Vzhledem k zahřívání vřetena, vysoké hlučnosti, snížené přesnosti a nestabilnímu provozu v horizontálním obráběcím centru jsme prostřednictvím detekce, demontáže a údržby obeznámeni se strukturou vřetena, přezkoumáme a roztřídíme proces údržby, shrneme soubor metod pro demontáž, instalaci, detekci a seřízení vřetena, obnovíme přesnost vřetena a poskytneme spolehlivou referenci pro údržbu podobných vřeten v budoucnosti.
1. Úvod Vřeteno určitého obráběcího centra se zahřívá, má nízkou přesnost a vysokou hlučnost, což nemůže splňovat příslušné požadavky výrobního procesu. Před údržbou je axiální házení vřetena 0,02 mm, radiální kruhové házení vřetena je 0,02 mm na blízkém konci a házení ve vzdálenosti 300 mm od blízkého konce je 0,05 mm. Pro obnovení přesnosti vřetena je potřeba vřeteno rozebrat, jedno po druhém zkontrolovat, opotřebovaná ložiska vyměnit a znovu namontovat a odladit a obnovit přesnost. V současné době neexistují žádné speciální demontážní a montážní nástroje a servisní a kontrolní plošiny pro údržbu vřetena a kvalitu údržby je obtížné zaručit. Při nesprávné demontáži, instalaci a seřízení bude vřeteno v krátké době dvakrát opraveno, což vážně ovlivní využití zařízení a efektivitu zpracování.
Nahlédnutím do příručky k obráběcímu stroji, pečlivým sledováním schématu struktury vřetena, pečlivou analýzou a pochopením vnitřní struktury vřetena, formulováním a implementací plánu údržby, zpřesňováním procesu údržby, vytvářením sady nápadů na údržbu pro demontáž, instalaci, testování a seřizování vřetena a provádění údržby vřetena ve vysoké kvalitě.
2. Úvod do komponent obráběcího centra 2.1 Skříň vřetena
Vřetenová skříň je instalována uprostřed rámu dvousloupového-sloupku. Vřeteno se pohybuje nahoru a dolů (osa Y) pomocí dvou lineárních valivých vedení a páru kuličkových šroubů. Servomotor nainstalovaný na horním konci páru kuličkových šroubů má vypínací{{3}brzdu pro brzdění-vypnutí. Motor vřetena je instalován za vřetenovou skříní a uvolňovací zařízení vřetenového nástroje a zařízení pro foukání kuželových otvorů vřetena jsou také instalovány za vřetenovou skříní, které se pohybují nahoru a dolů s vřetenovou skříní. Přesného zastavení vřetena je dosaženo enkodérem neseným motorem vřetena. Pohyb vřetena nahoru a dolů využívá hydraulický vyvažovací systém. Vyvažovací hydraulický válec a akumulátor se používají k dokončení vyvážení vřetena nahoru a dolů, aby se zlepšila přesnost pohybu osy Y a snížilo se zatížení servomotoru osy Y. Těsnosti vřetenového řemenu je dosaženo seřízením montážní desky motoru seřizovacím šroubem [1].
2.2 Montáž vřetena
Sestava vřetena se skládá z vřetena, sestavy předního ložiska vřetena, sestavy zadního ložiska vřetena, zařízení pro vyprazdňování řemenu vřetena, zařízení táhla vřetena (upínání nástroje) a opěrného pouzdra vřetena.
Sestava vřetena je instalována v objímce vřetena a připevněna ke skříni vřetena šrouby přes čelní plochu příruby nosného pouzdra vřetena. Kužel otvoru kužele vřetena je 7:24. Sestava vřetena je jemně zpracována a speciálně sestavena. Přední a zadní ložiskové sestavy vřetena jsou označeny. Při demontáži a instalaci věnujte pozornost poloze značky, aby nedošlo k ovlivnění přesnosti. Rovnoběžnost vnitřních a vnějších distančních vložek předních a zadních ložisek sestavy vřetena by měla být menší nebo rovna 0,003 mm a rovinnost vnitřních a vnějších distančních vložek by měla být menší nebo rovna 0,002 mm, aby bylo zajištěno předpětí sestavy ložisek vřetena a přesnost systému hřídele. Koncová plocha nosného pouzdra vřetena a koncová strana instalace vřetenové skříně jsou oškrábány a broušeny, aby bylo zajištěno, že osa vřetena je rovnoběžná s osou Z a kolmá k ose X.
2.3 Protahovací zařízení vřetena a uvolnění nástroje
Protažení vřetena oje se skládá ze 72 talířových pružin. Elastické čelisti na konci oje upínají tažný čep rukojeti nástroje v kuželovém otvoru vřetena. Upínací síla je asi 17800N. Upínací síla nástroje se nastavuje maticí na zadním konci oje vřetena. Hydraulický válec nainstalovaný na zadním konci skupiny vřeten tlačí oj vřetena dopředu, aby se nástroj uvolnil. Poloha uvolnění nástroje vřetena oje se nastavuje vnějším závitem hydraulického válce a aretuje seřizovací maticí. Pozice upnutí a uvolnění vřetenového nástroje jsou přijímány a vraceny zpět dvěma bezdotykovými spínači. Poznámka: Když je vřeteno obráběcího stroje zapnuté, nástroj nebo rukojeť nástroje by měly být nejprve upnuty v kuželovém otvoru vřetena a poté se vřeteno zapne. Přední a zadní skupinová ložiska vřetena a vykládací opěrná ložiska jsou všechna mazána tukem. Vzduch pro čištění kuželového otvoru vřetena je vháněn do kuželového otvoru vřetena ze středového otvoru táhla vřetena vzduchovým potrubím pneumatickým systémem [2].
2.4 Zařízení pro chlazení vřetenového nástroje
Chladicí systém posílá chladicí vzduch do chladicí trysky na předním konci vřetena přes 5cestné chladicí otvory na nosné objímce vřetena, aby chladil nástroj.
2.5 Interně chlazená skupina vřetena (mazání vřetenových ložisek tukem)
Ložiska vřetena vnitřně chlazené skupiny vřeten jsou mazána tukem a vřeteno má vnější cirkulační chlazení. Ocas vřetena je zásobován chladicí kapalinou a stlačeným vzduchem přes otočný kloub.
2.6 Robot
Výměnu nástroje mezi vřetenovým nástrojem a zásobníkem nástrojů provádí robot s dvojitými{0}}drápy. Během zpracování zásobník nástrojů předem-vybere další nástroj ke zpracování a otočí držák nástroje (nástroj) o 90 stupňů, aby jej umístil, a čeká na příkaz k výměně nástroje. Po dokončení programu se každá souřadná osa vrátí do polohy pro výměnu nástroje a vřeteno se současně zastaví. Když je vydán příkaz k výměně nástroje, dvířka výměny nástroje se otevřou a manipulátor se vysune, aby uchopil nástroj; poté, co je nástroj bezpečně upnut čelistí, je aktivován hydraulický válec pro uvolnění nástroje vřetena, aby se uvolnil mechanismus stahováku nástroje vřetena, a kuželový otvor vřetena je vyčištěn a vyfoukán; po dokončení uvolnění nástroje manipulátor vloží a vyjme hydraulický válec nástroje, aby vytáhl nástroj z kuželového otvoru vřetena a kuželového otvoru objímky nástroje, a hydraulický výkyvný válec otočí manipulátor o 180 stupňů pro výměnu nástroje; poté, co je nástroj na svém místě, manipulátor zasune a vyjme hydraulický válec nástroje, aby se vyměněný nástroj znovu vložil do kuželového otvoru vřetena nebo kuželového otvoru objímky nástroje v knihovně nástrojů a kuželový otvor vřetena vyfukuje vzduch, hydraulický válec pro uvolnění nástroje vřetena se resetuje a mechanismus stahováku nástroje vřetena znovu- upne nástroj do otvoru v kuželovém vřetenu; nakonec se manipulátor zatáhne, dvířka výměny nástrojů se zavřou a výměna nástroje je dokončena [3].
III. Metody a opatření pro řešení poruch přesnosti vřetena 3.1 Plán údržby vřetena
Před údržbou zkontrolujte a rozeberte, demontujte šrouby předního krytu vřetena a sejměte kryt. Odstraňte zadní konec uvolňovacího pístu vřetena a k němu připojené olejové a vzduchové potrubí, vypusťte hydraulický olej z potrubí a zabalte ústí potrubí, aby se do potrubí nedostal prach a nečistoty. Odstraňte spojku spojující vřeteno a převodovku, abyste odpojili vřeteno od převodovky. Odstraňte kulatou matici pro seřízení táhla na zadním konci vřetena a udělejte si záznam pro referenci během montáže. Odstraňte táhlo ze zadního konce vřetena klepáním dopředu a vyjměte talířovou pružinu. Vytáhněte objímku vřetena. Odstraňte axiální polohovací pouzdro na zadním konci vřetena. Vytáhněte vřeteno doleva a posuňte jej. Při tahu za vřeteno pro řazení vyjměte radiální válečkové ložisko klepáním. Odstraňte seřizovací kroužek a poté postupně vyjměte stavěcí šrouby pojistné matice a skupiny předních ložisek.
Vyčistěte demontované vřeteno, táhlo a další štíhlé díly, naneste je na ochranu olejem a umístěte je svisle, abyste zabránili ohnutí a deformaci. Poté rozeberte a vyčistěte zbývající části a řádně je uložte. Během demontáže vřetena více sledujte, věnujte pozornost některým originálním montážním měřítkům a udělejte si odpovídající značky a pokuste se najít místo poruchy.
Před montáží je nutné všechny díly důsledně očistit a při montáži je třeba dávat pozor na to, aby ložiska předem přidali přiměřené množství maziva. Postup montáže je obrácený podle výše uvedeného pořadí demontáže. Nakonec je sestava vřetena odladěna, instalována a testována bez zatížení.
3.2 Demontáž vřetena
1) Před demontáží zkontrolujte vřeteno. Zkontrolujte funkci vřetena na místě. Když jsou otáčky vřetena 1000 ot/min, je na zadním konci vřetena zjevný abnormální zvuk. Vřeteno se zastaví, magnetický držák měřiče se adsorbuje na pracovním stole a osa Y se současně posune dolů. Kontakt číselníku s přesností 0,01 mm je nalisován na vnější plochu vřetena. Pomocí ozubeného kola ručního kola posuňte osu X a najděte nejvyšší bod. Kontakt úchylkoměru je stlačen v nejvyšším bodě vnějšího povrchu vřetena, což je horní poloha tvořící přímky. Vřeteno se ručně otáčí, aby se vřeteno otočilo o jeden kruh. Ukazatel číselníku vychyluje dvě mřížky, což je 0,02 mm; stejným způsobem stiskněte kontakt úchylkoměru na čelní straně tyče jádra vřetena, posuňte osu Z, stiskněte měřidlo a po vynulování měřiče ručně otáčejte vřetenem. Ukazatel číselníku vychyluje dvě mřížky, to znamená, že axiální pohyb vřetena je 0,02 mm. Otevřete přední koncový kryt vřetena a zkontrolujte. Vše je v pořádku a žádná ložiska nejsou nalezena. Posuňte osu Y na nejnižší konec, abyste viděli vnitřní převodovou strukturu vřetenové skříně. Na horním konci vřetenové skříně jsou zleva doprava 3 černé pryžové trubky. Dvě vlevo jsou olejové trubky spojující chladicí zařízení vřetena. Otevřete spoj olejového potrubí a v olejovém potrubí není vidět proudění oleje. Sledujte olejovou trubku a zjistěte, že tyto dvě olejové trubky cirkulují olejové trubky vřetenové chladničky a druhá pryžová trubka je trubka chladicí kapaliny.
Při kontrole provozního stavu chladničky bylo zjištěno, že napájení chladničky bylo normální. Další pozorování zobrazovacího panelu ukázalo, že nefungovalo čerpadlo chladničky a nefungovalo chladicí zařízení. Otevřete zadní kryt chladničky a všimněte si, že se lopatky ventilátoru motoru chladicího čerpadla neotáčí a chladicí ventilátor se neotáčí. Pomocí multimetru změřte pojistky skleněné trubice na třech obvodech, které jsou všechny neporušené. Pomocí šroubováku silně stiskněte levý stykač a zjistěte, že se chladicí motor otáčí. Když je však šroubovák odstraněn, kontakty stykače se resetují a chladicí motor se zastaví. Stejným způsobem silně stiskněte pravý stykač a zjistěte, že chladicí ventilátor chladničky funguje. Když tlak ustane, kontakty stykače se resetují a chladicí ventilátor přestane fungovat. Po výše uvedených operacích bylo zjištěno, že došlo k problému s ovládacím okruhem chladničky. Další kontrolou bylo zjištěno, že došlo k problému s deskou řídicího obvodu v levém dolním rohu. Po výměně obvodové desky se stejnou specifikací fungovala chladnička normálně a chladicí zařízení vřetena normálně cirkulovalo.
Když byly otáčky vřetena 1000 ot/min, bylo vřeteno 30 minut nečinné a abnormální hluk stále existoval. Když byla rychlost změněna na 800 ot./min., hluk zesílil. Komplexní analýza ukázala, že bylo nutné demontovat sestavu vřetena, vyměnit ložiska a před{5}}utáhnout ložiska [4].
2) Odstraňte obvodový ochranný plech skříně vřetena a periferní olejová a plynová potrubí a potrubí na vřetenu. Zastavte obráběcí stroj v poloze, která je vhodná pro demontáž vřetena, stiskněte tlačítko nouzového zastavení a vypněte hlavní napájení, demontujte přepážku nebo štít na skříni vřetena a další periferní příslušenství, které brání demontáži, při uchopení a uvolnění nástroje označte olejové a plynové potrubí a polohy detekčního spínače a poté je sejměte. Odstraňte hydraulický válec pro uvolnění nástroje, abyste odkryli zadní koncový kryt vřetena.
3) Povolte řemen na řemenici vřetena. Povolte upevňovací šrouby na motoru vřetena, povolte řemen, aby bylo možné řemenici oddělit od řemene, poté povolte zajišťovací šrouby na čelní straně kuželovitého otvoru vřetena, na zadní konec vřetena nasaďte hliníkovou tyč pro vyražení vřetena a vřeteno se rozebere.
3.3 Demontáž vřetena
Konstrukce vřetena je znázorněna na obrázku 1. Sejměte zadní kryt, odšroubujte matici, vyjměte tlačnou tyč z předního konce, vyjměte talířovou pružinu ze zadního konce, zkontrolujte a vyčistěte a dejte do pořádku.
Obrázek 1 Struktura vřetena
1-osa jádra 2-kryt předního konce 3-sedlo nápravy 4, 8-ložisko 5-první pojistná matice 6-průchozí otvor
7-kotoučová pružina 9-protiprachový kryt 10-první oblouková ozubená řemenice 11-druhá pojistná matice
Ozubená řemenice 12-sekundového oblouku 13-Matice 14-Třetí pojistná matice 15-Víko zadního konce 16-Tlačna
17-První distanční vložka 18-Druhá distanční vložka 19-Tažná čelist 20-šroub Postupně vyjměte řemenici a sejměte protiprachový kryt. Při demontáži ložiska vřetena bylo zjištěno porušení držáku dvouřadého axiálního radiálního kuličkového ložiska na předním konci vřetena. Tento jev je bodem poruchy vřetena. Ložisko je potřeba vyměnit a předem utáhnout. Demontované díly očistěte petrolejem a zkontrolujte, zda nejsou promáčknuté a opotřebované, zejména referenční povrch instalace a čelní plocha distančního kroužku [5].
3.4 Montáž vřetena
Upevněte vřeteno na pracovní stůl a rovnoměrně naneste vrstvu mazacího oleje na vnější povrch jádra vřetena. Nainstalujte spodní distanční vložku na vnější povrch předního konce jádra vřetena. Rovnoběžnost distančního kroužku by měla být řízena v rozmezí 0,002 mm. Po rovnoměrném nanesení maziva do mezery mezi držákem a kuličkou ložiska nainstalujte ložisko zády k sobě na vnější povrch předního konce jádra vřetena. Nainstalujte vnitřní a vnější rozpěrky. Rovnoběžnost vnitřní a vnější rozpěrky je v rozmezí 0,002 mm. Pokračujte v instalaci ložisek podle kombinace ložisek. Nejprve nainstalujte skupinu předních podpěr vřetena a potom nainstalujte skupinu zadních podpěr vřetena. Nainstalujte rozpěrku vnitřního kroužku a pojistnou matici (viz obrázek 2), předem-utáhněte sestavu ložiska a nainstalujte pojistnou matici podle rozměrů pro demontáž.
Obrázek 2 Instalace vnitřního kroužku a pojistné matice na sestavu předního ložiska Po seřízení pojistné matice zkontrolujte pomocí mikrometru, zda jsou vnitřní a vnější distanční vložky v rozmezí 0,01 mm od středu vřetena, a pomocí mikrometru zkontrolujte, zda je rovinnost povrchu ložiska v rozmezí 0,002 mm, jak je znázorněno na obrázku 3.
Obrázek 3 Pomocí mikrometru zkontrolujte vnitřní a vnější distanční vložky a rovinnost konce ložiska Připevněte mikrometr na ložisko pro kontrolu radiálního házení volného konce vřetena s přesností 0,005 mm. Pokud se odchyluje od tolerance, je třeba ji upravit pomocí šroubu proti uvolnění na pojistné matici. Namontujte zadní opěrné ložisko zadními stranami k sobě. Nejprve otřete dočista vnitřní povrch objímky s drážkou pro cirkulaci chlazení, na vnitřní povrch objímky naneste rovnoměrně vrstvu maziva a poté našroubujte jádro vřetena s ložiskovou sestavou do objímky, to znamená sestavte pohyblivou a statickou část sestavy vřetena [6].
Postupně nainstalujte distanční kroužek a pojistnou matici sestavy a předem-utáhněte skupinu zadních opěrných ložisek vřetena (viz obrázek 4).
Obrázek 4 Před-utažení skupiny zadních opěrných ložisek vřetena je znázorněno na obrázku 5. Nainstalujte přední kryt vřetena, umístěte vřeteno vodorovně na V-blok a pomocí spárové měrky upravte mezeru v rozmezí 0,03 mm. Pomocí mikrometru zkontrolujte radiální házení vřetena v rozmezí 0,002 mm a pro nastavení použijte pojistnou matici. Sestavte protahovací zařízení. Sestavte hydraulický válec pro uvolnění nástroje, nainstalujte synchronní řemenici a nainstalujte vřeteno a periferní příslušenství.
Obrázek 5 Montáž a seřízení předního krytu vřetena 3.5 Test vřetena
Zkouška vřetena by měla být prováděna postupně od nízkých otáček k vysokým otáčkám a volnoběh by měl přesáhnout 2 hodiny, zatímco vysoké-otáčky by neměly přesáhnout 30 minut. Teplota ložiska by měla být kontrolována kdykoli během provozu obráběcího stroje. Teplota valivého ložiska vřetena by při nejvyšších otáčkách neměla překročit 70 stupňů. Během provozu byste měli věnovat pozornost zvuku otáčení stroje. Pokud běží normálně, zvuk by měl být stálý bzučivý zvuk; pokud je abnormální, bude vydávat různé zvuky, jako je zvuk převodovky, mírné klepání, chraplavý zvuk tření nebo řinčivý zvuk při nárazu kovu atd. [7]. IV. Závěr Průběžným procvičováním a akumulací, rozebráním a opravou vřetena obráběcího centra, byly vyřešeny poruchy zahřívání vřetena zařízení, špatná přesnost a vysoká hlučnost a byla obnovena přesnost vřetena. V tomto procesu jsem se seznámil s mechanickou strukturou vřetena obráběcího stroje, osvojil si metody oprav, montáže a seřizování, nashromáždil bohaté zkušenosti s údržbou a poskytl spolehlivá technická data pro budoucí údržbu zařízení.
