Veleno įrankio veikimo principas – atlaisvinimas ir užspaudimas CNC apdirbimo centruose
Santrauka: Šiame straipsnyje išsamiai aprašoma CNC apdirbimo centrų veleno įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo pagrindinė struktūra ir veikimo principas, įskaitant įvairių komponentų sudėtį, darbo procesą ir pagrindinius parametrus. Straipsnio tikslas – nuodugniai išanalizuoti šios svarbios funkcijos vidinį mechanizmą, pateikti teorines nuorodas atitinkamam techniniam personalui, padėti jiems geriau suprasti ir prižiūrėti CNC apdirbimo centrų veleno sistemą bei užtikrinti aukštą apdirbimo proceso efektyvumą ir tikslumą.
I. Įvadas
Špindelio įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo funkcija apdirbimo centruose yra svarbus CNC apdirbimo centrų pagrindas siekiant automatizuoto apdirbimo. Nors skirtingų modelių struktūra ir veikimo principas skiriasi, pagrindinė sistema yra panaši. Išsamūs jo veikimo principo tyrimai yra labai svarbūs siekiant pagerinti apdirbimo centrų našumą, užtikrinti apdirbimo kokybę ir optimizuoti įrangos priežiūrą.
II. Pagrindinė struktūra
CNC apdirbimo centrų veleno įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmas daugiausia susideda iš šių komponentų:
- Traukimo smeigė: sumontuota įrankio kūginio koto gale, tai yra pagrindinis jungiamasis elementas, jungiantis traukimo strypą įrankiui priveržti. Ji sąveikauja su plieniniais rutuliukais traukimo strypo gale, kad būtų pasiektas įrankio padėties nustatymas ir įtvirtinimas.
- Traukimo strypas: Sąveikaudamas su traukimo smeige per plieninius rutuliukus, jis perduoda tempimo ir traukos jėgas, kad atliktų įrankio prispaudimo ir atlaisvinimo veiksmus. Jo judėjimą kontroliuoja stūmoklis ir spyruoklės.
- Skriemulys: Paprastai naudojamas kaip tarpinis komponentas galios perdavimui, veleno įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizme, jis gali būti įtrauktas į perdavimo grandis, kurios varo susijusių komponentų judėjimą. Pavyzdžiui, jis gali būti prijungtas prie hidraulinės sistemos ar kitų pavaros įtaisų, kad varytų tokių komponentų kaip stūmoklis judėjimą.
- Belvilio spyruoklė: sudaryta iš kelių spyruoklių lapų porų, ji yra pagrindinis įrankio įtempimo jėgos generavimo komponentas. Dėl galingos elastinės jėgos įrankis apdirbimo proceso metu yra stabiliai pritvirtintas kūginėje veleno skylėje, taip užtikrinant apdirbimo tikslumą.
- Fiksavimo veržlė: Naudojama tvirtinant tokius komponentus kaip „Belleville“ spyruoklė, kad jie neatsilaisvintų darbo metu ir būtų užtikrintas viso įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo stabilumas ir patikimumas.
- Reguliavimo tarpinė: Šlifuojant reguliavimo tarpinę, galima tiksliai kontroliuoti traukimo strypo ir traukimo smeigės sąlyčio būseną stūmoklio eigos pabaigoje, užtikrinant sklandų įrankio atlaisvinimą ir priveržimą. Tai atlieka lemiamą vaidmenį tiksliai reguliuojant visą įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmą.
- Spyruoklė: Ji atlieka svarbų vaidmenį įrankio atlaisvinimo procese ir padeda stūmokliui judėti. Pavyzdžiui, kai stūmoklis juda žemyn, stumdamas traukimo strypą ir atlaisvindamas įrankį, spyruoklė sukuria tam tikrą elastinę jėgą, kad būtų užtikrintas sklandus ir patikimas veikimas.
- Stūmoklis: tai jėgą perduodantis įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo komponentas. Varomas hidraulinio slėgio, jis juda aukštyn ir žemyn, o tada suka traukos strypą, kad atliktų įrankio prispaudimo ir atlaisvinimo veiksmus. Tikslus jo eigos ir stūmos valdymas yra labai svarbus visam įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo procesui.
- Ribiniai jungikliai 9 ir 10: Jie atitinkamai naudojami įrankio prispaudimo ir atlaisvinimo signalams siųsti. Šie signalai grąžinami į CNC sistemą, kad sistema galėtų tiksliai valdyti apdirbimo procesą, užtikrinti koordinuotą kiekvieno proceso eigą ir išvengti apdirbimo avarijų, atsirandančių dėl neteisingo įrankio prispaudimo būsenos įvertinimo.
- Skriemulys: panašiai kaip 3 punkte minėtas skriemulys, jis kartu dalyvauja perdavimo sistemoje, kad užtikrintų stabilų galios perdavimą ir leistų visiems įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo komponentams veikti kartu pagal iš anksto nustatytą programą.
- Galinis dangtelis: Jis atlieka veleno vidinės konstrukcijos apsaugos ir sandarinimo funkciją, neleisdamas priemaišoms, tokioms kaip dulkės ir drožlės, patekti į veleno vidų ir paveikti normalų įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo veikimą. Tuo pačiu metu jis taip pat užtikrina santykinai stabilią vidinių komponentų darbo aplinką.
- Reguliavimo varžtas: juo galima tiksliai sureguliuoti kai kurių komponentų padėtis arba tarpus, siekiant dar labiau optimizuoti įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo veikimą ir užtikrinti, kad ilgalaikio naudojimo metu jis išlaikytų aukštą tikslumą.
III. Veikimo principas
(I) Įrankio tvirtinimo procesas
Kai apdirbimo centras yra įprastoje apdirbimo būsenoje, stūmoklio 8 viršutiniame gale nėra hidraulinės alyvos slėgio. Šiuo metu spiralinė spyruoklė 7 yra natūraliai ištemptoje būsenoje, o jos elastinė jėga verčia stūmoklį 8 judėti aukštyn į tam tikrą padėtį. Tuo tarpu Belvilio spyruoklė 4 taip pat atlieka svarbų vaidmenį. Dėl savo elastinių savybių Belvilio spyruoklė 4 stumia traukimo strypą 2 aukštyn, kad 4 plieniniai rutuliukai traukimo strypo 2 galvutėje patektų į žiedinį griovelį įrankio koto traukimo smeigės 1 gale. Įtvirtinus plieninius rutuliukus, Belvilio spyruoklės 4 įtempimo jėga per traukimo strypą 2 ir plieninius rutuliukus perduodama traukimo smeigei 1, taip tvirtai laikant įrankio kotą ir užtikrinant tikslų įrankio pozicionavimą bei tvirtą įspaudimą kūginėje veleno skylėje. Šis įspaudimo metodas išnaudoja galingą Belvilio spyruoklės elastinę potencialinę energiją ir gali užtikrinti pakankamą įtempimo jėgą, kad įrankis neatsipalaiduotų veikiant didelio greičio sukimosi ir pjovimo jėgoms, garantuodamas apdirbimo tikslumą ir stabilumą.
(II) Įrankio atlaisvinimo procesas
Kai reikia pakeisti įrankį, įsijungia hidraulinė sistema ir hidraulinė alyva patenka į stūmoklio 8 apatinį galą, sukurdama aukštyn kylančią jėgą. Veikiant hidraulinei jėgai, stūmoklis 8 įveikia spyruoklės 7 elastinę jėgą ir pradeda judėti žemyn. Stūmoklio 8 judėjimas žemyn stumia traukimo strypą 2, kad šis sinchroniškai judėtų žemyn. Traukimo strypui 2 judant žemyn, plieniniai rutuliukai atsikabina nuo įrankio koto traukimo smeigės 1 galo žiedinio griovelio ir įeina į žiedinį griovelį viršutinėje galinės kūginės veleno skylės dalyje. Šiuo metu plieniniai rutuliukai nebeturi ribojančio poveikio traukimo smeigei 1, ir įrankis atsilaisvina. Kai manipuliatorius ištraukia įrankio kotą iš veleno, suslėgtas oras pučiamas per stūmoklio ir traukimo strypo centrines skyles, kad išvalytų priemaišas, tokias kaip drožlės ir dulkės, iš kūginės veleno skylės, ir paruoštų įrankį kitam įrankio montavimui.
(III) Ribinių jungiklių vaidmuo
Ribiniai jungikliai 9 ir 10 atlieka labai svarbų vaidmenį grįžtamojo ryšio signaluose viso įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo proceso metu. Kai įrankis pritvirtinamas, atitinkamų komponentų padėties pasikeitimas suaktyvina ribinį jungiklį 9, o ribinis jungiklis 9 nedelsdamas siunčia įrankio prispaudimo signalą CNC sistemai. Gavusi šį signalą, CNC sistema patvirtina, kad įrankis yra stabilioje prispaudimo būsenoje, ir tada gali pradėti tolesnes apdirbimo operacijas, pvz., veleno sukimą ir įrankio padavimą. Panašiai, kai įrankio atlaisvinimo veiksmas baigtas, suaktyvinamas ribinis jungiklis 10, kuris siunčia įrankio atlaisvinimo signalą CNC sistemai. Šiuo metu CNC sistema gali valdyti manipuliatorių, kad atliktų įrankio keitimo operaciją, siekiant užtikrinti viso įrankio keitimo proceso automatizavimą ir tikslumą.
(IV) Pagrindiniai parametrai ir projektavimo aspektai
- Įtempimo jėga: CNC apdirbimo centre iš viso naudojamos 34 poros (68 vnt.) „Belleville“ spyruoklių, kurios gali sukurti galingą įtempimo jėgą. Įprastomis sąlygomis įtempimo jėga įrankiui įtempti yra 10 kN, o maksimali – 13 kN. Tokia įtempimo jėgos konstrukcija yra pakankama, kad susidorotų su įvairiomis pjovimo ir išcentrinėmis jėgomis, veikiančiomis įrankį apdirbimo proceso metu, užtikrindama stabilų įrankio fiksavimą kūginėje veleno skylėje, neleisdama įrankiui pasislinkti ar nukristi apdirbimo proceso metu, taip garantuodama apdirbimo tikslumą ir paviršiaus kokybę.
- Stūmoklio eiga: Keičiant įrankį, stūmoklio 8 eiga yra 12 mm. Šios 12 mm eigos metu stūmoklio judėjimas yra padalintas į du etapus. Pirma, stūmokliui pasislinkus apie 4 mm, jis pradeda stumti traukimo strypą 2, kad šis judėtų, kol plieniniai rutuliukai pateks į Φ37 mm žiedinį griovelį viršutinėje veleno kūginės skylės dalyje. Šiuo metu įrankis pradeda atsilaisvinti. Vėliau traukimo strypas toliau leidžiasi žemyn, kol traukimo strypo paviršius „a“ paliečia traukimo smeigės viršų, visiškai išstumdamas įrankį iš veleno kūginės skylės, kad manipuliatorius galėtų sklandžiai išimti įrankį. Tiksliai kontroliuojant stūmoklio eigą, įrankio atlaisvinimo ir prispaudimo veiksmai gali būti atlikti tiksliai, išvengiant tokių problemų kaip nepakankamas arba per didelis eigos ilgis, dėl kurio įspaudimas gali atsilaisvinti arba įrankis negali būti atlaisvinamas.
- Kontaktinis įtempis ir medžiagų reikalavimai: Kadangi 4 plieniniai rutuliukai, kūginis traukos smeigės paviršius, veleno skylės paviršius ir skylės, kuriose yra plieniniai rutuliukai, darbo proceso metu patiria didelį kontaktinį įtempį, šių dalių medžiagoms ir paviršiaus kietumui keliami aukšti reikalavimai. Siekiant užtikrinti plieniniams rutuliukams tenkančios jėgos pastovumą, reikia griežtai užtikrinti, kad skylės, kuriose yra 4 plieniniai rutuliukai, būtų toje pačioje plokštumoje. Paprastai šios pagrindinės dalys gaminamos iš didelio stiprumo, didelio kietumo ir atsparių dilimui medžiagų, o jų paviršiaus kietumas ir atsparumas dilimui yra tiksliai apdirbamos ir terminio apdorojimo procesais, siekiant pagerinti jų paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, užtikrinant, kad įvairių komponentų kontaktiniai paviršiai išlaikytų gerą darbinę būklę ilgalaikio ir dažno naudojimo metu, sumažinant dilimą ir deformaciją, pailginant įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo tarnavimo laiką.
IV. Išvada
CNC apdirbimo centrų veleno įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmo pagrindinė struktūra ir veikimo principas sudaro sudėtingą ir įmantrią sistemą. Kiekvienas komponentas bendradarbiauja ir glaudžiai koordinuoja savo darbą. Tikslus mechaninis projektavimas ir išradingi mechaniniai sprendimai leidžia greitai ir tiksliai prispausti ir atlaisvinti įrankius, o tai užtikrina efektyvų ir automatizuotą CNC apdirbimo centrų apdirbimą. Išsamus veikimo principo ir pagrindinių techninių aspektų supratimas yra labai svarbus projektuojant, gaminant, naudojant ir prižiūrint CNC apdirbimo centrus. Ateityje, nuolat tobulėjant CNC apdirbimo technologijoms, veleno įrankių atlaisvinimo ir prispaudimo mechanizmas taip pat bus nuolat optimizuojamas ir tobulinamas, siekiant didesnio tikslumo, greitesnio greičio ir patikimesnio veikimo, kad būtų patenkinti augančiai aukštos klasės gamybos pramonės poreikiai.