《CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік компоненттеріне қойылатын талаптар және оңтайландыру》
I. Кіріспе
Қазіргі заманғы өңдеу өнеркәсібіндегі маңызды өңдеу жабдығы ретінде CNC фрезерлік станоктардың өнімділігі өңдеу сапасы мен өндіріс тиімділігіне тікелей әсер етеді. CNC фрезерлік станоктардың негізгі компоненттерінің бірі ретінде шпиндель компоненті станоктың жалпы өнімділігінде шешуші рөл атқарады. Шпиндельдің құрамдас бөлігі шпиндельден, шпиндель тірегінен, шпиндельге орнатылған айналмалы бөліктерден және тығыздағыш элементтерден тұрады. Станокты өңдеу кезінде шпиндель бетті қалыптау қозғалысына тікелей қатысу үшін дайындаманы немесе кескіш құралды жүргізеді. Сондықтан CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік құрамдас бөлігінің талаптарын түсіну және оңтайландырылған дизайнды жүргізу станоктың өнімділігі мен өңдеу сапасын жақсарту үшін үлкен маңызға ие.
Қазіргі заманғы өңдеу өнеркәсібіндегі маңызды өңдеу жабдығы ретінде CNC фрезерлік станоктардың өнімділігі өңдеу сапасы мен өндіріс тиімділігіне тікелей әсер етеді. CNC фрезерлік станоктардың негізгі компоненттерінің бірі ретінде шпиндель компоненті станоктың жалпы өнімділігінде шешуші рөл атқарады. Шпиндельдің құрамдас бөлігі шпиндельден, шпиндель тірегінен, шпиндельге орнатылған айналмалы бөліктерден және тығыздағыш элементтерден тұрады. Станокты өңдеу кезінде шпиндель бетті қалыптау қозғалысына тікелей қатысу үшін дайындаманы немесе кескіш құралды жүргізеді. Сондықтан CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік құрамдас бөлігінің талаптарын түсіну және оңтайландырылған дизайнды жүргізу станоктың өнімділігі мен өңдеу сапасын жақсарту үшін үлкен маңызға ие.
II. CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік компоненттеріне қойылатын талаптар
- Жоғары айналу дәлдігі
CNC фрезерлік станоктың шпиндельі айналмалы қозғалысты орындаған кезде, нөлдік сызықтық жылдамдықпен нүктенің траекториясы шпиндельдің айналу орта сызығы деп аталады. Идеалды жағдайларда айналмалы центр сызығының кеңістіктегі орны тұрақты және өзгеріссіз болуы керек, ол идеалды айналу сызығы деп аталады. Дегенмен, шпиндельдік құрамдас бөліктегі әртүрлі факторлардың әсерінен айналмалы орталық сызығының кеңістіктегі орны әр сәтте өзгереді. Айналмалы центр сызығының мезеттегі нақты кеңістіктегі орны айналмалы центр сызығының лездік жағдайы деп аталады. Идеал айналу центріне қатысты қашықтық шпиндельдің айналу қателігі болып табылады. Айналу қателігінің диапазоны – шпиндельдің айналу дәлдігі.
Радиалды қате, бұрыштық қате және осьтік қате сирек кездеседі. Радиалды қателік пен бұрыштық қателік бір уақытта болған кезде олар радиалды ағынды құрайды; осьтік қателік пен бұрыштық қате бір уақытта болған кезде, олар соңғы беттің ағуын құрайды. Жоғары дәлдіктегі өңдеу дайындамаларды өңдеу сапасын қамтамасыз ету үшін шпиндельдің өте жоғары айналу дәлдігін талап етеді. - Жоғары қаттылық
CNC фрезерлік станоктың шпиндель құрамдас бөлігінің қаттылығы шпиндельдің күш әсерінен деформацияға қарсы тұру қабілетін білдіреді. Шпиндельдің құрамдас бөлігінің қаттылығы неғұрлым көп болса, күш әсерінен шпиндельдің деформациясы соғұрлым аз болады. Кесу күші мен басқа күштердің әсерінен шпиндель серпімді деформацияны тудырады. Шпиндельдің құрамдас бөлігінің қаттылығы жеткіліксіз болса, бұл өңдеу дәлдігінің төмендеуіне әкеледі, мойынтіректердің қалыпты жұмыс жағдайларын бұзады, тозуды тездетеді және дәлдікті төмендетеді.
Шпиндельдің қаттылығы шпиндельдің құрылымдық өлшеміне, тірек аралығына, таңдалған мойынтіректердің түрі мен конфигурациясына, мойынтіректердің саңылауын реттеуге және шпиндельдегі айналмалы элементтердің орналасуына байланысты. Шпиндель құрылымының ақылға қонымды дизайны, сәйкес мойынтіректерді және конфигурация әдістерін таңдау және мойынтірек саңылауын дұрыс реттеу шпиндель құрамдас бөлігінің қаттылығын жақсарта алады. - Күшті дірілге төзімділік
CNC фрезерлік станоктың шпиндель құрамдас бөлігінің дірілге төзімділігі кесу өңдеу кезінде шпиндельдің тұрақты болып қалу және дірілдемеу қабілетін білдіреді. Шпиндельдің құрамдас бөлігінің дірілге төзімділігі нашар болса, жұмыс кезінде дірілді жасау оңай, өңдеу сапасына әсер етеді және тіпті кескіш құралдар мен станоктарды зақымдайды.
Шпиндельдің құрамдас бөлігінің дірілге төзімділігін жақсарту үшін жиі демпферлік қатынасы үлкен алдыңғы мойынтіректер қолданылады. Қажет болған жағдайда шпиндель құрамдас бөлігінің табиғи жиілігін қоздыру күшінің жиілігінен әлдеқайда көп ету үшін амортизаторларды орнату керек. Бұған қоса, шпиндельдің дірілге төзімділігін шпиндель құрылымын оңтайландыру және өңдеу мен құрастыру дәлдігін жақсарту арқылы да арттыруға болады. - Төмен температураның көтерілуі
CNC фрезерлік станоктың шпиндель құрамдас бөлігінің жұмысы кезінде температураның шамадан тыс жоғарылауы көптеген жағымсыз салдарға әкелуі мүмкін. Біріншіден, шпиндельдің құрамдас бөлігі мен қорап термиялық кеңеюге байланысты деформацияланады, нәтижесінде шпиндельдің айналу орта сызығының және станоктың басқа элементтерінің салыстырмалы позициялары өзгереді, бұл өңдеу дәлдігіне тікелей әсер етеді. Екіншіден, мойынтіректер сияқты элементтер шамадан тыс температураға байланысты реттелетін саңылауды өзгертеді, қалыпты майлау жағдайларын бұзады, мойынтіректердің қалыпты жұмысына әсер етеді және ауыр жағдайларда тіпті «мойынтіректердің ұсталуы» құбылысын тудырады.
Температураның көтерілу мәселесін шешу үшін CNC машиналары әдетте тұрақты температура шпиндель қорабын пайдаланады. Шпиндель температурасын белгілі бір диапазонда ұстау үшін салқындату жүйесі арқылы салқындатылады. Сонымен қатар, мойынтірек түрлерін, майлау әдістерін және жылуды тарату құрылымдарын ақылға қонымды таңдау шпиндельдің температурасының көтерілуін тиімді төмендете алады. - Жақсы тозуға төзімділік
CNC фрезерлік станоктың шпиндель құрамдас бөлігі дәлдікті ұзақ уақыт сақтау үшін жеткілікті тозуға төзімділікке ие болуы керек. Шпиндельдегі оңай тозатын бөліктер - кескіш құралдардың немесе дайындамалардың орнату бөліктері және шпиндельдің қозғалуы кезінде оның жұмыс беті. Тозуға төзімділікті жақсарту үшін шпиндельдің жоғарыда көрсетілген бөліктерін қатайту керек, мысалы, қаттылық пен тозуға төзімділікті арттыру үшін сөндіру, карбюризациялау және т.б.
Үйкеліс пен тозуды азайту және тозуға төзімділікті жақсарту үшін шпиндельді мойынтіректерге жақсы майлау қажет. Сәйкес майлау материалдары мен майлау әдістерін таңдау және шпиндельді үнемі күтіп ұстау шпиндель компонентінің қызмет ету мерзімін ұзартуы мүмкін.
III. CNC фрезерлік станоктардың шпиндельді компоненттерін оңтайландыру дизайны
- Құрылымдық оңтайландыру
Шпиндельдің массасы мен инерция моментін азайту және шпиндельдің динамикалық өнімділігін жақсарту үшін шпиндельдің құрылымдық пішіні мен өлшемін саналы түрде жобалаңыз. Мысалы, шпиндельдің қаттылығы мен дірілге төзімділігін жақсарта отырып, шпиндельдің салмағын азайту үшін қуыс шпиндель құрылымын қабылдауға болады.
Шпиндельдің тірек аралығын және мойынтірек конфигурациясын оңтайландырыңыз. Өңдеу талаптарына және станоктың құрылымдық сипаттамаларына сәйкес шпиндельдің қаттылығы мен айналу дәлдігін жақсарту үшін сәйкес мойынтірек түрлері мен мөлшерін таңдаңыз.
Шпиндельдің өңдеу дәлдігі мен бетінің сапасын жақсарту, үйкеліс пен тозуды азайту және шпиндельдің тозуға төзімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсарту үшін озық өндірістік процестер мен материалдарды қабылдаңыз. - Мойынтіректерді таңдау және оңтайландыру
Сәйкес мойынтіректердің түрлерін және техникалық сипаттамаларын таңдаңыз. Шпиндельдің жылдамдығы, жүктеме және дәлдік талаптары сияқты факторларға сәйкес жоғары қаттылық, жоғары дәлдік және жоғары жылдамдық өнімділігі бар мойынтіректерді таңдаңыз. Мысалы, бұрыштық контактілі шарикті подшипниктер, цилиндрлік роликті мойынтіректер, конустық роликті мойынтіректер және т.б.
Мойынтіректердің алдын ала жүктелуін және саңылауды реттеуді оңтайландырыңыз. Мойынтіректердің алдын ала жүктелуін және саңылауды орынды реттеу арқылы шпиндельдің қаттылығы мен айналу дәлдігін жақсартуға болады, сонымен бірге мойынтіректердің температурасының жоғарылауы мен дірілін азайтуға болады.
Мойынтіректерді майлау және салқындату технологияларын қабылдаңыз. Мойынтіректердің майлау әсерін жақсарту, үйкеліс пен тозуды азайту үшін май тұманымен майлау, май-ауамен майлау және циркуляциялық майлау сияқты сәйкес майлау материалдарын және майлау әдістерін таңдаңыз. Сонымен қатар, мойынтіректерді салқындату және мойынтіректердің температурасын қолайлы диапазонда ұстау үшін салқындату жүйесін пайдаланыңыз. - Дірілге төзімді дизайн
Шпиндельдің діріл әсерін азайту үшін амортизаторларды орнату және демпферлік материалдарды пайдалану сияқты амортизаторлар мен материалдарды қабылдаңыз.
Шпиндельдің динамикалық теңгерім дизайнын оңтайландырыңыз. Динамикалық тепе-теңдікті дәл түзету арқылы шпиндельдің теңгерімсіздігін азайтып, діріл мен шуды азайтыңыз.
Өндіріс қателері мен дұрыс құрастырмау салдарынан туындаған дірілді азайту үшін шпиндельді өңдеу және құрастыру дәлдігін жақсартыңыз. - Температураның көтерілуін бақылау
Шпиндельдің жылуды тарату қабілетін жақсарту және температураның жоғарылауын азайту үшін жылу қабылдағыштарды қосу және салқындату арналарын пайдалану сияқты ақылға қонымды жылу тарату құрылымын жобалаңыз.
Майлау әдісін және шпиндельдің майлау материалын таңдауды үйкеліс жылуының пайда болуын азайту және температураның көтерілуін азайту үшін оңтайландырыңыз.
Шпиндельдің температурасының өзгеруін нақты уақытта бақылау үшін температураны бақылау және бақылау жүйесін қабылдаңыз. Температура белгіленген мәннен асқанда, салқындату жүйесі автоматты түрде іске қосылады немесе басқа салқындату шаралары қабылданады. - Тозуға төзімділікті жақсарту
Бетінің қаттылығын және тозуға төзімділігін жақсарту үшін шпиндельдің оңай тозатын бөліктеріне, мысалы, сөндіру, көмірлеу, азоттау және т.б. бетті өңдеуді орындаңыз.
Шпиндельдің тозуын азайту үшін сәйкес кесу құралын және дайындаманы орнату әдістерін таңдаңыз.
Шпиндельді жақсы күйде ұстау үшін шпиндельді үнемі күтіп ұстаңыз және тозған бөлшектерін уақытында ауыстырыңыз.
IV. Қорытынды
CNC фрезерлік станоктың шпиндельдік құрамдас бөлігінің өнімділігі станоктың өңдеу сапасы мен өндіріс тиімділігіне тікелей байланысты. Заманауи өңдеу өнеркәсібінің жоғары дәлдіктегі және жоғары тиімді өңдеуге қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік құрамдас бөлігінің талаптарын терең түсіну және оңтайландырылған дизайнды жүргізу қажет. Құрылымды оңтайландыру, мойынтіректерді таңдау және оңтайландыру, дірілге төзімділік дизайны, температура көтерілуін бақылау және тозуға төзімділікті жақсарту сияқты шаралар арқылы шпиндель құрамдас бөлігінің айналу дәлдігін, қаттылығын, дірілге төзімділігін, температураның жоғарылауын және тозуға төзімділігін жақсартуға болады, осылайша CNC фрезерлік станоктың жалпы өнімділігі мен өңдеу сапасын жақсартады. Практикалық қолданбаларда өңдеудің нақты талаптарына және станоктың құрылымдық сипаттамаларына сәйкес әртүрлі факторларды жан-жақты қарастыру керек және CNC фрезерлік станоктардың шпиндель құрамдас бөлігінің ең жақсы өнімділігіне қол жеткізу үшін сәйкес оңтайландыру схемасын таңдау керек.
CNC фрезерлік станоктың шпиндельдік құрамдас бөлігінің өнімділігі станоктың өңдеу сапасы мен өндіріс тиімділігіне тікелей байланысты. Заманауи өңдеу өнеркәсібінің жоғары дәлдіктегі және жоғары тиімді өңдеуге қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін CNC фрезерлік станоктардың шпиндельдік құрамдас бөлігінің талаптарын терең түсіну және оңтайландырылған дизайнды жүргізу қажет. Құрылымды оңтайландыру, мойынтіректерді таңдау және оңтайландыру, дірілге төзімділік дизайны, температура көтерілуін бақылау және тозуға төзімділікті жақсарту сияқты шаралар арқылы шпиндель құрамдас бөлігінің айналу дәлдігін, қаттылығын, дірілге төзімділігін, температураның жоғарылауын және тозуға төзімділігін жақсартуға болады, осылайша CNC фрезерлік станоктың жалпы өнімділігі мен өңдеу сапасын жақсартады. Практикалық қолданбаларда өңдеудің нақты талаптарына және станоктың құрылымдық сипаттамаларына сәйкес әртүрлі факторларды жан-жақты қарастыру керек және CNC фрезерлік станоктардың шпиндель құрамдас бөлігінің ең жақсы өнімділігіне қол жеткізу үшін сәйкес оңтайландыру схемасын таңдау керек.