«Өңдеу орталықтарындағы шпиндельді трансмиссиялық құрылымдарды талдау»
Заманауи механикалық өңдеу саласында өңдеу орталықтары тиімді және дәл өңдеу мүмкіндіктерімен маңызды орын алады. Сандық басқару жүйесі, өңдеу орталығының басқару өзегі ретінде, адам миы сияқты бүкіл өңдеу процесін басқарады. Сонымен бірге өңдеу орталығының шпиндельі адамның жүрегіне тең және өңдеу орталығының негізгі өңдеу қуатының көзі болып табылады. Оның маңыздылығы өзінен-өзі түсінікті. Сондықтан өңдеу орталығының шпиндельін таңдағанда өте сақ болу керек.
Өңдеу орталықтарының шпиндельдерін трансмиссиялық құрылымдарына қарай негізінен төрт түрге бөлуге болады: тісті беріліспен, белдікпен басқарылатын шпиндельдер, тікелей қосылатын шпиндельдер және электр шпиндельдері. Бұл төрт беріліс құрылымының өзіндік сипаттамалары және әртүрлі айналу жылдамдығы бар және олар әртүрлі өңдеу сценарийлерінде бірегей артықшылықтарға ие.
I. Тісті беріліспен басқарылатын шпиндель
Тісті беріліспен басқарылатын шпиндельдің айналу жылдамдығы әдетте 6000р/мин құрайды. Оның негізгі сипаттамаларының бірі шпиндельдің жақсы қаттылығы болып табылады, бұл оны ауыр кесу жағдайларына өте қолайлы етеді. Ауыр кесу процесінде шпиндель айқын деформациясыз үлкен кесу күшіне төтеп беруі керек. Тісті беріліспен басқарылатын шпиндель осы талапқа сәйкес келеді. Сонымен қатар, тісті беріліспен басқарылатын шпиндельдер әдетте көп шпиндельді машиналарда жабдықталған. Көп шпиндельді машиналар әдетте бірнеше дайындамаларды бір уақытта немесе синхронды түрде бір дайындаманың бірнеше бөліктерін өңдеуді қажет етеді, бұл шпиндельдің жоғары тұрақтылығы мен сенімділігін талап етеді. Тісті беріліс әдісі қуатты берудің тегістігі мен дәлдігін қамтамасыз ете алады, осылайша көп шпиндельді машиналардың өңдеу сапасы мен тиімділігін қамтамасыз етеді.
Тісті беріліспен басқарылатын шпиндельдің айналу жылдамдығы әдетте 6000р/мин құрайды. Оның негізгі сипаттамаларының бірі шпиндельдің жақсы қаттылығы болып табылады, бұл оны ауыр кесу жағдайларына өте қолайлы етеді. Ауыр кесу процесінде шпиндель айқын деформациясыз үлкен кесу күшіне төтеп беруі керек. Тісті беріліспен басқарылатын шпиндель осы талапқа сәйкес келеді. Сонымен қатар, тісті беріліспен басқарылатын шпиндельдер әдетте көп шпиндельді машиналарда жабдықталған. Көп шпиндельді машиналар әдетте бірнеше дайындамаларды бір уақытта немесе синхронды түрде бір дайындаманың бірнеше бөліктерін өңдеуді қажет етеді, бұл шпиндельдің жоғары тұрақтылығы мен сенімділігін талап етеді. Тісті беріліс әдісі қуатты берудің тегістігі мен дәлдігін қамтамасыз ете алады, осылайша көп шпиндельді машиналардың өңдеу сапасы мен тиімділігін қамтамасыз етеді.
Дегенмен, беріліспен басқарылатын шпиндельдердің де кемшіліктері бар. Салыстырмалы түрде күрделі беріліс қорабының құрылымына байланысты өндіру және техникалық қызмет көрсету шығындары салыстырмалы түрде жоғары. Сонымен қатар, беріліс беру процесінде белгілі бір шу мен діріл тудырады, бұл өңдеу дәлдігіне белгілі бір әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, беріліс қорабының тиімділігі салыстырмалы түрде төмен және белгілі бір мөлшерде энергияны жұмсайды.
II. Белдікпен басқарылатын шпиндель
Белдікпен басқарылатын шпиндельдің айналу жылдамдығы 8000р/мин. Бұл трансмиссия құрылымы бірнеше маңызды артықшылықтарға ие. Ең алдымен қарапайым құрылым оның негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Белдік беріліс шкивтерден және белдіктерден тұрады. Құрылым салыстырмалы түрде қарапайым және өндіруге және орнатуға оңай. Бұл өндіріс шығындарын азайтып қана қоймай, техникалық қызмет көрсету мен жөндеуді ыңғайлы етеді. Екіншіден, жеңіл өндіру де белдікпен басқарылатын шпиндельдердің артықшылықтарының бірі болып табылады. Қарапайым құрылымның арқасында өндіріс процесін басқару салыстырмалы түрде оңай, бұл өндірістің жоғары сапасы мен тиімділігін қамтамасыз ете алады. Сонымен қатар, белдікпен басқарылатын шпиндельдер күшті буферлеу қабілетіне ие. Өңдеу процесінде шпиндель әртүрлі соққылар мен тербелістерге ұшырауы мүмкін. Таспаның серпімділігі жақсы буферлік рөл атқарып, шпиндельді және басқа беріліс қорабының құрамдастарын зақымданудан қорғай алады. Оның үстіне, шпиндель шамадан тыс жүктелгенде, белдік сырғып кетеді, бұл шпиндельді тиімді қорғайды және шамадан тыс жүктеме салдарынан зақымдануды болдырмайды.
Белдікпен басқарылатын шпиндельдің айналу жылдамдығы 8000р/мин. Бұл трансмиссия құрылымы бірнеше маңызды артықшылықтарға ие. Ең алдымен қарапайым құрылым оның негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Белдік беріліс шкивтерден және белдіктерден тұрады. Құрылым салыстырмалы түрде қарапайым және өндіруге және орнатуға оңай. Бұл өндіріс шығындарын азайтып қана қоймай, техникалық қызмет көрсету мен жөндеуді ыңғайлы етеді. Екіншіден, жеңіл өндіру де белдікпен басқарылатын шпиндельдердің артықшылықтарының бірі болып табылады. Қарапайым құрылымның арқасында өндіріс процесін басқару салыстырмалы түрде оңай, бұл өндірістің жоғары сапасы мен тиімділігін қамтамасыз ете алады. Сонымен қатар, белдікпен басқарылатын шпиндельдер күшті буферлеу қабілетіне ие. Өңдеу процесінде шпиндель әртүрлі соққылар мен тербелістерге ұшырауы мүмкін. Таспаның серпімділігі жақсы буферлік рөл атқарып, шпиндельді және басқа беріліс қорабының құрамдастарын зақымданудан қорғай алады. Оның үстіне, шпиндель шамадан тыс жүктелгенде, белдік сырғып кетеді, бұл шпиндельді тиімді қорғайды және шамадан тыс жүктеме салдарынан зақымдануды болдырмайды.
Дегенмен, белдікпен басқарылатын шпиндельдер мінсіз емес. Белдік ұзақ уақыт пайдаланғаннан кейін тозу және қартаю құбылыстарын көрсетеді және оны үнемі ауыстырып отыру қажет. Сонымен қатар, таспаны беру дәлдігі салыстырмалы түрде төмен және өңдеу дәлдігіне белгілі бір әсер етуі мүмкін. Дегенмен, өңдеу дәлдігіне қойылатын талаптар аса жоғары емес жағдайларда, белдікпен басқарылатын шпиндель әлі де жақсы таңдау болып табылады.
III. Тікелей қосылған шпиндель
Тікелей қосылған шпиндель шпиндель мен қозғалтқышты муфта арқылы қосу арқылы қозғалады. Бұл беріліс құрылымы үлкен бұралу және төмен энергия тұтыну сипаттамаларына ие. Оның айналу жылдамдығы 12000р/мин жоғары және әдетте жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарында қолданылады. Тікелей қосылатын шпиндельдің жоғары жылдамдықты жұмыс қабілеті жоғары дәлдіктегі және күрделі пішіндегі дайындамаларды өңдеу кезінде үлкен артықшылықтар береді. Ол кесу өңдеуді жылдам аяқтай алады, өңдеу тиімділігін арттырады және бір уақытта өңдеу сапасын қамтамасыз етеді.
Тікелей қосылған шпиндель шпиндель мен қозғалтқышты муфта арқылы қосу арқылы қозғалады. Бұл беріліс құрылымы үлкен бұралу және төмен энергия тұтыну сипаттамаларына ие. Оның айналу жылдамдығы 12000р/мин жоғары және әдетте жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарында қолданылады. Тікелей қосылатын шпиндельдің жоғары жылдамдықты жұмыс қабілеті жоғары дәлдіктегі және күрделі пішіндегі дайындамаларды өңдеу кезінде үлкен артықшылықтар береді. Ол кесу өңдеуді жылдам аяқтай алады, өңдеу тиімділігін арттырады және бір уақытта өңдеу сапасын қамтамасыз етеді.
Тікелей қосылатын шпиндельдің артықшылығы оның жоғары беріліс тиімділігінде де жатыр. Шпиндель ортасында басқа беріліс звенолары жоқ қозғалтқышқа тікелей қосылғандықтан, энергия шығыны азаяды және энергияны пайдалану жылдамдығы жақсарады. Сонымен қатар, тікелей байланыстырылған шпиндельдің дәлдігі де салыстырмалы түрде жоғары және өңдеу дәлдігі жоғары талаптарды қанағаттандыра алады.
Дегенмен, тікелей қосылатын шпиндельдің кейбір кемшіліктері бар. Айналу жылдамдығы жоғары болғандықтан, қозғалтқыш пен муфтаға қойылатын талаптар да салыстырмалы түрде жоғары, бұл жабдықтың құнын арттырады. Сонымен қатар, тікелей қосылған шпиндель жоғары жылдамдықты жұмыс кезінде үлкен жылу мөлшерін тудырады және шпиндельдің қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін тиімді салқындату жүйесін қажет етеді.
IV. Электр шпиндель
Электрлік шпиндель шпиндель мен қозғалтқышты біріктіреді. Қозғалтқыш – шпиндель, ал шпиндель – қозғалтқыш. Екеуі бір жерге біріктірілген. Бұл бірегей дизайн электр шпиндельінің беріліс тізбегін нөлге тең етіп, беріліс тиімділігі мен дәлдігін айтарлықтай жақсартады. Электр шпиндельінің айналу жылдамдығы 18000 – 40000р/мин аралығында. Тіпті алдыңғы қатарлы шет елдерде магниттік левитациялы подшипниктер мен гидростатикалық мойынтіректерді пайдаланатын электр шпиндельдері 100000р/мин айналу жылдамдығына жете алады. Мұндай жоғары айналу жылдамдығы оны жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Электрлік шпиндель шпиндель мен қозғалтқышты біріктіреді. Қозғалтқыш – шпиндель, ал шпиндель – қозғалтқыш. Екеуі бір жерге біріктірілген. Бұл бірегей дизайн электр шпиндельінің беріліс тізбегін нөлге тең етіп, беріліс тиімділігі мен дәлдігін айтарлықтай жақсартады. Электр шпиндельінің айналу жылдамдығы 18000 – 40000р/мин аралығында. Тіпті алдыңғы қатарлы шет елдерде магниттік левитациялы подшипниктер мен гидростатикалық мойынтіректерді пайдаланатын электр шпиндельдері 100000р/мин айналу жылдамдығына жете алады. Мұндай жоғары айналу жылдамдығы оны жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Электрлік шпиндельдердің артықшылықтары өте маңызды. Біріншіден, дәстүрлі трансмиссиялық құрамдас бөліктер болмағандықтан, құрылым неғұрлым жинақы және аз орын алады, бұл өңдеу орталығының жалпы дизайны мен орналасуына қолайлы. Екіншіден, электр шпиндельінің жауап беру жылдамдығы жылдам және ол қысқа уақыт ішінде жоғары жылдамдықты жұмыс күйіне жетіп, өңдеу тиімділігін арттырады. Сонымен қатар, электр шпиндельінің дәлдігі жоғары және өңдеу дәлдігі өте жоғары талаптарды қанағаттандыра алады. Сонымен қатар, электр шпиндельінің шуы мен дірілі аз, бұл жақсы өңдеу ортасын жасауға қолайлы.
Дегенмен, электр шпиндельдерінің де кемшіліктері бар. Электрлік шпиндельдерді өндіру технологиясына қойылатын талаптар жоғары және құны салыстырмалы түрде жоғары. Оның үстіне электрлік шпиндельдерге қызмет көрсету қиынырақ. Ақаулық орын алған кезде техникалық қызмет көрсету үшін кәсіби техниктер қажет. Сонымен қатар, электр шпиндель жоғары жылдамдықты жұмыс кезінде үлкен жылу мөлшерін тудырады және оның қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін тиімді салқындату жүйесін қажет етеді.
Кең таралған өңдеу орталықтарының арасында салыстырмалы түрде кең тараған беріліс құрылымының шпиндельдерінің үш түрі бар, атап айтқанда белдікпен басқарылатын шпиндельдер, тікелей қосылатын шпиндельдер және электр шпиндельдері. Тісті доңғалақпен басқарылатын шпиндельдер өңдеу орталықтарында сирек қолданылады, бірақ олар көп шпиндельді өңдеу орталықтарында салыстырмалы түрде жиі кездеседі. Белдікпен басқарылатын шпиндельдер әдетте шағын өңдеу орталықтарында және үлкен өңдеу орталықтарында қолданылады. Өйткені белдікпен басқарылатын шпиндель қарапайым құрылымға және күшті буферлеу қабілетіне ие және әртүрлі өлшемдегі өңдеу орталықтарының өңдеу қажеттіліктеріне бейімделе алады. Тікелей қосылған шпиндельдер мен электр шпиндельдері әдетте жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарында жиі қолданылады. Өйткені олар жоғары айналу жылдамдығы мен жоғары дәлдік сипаттамаларына ие және өңдеу тиімділігі мен өңдеу сапасына жоғары жылдамдықты өңдеу орталықтарының талаптарына жауап бере алады.
Қорытындылай келе, өңдеу орталығының шпиндельдерінің трансмиссиялық құрылымдарының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Таңдау кезінде нақты өңдеу қажеттіліктері мен бюджеттеріне сәйкес жан-жақты ескеру қажет. Қатты кесу өңдеу қажет болса, тісті беріліспен басқарылатын шпиндельді таңдауға болады; өңдеу дәлдігіне қойылатын талаптар ерекше жоғары болмаса және қарапайым құрылым мен төмен баға қажет болса, белдікпен басқарылатын шпиндельді таңдауға болады; егер жоғары жылдамдықты өңдеу қажет болса және өңдеудің жоғары дәлдігі қажет болса, тікелей қосылатын шпиндельді немесе электр шпиндельді таңдауға болады. Сәйкес шпиндельді беріліс құрылымын таңдау арқылы ғана өңдеу орталығының өнімділігін толығымен арттыруға және өңдеу тиімділігі мен өңдеу сапасын жақсартуға болады.