilises avas, takistades tööriista nihkumist või kukkumist töötlemisprotsessi ajal ning tagades seega töötlemise täpsuse ja pinnakvaliteedi.
- Kolvi käik: Tööriista vahetamisel on kolvi 8 käik 12 mm. Selle 12 mm käigu jooksul jaguneb kolvi liikumine kaheks etapiks. Esiteks, pärast umbes 4 mm edasiliikumist hakkab see suruma tõmbevarda 2, kuni teraskuulid sisenevad spindli koonilise ava ülemises osas olevasse Φ37 mm rõngassoone. Sel ajal hakkab tööriist lõdvenema. Seejärel jätkab tõmbevarras laskumist, kuni tõmbevarda pind "a" puudutab tõmbetapi ülaosa, lükates tööriista täielikult spindli koonilisest august välja, nii et manipulaator saab tööriista sujuvalt eemaldada. Kolvi käigu täpse juhtimise abil saab tööriista lõdvendamise ja kinnitamise toimingud täpselt lõpule viia, vältides selliseid probleeme nagu ebapiisav või liigne käik, mis võib viia lõdvenenud kinnituseni või tööriista vabastamise võimatuseni.
- Kontaktpinge ja materjalinõuded: Kuna 4 teraskuuli, tõmbetapi kooniline pind, spindli ava pind ja augud, kus teraskuulid asuvad, kannatavad tööprotsessi ajal märkimisväärse kontaktpinge all, on nende osade materjalidele ja pinna kõvadusele seatud kõrged nõuded. Teraskuulidele mõjuva jõu ühtluse tagamiseks tuleb rangelt tagada, et augud, kus 4 teraskuuli asuvad, oleksid samal tasapinnal. Tavaliselt kasutatakse nende võtmeosade jaoks ülitugevaid, suure kõvadusega ja kulumiskindlaid materjale ning need läbivad täpse töötlemis- ja kuumtöötlusprotsessi, et parandada nende pinna kõvadust ja kulumiskindlust, tagades, et erinevate komponentide kontaktpinnad säilitavad hea töökorras pikaajalise ja sagedase kasutamise ajal, vähendades kulumist ja deformatsiooni ning pikendades tööriistade lahti- ja kinnitusmehhanismi kasutusiga.
IV. Kokkuvõte
CNC-töötluskeskuste spindli tööriistade vabastamise ja kinnitamise mehhanismi põhistruktuur ja tööpõhimõte moodustavad keeruka ja keeruka süsteemi. Iga komponent teeb koostööd ja on omavahel tihedalt kooskõlas. Täpse mehaanilise disaini ja nutikate mehaaniliste struktuuride abil saavutatakse tööriistade kiire ja täpne kinnitamine ja vabastamine, mis tagab CNC-töötluskeskuste tõhusa ja automatiseeritud töötlemise. Selle tööpõhimõtte ja peamiste tehniliste punktide põhjalik mõistmine on CNC-töötluskeskuste projekteerimisel, tootmisel, kasutamisel ja hooldamisel väga oluline. Tulevikus, CNC-töötlustehnoloogia pideva arenguga, optimeeritakse ja täiustatakse pidevalt ka spindli tööriistade vabastamise ja kinnitamise mehhanismi, liikudes suurema täpsuse, kiirema kiiruse ja usaldusväärsema jõudluse poole, et rahuldada tipptasemel töötleva tööstuse kasvavaid nõudmisi.