Je vysvětlen princip fungování velkoplošného-loupacího stroje bez hrotu a vliv souososti každé součásti na kvalitu zpracování. Na základě struktury zařízení a výrobní praxe jsou uvedeny metody detekce a úpravy souososti velkoplošného-bezhrotého loupacího stroje a odpovídající nástroje a přípravky.
Bezhrotý loupací stroj, známý také jako bezhrotý soustruh, je základním zařízením pro přesnou výrobu dlouhé kruhové hladké oceli [1]. K řezání a odlupování povrchového materiálu ultra-dlouhých ocelových tyčí používá vysokorychlostní rotační nástroj, který je účinnější než běžné soustruhy při odstraňování oxidových okují a rzi na povrchu oceli, čímž zlepšuje vzhled a kvalitu povrchu hotové oceli. V současné době může obráběcí průměr velkoplošného bezhrotého soustruhu dosáhnout 500 mm, stupeň tolerance průměru může dosáhnout IT9, hodnota drsnosti povrchu Ra je 1,6-3,2 μm a hodnota drsnosti povrchu Ra po leštění může dosáhnout 0,8 μm.
Mezi hlavní součásti bezhrotého loupacího stroje patří: upínací zařízení, vstupní vodicí zařízení, rotační řezací hlava, výstupní vodicí zařízení a vynášecí vozík. Koaxiálnost výše uvedených 5 komponent (dále jen „pět{2}}středová koaxiálnost“) je nejdůležitějším ukazatelem přesnosti bezhrotého loupacího stroje. Souosost pěti středů přímo ovlivňuje kvalitu povrchu produktu; překročení této tolerance povede k různým defektům na povrchu obrobku.
Detekce a nastavení souososti pěti středů je poměrně obtížné. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] a další studovali použití vlastní struktury zařízení jako měřítka pro nastavení přesnosti každé součásti zvlášť, ale o jednotném nastavení souososti pěti center se jen málo diskutuje. Metoda úpravy souososti podle Dou Weitao et al.[4] lze použít u malých-loupacích strojů bez jádra, ale u velkých-loupacích strojů bez jádra je z důvodu větší velikosti a hmotnosti součástí obtížnější zjišťování přesnosti a nastavení. Proto je stále nutné studovat operabilnější detekční a nastavovací schémata a vyrobit odpovídající nástroje a přípravky.
Naše společnost disponuje dvěma bezjádrovými loupacími stroji, a to americkým HETRAN BT16 a bezjádrovým loupacím strojem Yantai Kejie WCS300S. Maximální velikosti hotového výrobku jsou φ400 mm a φ305 mm. Naše společnost prozkoumala a pokusila se vyřešit dopad pěti-chyby souososti uprostřed na kvalitu produktu a metodu úpravy pěti-souososti uprostřed u velkoplošných-loupacích strojů v praxi. Následuje úvod s použitím bezhrotého peelingového stroje BT16 jako příkladu.
Obrázek 2 Princip činnosti a struktura zařízení
Na rozdíl od pracovního principu rotace obrobku a axiálního posuvu nástroje při zpracování kruhových ocelových tyčí na běžném soustruhu se nástroj při práci bezhrotého loupacího stroje otáčí a obrobek je přiváděn axiálně. Krátký pracovní proces spočívá v tom, že upínací zařízení upne tyč a zasune ji, hlavní stroj provede loupání, vstupní vodicí a výstupní vodicí zařízení tlumí vibrace a poté vykládací vozík vytáhne tyč ven [5].
Řezná část hlavního stroje BT16 je rotační řezací hlava upevněná na dutém vřetenu o vnitřním průměru 600mm (viz obrázek 1). Duté vřeteno je instalováno ve skříni vřetena a je poháněno hlavním motorem, který se otáčí vysokou rychlostí. 4, protože na hlavě frézy je symetricky instalováno 8 nástrojů, což má za následek vysokou účinnost řezání.
Obrázek Obrázek 1 Rotační řezací hlava
Axiální posuv obrobku doplňuje upínací zařízení (viz obrázek 2). Na upínacím zařízení jsou instalovány dva páry podávacích válečků. Upínací činnost válců je poháněna hydraulickým válcem a převodovým mechanismem. Rotace válců je poháněna servomotorem a rychlost posuvu je stabilní a nastavitelná.
Obrázek Obrázek 2: Upínací zařízení a skříň vřetena
Vstupní vodicí zařízení (viz obrázek 3) se skládá ze tří samostředících čelistí spojených pákovým mechanismem.
Obrázek Obrázek 3: Vstupní vodicí zařízení
Výstupní vodicí zařízení (viz obrázek 4) je instalováno uvnitř dutého vřetena vřetenové skříně. Jedná se o samostředící upínací zařízení se čtyřmi-čelisťami-s měděnými deskami zabudovanými v čelistech, které chrání povrch hotového obrobku. Díky přidání mechanického nastavovacího zařízení pro nastavení souososti jeho osy s rotující nožovou hlavou je struktura složitější, ale spojovací struktura a funkce, kterou dosahuje, jsou podobné vstupnímu vedení. Některá zařízení mají dvě sady výstupních vodicích zařízení, které se nazývají střední vodítko a zadní vodítko podle jejich vzdálenosti od otočné nožové hlavy nebo společně označované jako střední a zadní vodítko.
Obraz
Obrázek 4. Výstupní vodicí zařízení
Funkcí vstupních a výstupních vodicích zařízení je upnout a podepřít obrobek, poskytovat spolehlivé vedení, udržovat hladký axiální pohyb a zabraňovat vibracím a rotaci.
Hlavní součástí vyprazdňovacího vozíku je pár kovadlin ve tvaru V-. Upínací činnost horních a spodních kovadlin je spojena pomocí samostředícího ozubeného kola a hřebenového mechanismu. Obrobek se upne těsně předtím, než opustí podávací válečky, čímž se zajistí upínací síla a síla axiálního posuvu.
Stručně řečeno, souosost středů pěti součástí-upínacího zařízení, rotační řezací hlavy, vstupního vodícího zařízení, výstupního vodícího zařízení a vypouštěcího vozíku-musí být testována a nastavena s určitou přesností. V opačném případě dojde u tyčového materiálu při vstupu do upínacího a vodícího zařízení a výstupu z něj. I malá odchylka nepříznivě ovlivní kvalitu povrchu obrobku.
Obrázek 3. Vliv pěti{1}}středové souososti přesahující toleranci na přesnost obrábění
Překročení pěti-tolerance souososti středů povede k defektům na povrchu obrobku, jako jsou stopy po vibracích, kroky, excentricita soustružení, smrštění konce obrobku a replikace chyb.
3.1 Vibrační značky
Vibrační značky se obvykle objevují na předním konci obrobku, jak je znázorněno na obrázku 5. Jak uvádí pracovní princip zařízení, když obrobek poprvé začíná opracovávat a ještě nevstoupil do upínací oblasti výstupního vodícího zařízení, je držen dvěma páry podávacích válečků a vstupním vodicím zařízením na upínacím zařízení, zatímco řezná hlava provádí opracování odlupováním. Pokud je odchylka souososti dvou párů podávacích válečků a vstupního vodícího zařízení velká, je obrobek v pře-polohování, jeho tuhost klesá a má tendenci se ohýbat a deformovat. Při působení řezné síly bude obrobek vibrovat a vytvářet vibrační stopy. Na druhou stranu při nadměrném-polohování se upínací síly horních a spodních válečků upínacího zařízení liší, což ovlivní stabilitu rychlosti posuvu a zhorší tvorbu vibračních stop.
Obrázek: Obrázek 5 Na povrchu obrobku se objevují stopy po vibracích
3.2 Kroky
Kroky (viz obrázek 6) se obvykle objevují na obou koncích obrobku. Na předním konci obrobku se objevují schody, protože když je obrobek axiálně podáván, když přední konec obrobku dosáhne polohy výstupního vodícího zařízení nebo upínací polohy vynášecího vozíku, výstupní vodicí zařízení a vynášecí vozík upnou obrobek. Když výstupní vodicí zařízení a vynášecí vozík nejsou souosé s rotační řezací hlavou, obrobek bude vystaven radiálnímu relativnímu posunutí vzhledem k řeznému nástroji, což má za následek krok v odpovídající poloze na obrobku. Vzdálenost od místa stupně k přednímu konci obrobku se rovná vzdálenosti od výstupního vodícího zařízení nebo vynášecího vozíku k fréze.
Stupeň se objeví na zadním konci obrobku, ke kterému dojde, když se obrobek odpojí od podávacích válečků a vstupního vodícího zařízení. To je způsobeno tím, že podávací válečky a vstupní vodicí zařízení jsou koaxiální s rotační řeznou hlavou. Mechanismus je stejný, jako když se na předním konci obrobku objeví schod. Vzdálenost od místa stupně k zadnímu konci obrobku se rovná vzdálenosti od podávacích válců nebo vstupního vodícího zařízení k fréze.
Obrázek Obrázek 6: Na povrchu obrobku se objevují kroky
3.3 Excentricita soustružení
Hlavní příčinou excentricity otáčení (viz obrázek 7) je velká odchylka mezi vstupním vodicím zařízením a středem otáčení rotační nožové hlavy. To má za následek, že střed obrobku je souosý se středem rotační frézovací hlavy, což způsobuje excentricitu a jedna strana obvodu obrobku není obrobena. Pokud jsou upínací zařízení a vstupní vodicí zařízení také koaxiální, bude excentricita dále zesílena. Bez ohledu na vlastní chybu přímosti obrobku je tedy hlavní příčinou excentricity soustružení nesouosost upínacího zařízení, vstupního vodícího zařízení a rotační frézovací hlavy.
Obrázek Obrázek 7 Excentricita soustružení
3.4 Smrštění ocasu obrobku
Smrštění ocasu (viz obrázek 8) je způsobeno velkou odchylkou souososti mezi výstupním vodicím zařízením, vynášecím vozíkem a středem otáčení rotační řezací hlavy. Během loupání je obrobek vystaven kombinovanému působení radiální řezné síly ve směru průměru a upínací síly výstupního vodícího zařízení a vynášecího vozíku. Když je obrobek přiváděn k ocasní části a chystá se opustit nástroj, rovnováha sil mezi těmito třemi je narušena. Pouze výstupní vodicí zařízení a vynášecí vozík působí upínací silou na obrobek, což způsobuje radiální posunutí a má za následek smrštění ocasu.
Obrázek Obrázek 8 Stažení ocasu
3.5 Chybová replikace
Na povrchu obrobku se střídají světlé a drsné oblasti (viz obrázek 9). Červený kruh na obrázku 9 označuje měděný prach, který odpadá, když měděná deska výstupního vedení klouže vzhledem k obrobku. Vzhled měděného prachu naznačuje, že povrch obrobku je v této oblasti poměrně drsný. Tato vada je způsobena výraznou vadou spirály kování na povrchu sochoru před loupáním (viz obrázek 10). Vzdálenost mezi sousedními drsnými oblastmi na povrchu obráběného obrobku se rovná "rozteči" spirály.
Teoreticky by se tato vada neměla objevit na povrchu hotového obrobku, když je šířka čelistí vstupního vodícího zařízení větší než "rozteč" spirály. Pokud však vstupní vodicí zařízení a upínací zařízení nejsou koaxiální, jsou čelisti vstupního vodícího zařízení v jednobodovém kontaktu s předvalkem. Vzhledem k tomu, že předvalek je ve skutečnosti přiváděn spirálově, spirála výkovku na povrchu předvalku se odráží na obrobené ploše.
Obrázek Obrázek 9: Střídání světlých a hrubých oblastí
Obrázek Obrázek 10: Kovací spirála na povrchu sochoru před obráběním
Obrázek 4: Metoda úpravy pro pěti-středovou souosost
Detekce a nastavení pěti{0}}středové souososti by měla být založena na středu rotující řezací hlavy namontované na dutém vřetenu jako teoretická reference. Protože osa dutého vřetena není pevná entita, je zapotřebí referenční tyč jako referenční hodnota pro nastavení. Obtíž spočívá v tom, jak vybrat přiměřenou polohu podpory a metodu podpory, aby se referenční tyč přesně umístila na osu zařízení. Velké-stroje na bezhroté loupání vyžadují zkušební tyče s významným průměrem a hmotností, což vyžaduje vysokou přesnost a tuhost při výběru podpůrných komponent. U zkušebních tyčí je zásadní snížit jejich hmotnost při zachování jejich tuhosti.
Po četných zkouškách naše společnost dokončila následující plán seřízení: Nejprve seřiďte vstupní vodicí zařízení tak, aby bylo soustředné s rotující nožovou hlavou. Poté podepřete zkušební tyče otvory pro válce vstupních a výstupních vodicích zařízení a upravte střed podávacích upínacích válečků a vynášecího vozíku. Zjednodušené schéma způsobu podepření zkušební tyče a zkušební postup pro bezhrotý loupací stroj BT16 je znázorněn na obrázku 11.
Obrázek 11. Způsob podepření a schéma kontroly stroje na kontrolu tyčí
Kontrola 1 barem
2-Upínací zařízení
3-přední podpůrná objímka
Vodicí zařízení se 4 vstupy
Indikátor 5 číselníků
6-řezná hlava
Zařízení se 7 výstupy
8-zadní podpůrná objímka
9-Vypouštěcí vozík
Přední a zadní opěrná pouzdra jsou instalována na vstupních a výstupních vodicích zařízeních. Kontrola tyče je podporována těmito dvěma opěrnými pouzdry (viz obrázky 12 a 13), protože tyto dvě součásti mají dobrou tuhost a spolehlivou podporu. Dvě opěrná pouzdra se používají jako přechodové reference. Vyrovnání opěrných pouzder s rotační řeznou hlavou je poměrně jednoduché a lze s ním snadno dosáhnout vysoké přesnosti. Další funkcí opěrných pouzder je vyvážit požadavky na tuhost a kvalitu kontroly tyče, což umožňuje, aby kontrola tyče byla menší a lehčí, což je výhodné pro zlepšení přesnosti kontroly a efektivity práce.
Obrázek 12 Podpěrná tyč přední opěrky
Obrázek 13 Opěrná tyč zadního podpěrného pouzdra
Naše společnost používá tyč o délce 3500 mm, průměru 120 mm a přímosti 0,7 mm/délka.
Konkrétní kroky pro úpravu pěti-středové souososti jsou následující:
1) Nainstalujte přední opěrné pouzdro a vyrovnejte jeho střed. Jak je znázorněno na obrázku 14, upněte přední opěrnou objímku pomocí vstupního vodícího zařízení. Pomocí úchylkoměru zkontrolujte souosost mezi středem přední opěrné objímky a středem otočné řezací hlavy: Základna magnetického úchylkoměru je připevněna k otočné řezné hlavě a úchylkoměr měří vnitřní otvor přední opěrné objímky. Číselník se otáčí o 360 stupňů s otočnou řezací hlavou. Na základě úchylkoměru určete chybu koaxiality a její směr. Upravte odpovídajícím způsobem tloušťku podložek pod třemi chapadly předního vodícího zařízení, abyste zajistili, že střed přední opěrné objímky bude souosý s rotující řeznou hlavou. Po seřízení musí vstupní vodicí zařízení zůstat upnuté.
Obraz
Obrázek 14 Kontrola souososti přední opěrné objímky a řezné hlavy
2) Nasaďte zadní opěrnou objímku na otvor válce výstupního vodícího zařízení. Protože výstupní vodicí zařízení a vřeteno rotující nožové hlavy jsou namontovány společně ve vřetenové skříni (struktura znázorněná na obrázku 15), jeho levý konec je podepřen otočnou nožovou hlavou a jeho pravý konec je podepřen koncovým krytem. Konstrukce vřetenové skříně proto určuje, že válcový otvor výstupního vodícího zařízení je souosý s rotační nožovou hlavou, což umožňuje přímou instalaci zadní nosné objímky jako nosné součásti bez nastavování.
Obraz
Obrázek 15 Schematický diagram konstrukce vřetenové skříně
1-Nůžková hlava 2-Výstupní vodicí zařízení 3-Koncový kryt 4-Zadní opěrná objímka
3) Vložte zkušební tyč do otvorů předních a zadních opěrných objímek. Oba konce jsou v upínacím rozsahu podávacího zařízení, respektive vynášecího vozíku. V tomto okamžiku souosost zkušební tyče a řezné hlavy závisí na přesnosti výroby samotného zařízení a přesnosti vyrovnání přední opěrné objímky.
4) Zkontrolujte souosost mezi středem podávacího zařízení a zkušební tyčí. 5) Zkontrolujte vzdálenosti G a H mezi zkušební tyčí a horními a dolními upínacími válečky pomocí měrek (viz obrázek 11). Upravte tloušťku podložek pod základnou upínacího zařízení tak, aby byly hodnoty G a H stejné. V tomto bodě jsou středy horních a spodních upínacích válečků souosé se zkušební tyčí.
6) Zkontrolujte souosost mezi středem vyhazovacího vozíku a zkušební tyčí. Metoda kontroly a nastavení je podobná kroku 4: upravte tloušťku podložek pod uchopovacími podložkami podle naměřených hodnot E a F (viz obrázek 11).
7) Výstupní vodicí zařízení má mechanické nastavovací zařízení, které může přímo nastavit souosost s testovací tyčí.
Poznámka: Během procesu testování a seřizování musí vstupní vodicí zařízení zůstat upnuté a upínat přední opěrné pouzdro, dokud nebudou dokončeny všechny práce; horní a spodní upínací válečky a kovadlina vozíku ve tvaru V- by se neměly dotýkat zkušební tyče, pouze se k ní přibližovat, aby se usnadnilo měření vzdálenosti od zkušební tyče, aby byla zachována přesnost zkušební tyče. Požadavky na přesnost předních a zadních opěrných objímek jsou: vůle 0,10 mm mezi vnitřním otvorem přední opěrné objímky a zkušební tyčí a souosost 0,05 mm mezi vnitřním otvorem a vnějším kruhem. Vůle mezi vnitřním otvorem zadního opěrného pouzdra a testovací tyčí je 0,10 mm, souosost mezi vnitřním otvorem a vnějším kruhem je 0,05 mm a vůle mezi vnějším kruhem a otvorem válce výstupního vodícího zařízení je 0,15 mm.
Obrázek 5 Závěr
Princip nastavení spočívá v použití středu otočné řezací hlavy jako referenčního bodu pro nastavení pěti{0}}středové souososti a použití testovací tyče pro testování. Tuhost podpěry zkušební tyče by měla být dobrá. Zkušební tyč je podepřena opěrnou objímkou, která slouží jako přechodová reference, a je upravena tak, aby byla koaxiální s řeznou hlavou. Další funkcí opěrného pouzdra je snížení hmotnosti testovací tyče, zlepšení přesnosti testování a zvýšení efektivity nastavení. Nastavením pěti{5}}středové souososti loupacího stroje pomocí výše uvedené metody se dosáhne uspokojivých výsledků a výrazně se zlepší kvalita zpracování produktu.
