Korea Ever-Power · Οδηγός Μηχανικής Εφαρμογών
Σκουλήκι και τροχός σκουληκιού για φρέζες και κινητήρες τροφοδοσίας τόρνου
Μια φρέζα εμπλέκεται με ένα χαλύβδινο τεμάχιο εργασίας με εφαπτομενική δύναμη κοπής 2.000 N. Η συνιστώσα κατεύθυνσης τροφοδοσίας αυτής της δύναμης — 400 έως 800 N ανάλογα με τη γεωμετρία του κόπτη — ωθεί προς τα πίσω μέσω του κοχλία κίνησης, μέσω του ζεύγους ατέρμονων κοχλία, και προσπαθεί να επιταχύνει το τραπέζι μέσα στον κόπτη. Εάν η κίνηση τροφοδοσίας επιτρέπει αυτήν την επιτάχυνση, το εργαλείο σκάβει βαθύτερα, η δύναμη αυξάνεται και το τραπέζι επιταχύνει περαιτέρω — μια αυτοενισχυόμενη κρούση που λυγίζει τα εργαλεία και καταστρέφει τις μηχανές. Το αυτοασφαλιζόμενο ζεύγος ατέρμονων κοχλία είναι το μηχανικό φράγμα που αποτρέπει αυτήν την αστάθεια κατεύθυνσης τροφοδοσίας.
Οι μηχανισμοί κίνησης τροφοδοσίας φρεζαρίσματος και τόρνου χρησιμοποιούν ζεύγη γραναζιών ατέρμονα κοχλία για δύο ταυτόχρονες λειτουργίες: ελεγχόμενη μείωση του ρυθμού τροφοδοσίας (μετατροπή της ταχύτητας του κινητήρα σε αργή, σταθερή κίνηση του τραπεζιού ή του φορείου κατά την κοπή) και αυτοασφαλιζόμενη ασφάλεια (αποτροπή της οπισθοδρόμησης του μηχανισμού τροφοδοσίας από τις δυνάμεις κοπής και της έλξης του τεμαχίου εργασίας στο εργαλείο). Η ανάλυση ανατροφοδότησης της δύναμης κοπής παρακολουθεί πώς οι εφαπτομενικές, ακτινικές και αξονικές συνιστώσες της δύναμης κοπής αναλύονται σε ροπή οπισθοδρόμησης στο ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία — και καταδεικνύει ότι μόνο η γεωμετρία του αυτοασφαλιζόμενου κοχλία (μονή εκκίνηση, γωνία κίνησης κάτω από τη γωνία τριβής) απορροφά αξιόπιστα αυτή τη ροπή υπό όλες τις συνθήκες κοπής. Η ακρίβεια του ρυθμού τροφοδοσίας εξαρτάται από το σφάλμα της κίνησης του ατέρμονα κοχλία: ένα σφάλμα κίνησης 10 µm ανά περιστροφή του ατέρμονα κοχλία παράγει μια περιοδική μεταβολή του ρυθμού τροφοδοσίας που εμφανίζεται ως κυματισμός της επιφάνειας στη συχνότητα περιστροφής του ατέρμονα κοχλία. Οι αλεσμένοι ατέρμονες κοχλία (Ra 0,3 έως 0,4 µm, σφάλμα κίνησης κάτω από 5 µm) παράγουν σταθερότητα τροφοδοσίας σε συν ή πλην 1 τοις εκατό. Τα σκουλήκια με κοψίματα (Ra 1,6 µm, σφάλμα μολύβδου 15 έως 25 µm) παράγουν απόκλιση συν ή πλην 3 έως 5 τοις εκατό, ορατή ως κυματισμός της επιφάνειας στο τελικό μέρος.
Γιατί οι μηχανισμοί κίνησης φρεζαρίσματος και τόρνου χρησιμοποιούν ζεύγη γραναζιών με κοχλία στις μονάδες τροφοδοσίας φρεζαρίσματος και τόρνου.
Ένας μηχανισμός κίνησης τροφοδοσίας εργαλειομηχανής μετατρέπει την περιστροφή του κινητήρα σε αργή, ελεγχόμενη γραμμική κίνηση του τραπεζιού εργασίας (φρέζα) ή εγκάρσια ολίσθηση (τόρνος) κατά την κοπή μετάλλου. Ο ρυθμός τροφοδοσίας — συνήθως 10 έως 500 mm ανά λεπτό — καθορίζει την ποιότητα του φινιρίσματος της επιφάνειας, το πάχος του τσιπ και τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Το ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία βρίσκεται ανάμεσα στον κινητήρα τροφοδοσίας και τον κοχλία κίνησης, παρέχοντας τόσο τη μείωση της ταχύτητας όσο και την κρίσιμη λειτουργία ασφαλείας με αυτοασφαλιζόμενο κλείδωμα.
Σε αντίθεση με την εφαρμογή περιστροφικού τραπεζιού (Άρθρο A22) όπου το ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία τοποθετείται και συγκρατείται, το ζεύγος κίνησης τροφοδοσίας κινείται συνεχώς κατά την κοπή — καθιστώντας τη συνέπεια του ρυθμού τροφοδοσίας και την απορρόφηση της δύναμης κοπής τις κύριες παραμέτρους προδιαγραφών.
Το αυτοακλείδωμα απορροφά τη συνιστώσα της δύναμης κοπής κατεύθυνσης τροφοδοσίας που προσπαθεί να επιταχύνει το τεμάχιο εργασίας προς τον κόφτη. Χωρίς αυτοακλείδωμα, η συμβατική ή η ανοδική άλεση μπορεί να προκαλέσει μια αυτοενισχυόμενη επιτάχυνση τροφοδοσίας που καταστρέφει το εργαλείο, το τεμάχιο εργασίας και τον άξονα του μηχανήματος — ενδεχομένως τραυματίζοντας τον χειριστή.
Η ολισθαίνουσα επαφή του ατέρμονα κοχλία και του τροχού ατέρμονα κοχλία παράγει εγγενώς ομαλότερη περιστροφή από τα γρανάζια κωνικού κιβωτίου ταχυτήτων — μεταφράζεται σε ομαλότερο ρυθμό πρόωσης με λιγότερη περιοδική μεταβολή. Η ομαλότητα του ρυθμού πρόωσης καθορίζει άμεσα την ποιότητα του φινιρίσματος της επιφάνειας: μια μεταβολή πρόωσης 2% παράγει μια μεταβολή 2% στο πάχος των θραυσμάτων, ορατή ως κυματισμός στην κατεργασμένη επιφάνεια.
Ένα ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία 40:1 μετατρέπει έναν κινητήρα 1.450 σ.α.λ. σε 36 σ.α.λ. στον κοχλία κίνησης — παράγοντας ρυθμό τροφοδοσίας 180 mm/min μέσω ενός κοχλία κίνησης με βήμα 5 mm. Αυτή η μονοβάθμια αναλογία ταιριάζει μέσα στην κολόνα ή την ποδιά του μηχανήματος χωρίς να επεκτείνει το αποτύπωμα του μηχανήματος. Οι οδοντωτοί τροχοί χρειάζονται 3 έως 4 στάδια για την ίδια αναλογία.
Ανάλυση ανάδρασης δύναμης κοπής — πώς οι δυνάμεις κοπής προσπαθούν να προωθήσουν την τροφοδοσία προς τα πίσω
Κατά την κοπή μετάλλου, τρία ορθογώνια στοιχεία δύναμης ασκούνται στο τεμάχιο εργασίας στο σημείο κοπής. Το στοιχείο που είναι ευθυγραμμισμένο με την κατεύθυνση τροφοδοσίας είναι το κρίσιμο για το ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία, επειδή επιχειρεί να κινήσει προς τα πίσω τον μηχανισμό τροφοδοσίας μέσω του κοχλία κίνησης.
Ο παρακάτω πίνακας παρακολουθεί την αλυσίδα δύναμης από τις παραμέτρους κοπής έως τη ροπή οπισθοπορείας για τρία συνηθισμένα σενάρια κατεργασίας — δείχνοντας γιατί η αυτοασφαλιζόμενη κίνηση είναι απαραίτητη και γιατί οι συμβατικοί (μη αυτοασφαλιζόμενοι) μηχανισμοί κίνησης δεν είναι ασφαλείς για εφαρμογές τροφοδοσίας φρεζαρίσματος.
Η ανάλυση δείχνει ότι ακόμη και η βαριά άλεση ανόδου με εφαπτομενική δύναμη 5.000 N παράγει μόνο 10 N·m ροπής οπισθοπορείας στο ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία — εντός της ικανότητας αυτοασφαλίσεως οποιουδήποτε τυπικού ζεύγους μονής εκκίνησης (το οποίο αντιστέκεται σε ροπές οπισθοπορείας έως την πλήρη ονομαστική ροπή εξόδου, συνήθως 50 έως 500 N·m για μεγέθη τροφοδοσίας εργαλειομηχανών). Το ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία απορροφά ολόκληρη τη δύναμη κοπής στην κατεύθυνση τροφοδοσίας χωρίς καμία καταπόνηση. Αλλά η συνέπεια της αστοχίας οπισθοπορείας είναι σοβαρή: το τεμάχιο εργασίας επιταχύνει προς τον κόπτη με τον πλήρη ρυθμό κίνησης του κοχλία κίνησης, προκαλώντας μια σύγκρουση που μπορεί να σπάσει το εργαλείο, να προκαλέσει ζημιά στον άξονα και να τραυματίσει τον χειριστή. Το περιθώριο αυτοασφαλίσεως δεν είναι οριακό — έχει σχεδιαστεί για να είναι συντριπτικό.
Ακρίβεια ρυθμού τροφοδοσίας — πώς το σφάλμα του μολύβδου με σκουλήκι προκαλεί κυματισμό στην επιφάνεια
Ο ρυθμός τροφοδοσίας καθορίζει το πάχος του τσιπ και επομένως το φινίρισμα της επιφάνειας: ένας απόλυτα σταθερός ρυθμός τροφοδοσίας παράγει ένα τέλεια ομοιόμορφο τσιπ, το οποίο παράγει μια λεία επιφάνεια. Ένας μεταβαλλόμενος ρυθμός τροφοδοσίας παράγει ένα μεταβαλλόμενο πάχος τσιπ, το οποίο παράγει μια κυματιστή επιφάνεια με μια περίοδο που αντιστοιχεί στη συχνότητα μεταβολής.
Το σφάλμα μολύβδου στο σκουλήκι προκαλεί περιοδική διακύμανση της τροφοδοσίας. Εάν ο ατέρμονας κοχλίας έχει σωρευτικό σφάλμα προόδου 15 µm σε μία περιστροφή, ο ρυθμός τροφοδοσίας ποικίλλει κατά 15 µm ανά περιστροφή. Σε αναλογία 40:1 με βίδα προόδου με βήμα 5 mm, μία περιστροφή του ατέρμονα κοχλία προωθεί το τραπέζι κατά 0,125 mm. Ένα σφάλμα 15 µm σε διαδρομή 0,125 mm αντιπροσωπεύει μια στιγμιαία μεταβολή τροφοδοσίας 12% — παράγοντας μια μεταβολή πάχους θραυσμάτων 12% ορατή ως περιοδική κυματικότητα με μήκος κύματος 0,125 mm στην τελική επιφάνεια. Για την τελική κατεργασία όπου η τραχύτητα της επιφάνειας Ra πρέπει να είναι κάτω από 1,6 µm, αυτή η κυματικότητα είναι απαράδεκτη.
Οι αλεσμένοι σκώληκες με σφάλμα μολύβδου κάτω από 5 µm ανά περιστροφή μειώνουν την απόκλιση τροφοδοσίας κάτω από 4 τοις εκατό — εντός του αποδεκτού εύρους για γενική κατεργασία (τραχύτητα επιφάνειας Ra 1,6 έως 3,2 µm). Για φινίρισμα ακριβείας (Ra κάτω από 0,8 µm), καθορίζονται σκώληκες με επικάλυψη με σφάλμα μολύβδου κάτω από 2 µm. Το σφάλμα μολύβδου δεν είναι το ίδιο με το φινίρισμα επιφάνειας: ένας σκώληκας μπορεί να έχει λείο φινίρισμα επιφάνειας Ra 0,4 µm αλλά χαμηλή ακρίβεια μολύβδου (σφάλμα 10+ µm) λόγω γεωμετρικών σφαλμάτων της μηχανής κοπής. Το σφάλμα μολύβδου πρέπει να επαληθεύεται με άμεση μέτρηση σε ένα ειδικό όργανο δοκιμής μολύβδου — δεν συνάγεται από την τιμή τραχύτητας επιφάνειας.
Ένας Κορεάτης κατασκευαστής φρεζαρίσματος με γόνατο έλαβε παράπονα πεδίου σχετικά με περιοδική κυματισμό της επιφάνειας στον άξονα Υ (εγκάρσια τροφοδοσία) κατά τη διάρκεια της φρεζαρίσματος με όψη. Η κυματισμός εμφανίστηκε ως κανονικό μοτίβο με μήκος κύματος περίπου 0,13 mm — που αντιστοιχεί στην προώθηση του τραπεζιού ανά περιστροφή του σκουληκιού (ονομαστική τιμή 0,125 mm με τον χρησιμοποιούμενο ρυθμό τροφοδοσίας). Η επιθεώρηση του σκουληκιού αποκάλυψε σωρευτικό σφάλμα ακροδεκτών 18 µm σε μία περιστροφή — εντός της τυπικής ανοχής του προμηθευτή, αλλά παράγοντας διακύμανση τροφοδοσίας 14%. Ο άξονας Χ (διαμήκης τροφοδοσία) δεν έδειξε κυματισμό — ο σκουλήκι του είχε σφάλμα ακροδεκτών 4 µm (από διαφορετική παρτίδα παραγωγής με αυστηρότερο έλεγχο της διαδικασίας). Και οι δύο σκουλήκια είχαν τον ίδιο αριθμό εξαρτήματος από τον ίδιο προμηθευτή — το σφάλμα ακροδεκτών δεν ελέγχθηκε στις προδιαγραφές κατασκευής, μόνο οι διαστάσεις του σπειρώματος και το φινίρισμα της επιφάνειας. Επίλυση: ο κατασκευαστής του φρεζαρίσματος πρόσθεσε μια προδιαγραφή σφάλματος ακροδεκτών στην παραγγελία αγοράς — μέγιστο σωρευτικό 6 µm ανά περιστροφή, επαληθευμένο με πιστοποιητικό επιθεώρησης. Ο προμηθευτής εφάρμοσε δοκιμή 100% ακροδεκτών σε ένα οπτικό όργανο ελέγχου ακροδεκτών με επιπλέον κόστος 1,80 USD ανά σκουλήκι. Τα παράπονα για κυματισμό της επιφάνειας μειώθηκαν στο μηδέν κατά τους επόμενους 12 μήνες παραγωγής. Μάθημα: το φινίρισμα επιφάνειας Ra και η ακρίβεια της ακροδεκτών είναι ανεξάρτητες παράμετροι — ο καθορισμός του Ra από μόνος του δεν εγγυάται την ακρίβεια της τροφοδοσίας. Προσθέστε ένα μέγιστο σφάλμα ακροδεκτών ανά περιστροφή στις προδιαγραφές αγοράς για οποιοδήποτε σκουλήκι τροφοδοσίας.
Τρία ζεύγος κιβωτίων γραναζιών με κοχλία τροφοδοσίας εργαλειομηχανών
Περίπτωση 1 — Κορεάτης κατασκευαστής φρέζας με γόνατο: τροφοδοσία ισχύος 3 αξόνων, κρίσιμης σημασίας για την ασφάλεια η αυτόματη ασφάλιση
Ένας Κορεάτης κατασκευαστής κάθετων φρεζαρισμάτων με γόνατο προδιαγράφησε ζεύγη γραναζιών με ατέρμονα κοχλία για τις μονάδες τροφοδοσίας των αξόνων X, Y και Z. Μέγεθος τραπεζιού: 1.300 × 300 mm. Βίδα κίνησης: βήμα 5 mm, σπείρωμα Acme. Κινητήρας ανά άξονα: 0,37 kW, 1.450 RPM. Ζεύγος γραναζιών με ατέρμονα κοχλία: απλής εκκίνησης, μονάδα 2, απόσταση από το κέντρο 40 mm, αναλογία 40:1. Ταχύτητα εξόδου στη βίδα κίνησης: 36 RPM, παράγοντας μέγιστο ρυθμό τροφοδοσίας 180 mm/min. Αυτοασφαλιζόμενο: υποχρεωτικό και στους τρεις άξονες — ο άξονας Z (κάθετο γόνατο) φέρει το τραπέζι, τη μέγγενη και το βάρος του τεμαχίου εργασίας (έως 300 kg συνολικά) και μια αστοχία αυτοασφαλιζόμενου θα επέτρεπε στο γόνατο να πέσει λόγω της βαρύτητας. Σφάλμα ακροδεκτών: κάτω από 6 µm ανά περιστροφή (τροχισμένος ατέρμονας κοχλία, Ra 0,4 µm). Υλικό: σκληρυμένος ατέρμονας κοχλίας 20CrMnTi HRC 58, φωσφορούχος χαλκός CuSn12Ni. Λίπανση: Λάδι μηχανής ISO VG 68, κοινόχρηστο με την ολίσθηση γόνατος. Κόστος ανά ζεύγος: 42 USD. Κόστος για σετ 3 αξόνων: 126 USD ανά φρέζα. Ετήσια παραγωγή: 1.200 φρέζες (3.600 σετ ζευγών ατέρμονων τροχών). Τα 42 USD ανά ζεύγος είναι το πιο κρίσιμο εξάρτημα ασφαλείας στη φρέζα — μια αυτοασφαλιζόμενη βλάβη στον άξονα Z θα επέτρεπε σε ένα τραπέζι 300 kg να πέσει ελεύθερα στα χέρια του χειριστή.
Περίπτωση 2 — Ιαπωνικός τόρνος CNC: τροφοδοσία με εγκάρσια ολίσθηση, σερβοκινούμενος, κρίσιμο φινίρισμα επιφάνειας
Ένας Ιάπωνας κατασκευαστής τόρνων CNC προδιαγράφησε ένα ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία για την τροφοδοσία εγκάρσιας ολίσθησης (άξονα Χ) ενός κέντρου τόρνευσης παραγωγής που κατεργάζεται εξαρτήματα άξονα αυτοκινήτων. Η τροφοδοσία εγκάρσιας ολίσθησης καθόρισε την ανοχή της τελικής διαμέτρου (συν ή πλην 10 µm) και την τραχύτητα της επιφάνειας (απαιτείται Ra 0,8 µm για τις επιφάνειες των εδράνων). Βίδα κίνησης: βίδα με σφαιρίδιο βήματος 6 mm (υψηλή απόδοση για έλεγχο σερβομηχανισμού CNC). Ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία: απλής εκκίνησης, μονάδα 1,5, απόσταση από το κέντρο 30 mm, λόγος 30:1, Ra γείωσης 0,3 µm, σφάλμα κίνησης κάτω από 3 µm ανά περιστροφή. Κλάση ακρίβειας DIN 5. Κινητήρας: Σερβοκινητήρας AC 1 kW με κωδικοποιητή 131.072 μετρήσεων. Ροπή εξόδου στον τροχό ατέρμονα κοχλία: 35 N·m (επαρκής για τριβή εγκάρσιας ολίσθησης συν ανάδραση δύναμης κοπής). Διακύμανση ρυθμού τροφοδοσίας από τον ατέρμονα κοχλία: κάτω από 1 τοις εκατό σε όλους τους ρυθμούς τροφοδοσίας — παράγοντας κυματισμό επιφάνειας κάτω από 0,1 µm από κορυφή σε κοιλάδα (αόρατη σε προδιαγραφή Ra 0,8 µm). Κόστος ανά ζεύγος: 125 USD. Περιήγηση ατέρμονα κοχλία για εργαλειομηχανές επιλογές σχεδιασμένες για κινητήρες τροφοδοσίας τόρνων CNC και φρεζαρισμάτων.
Περίπτωση 3 — Βιετναμέζικη ακτινωτή πρέσα τρυπανιού: πτερύγιο τροφοδοσίας με ηλεκτρική ενέργεια, με γνώμονα το κόστος, αποδεκτή η εστία
Ένας Βιετναμέζος κατασκευαστής εργαλειομηχανών προδιαγράφησε ένα ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία για τη μονάδα τροφοδοσίας ισχύος σε μια ακτινική μετάδοση κίνησης άξονα τρυπανιού. Η εφαρμογή της πρέσας τρυπανιού ήταν λιγότερο απαιτητική από το φρεζάρισμα: η διάτρηση παράγει αξονική δύναμη ώθησης (ωθώντας το τρυπάνι στο τεμάχιο εργασίας) αντί για πλευρική δύναμη τροφοδοσίας — επομένως ο κίνδυνος οπισθοπορείας ήταν χαμηλός (η δύναμη ώθησης δρα κατά μήκος του άξονα του άξονα του άξονα, ο οποίος υποστηρίζεται μηχανικά από το χιτώνιο του άξονα ανεξάρτητα από το ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία). Εξακολουθούσε να καθορίζεται η αυτόματη ασφάλιση για τη συγκράτηση της θέσης του άξονα του κοχλία (αποτροπή της καθόδου της κεφαλής του τρυπανιού λόγω βαρύτητας όταν σταματά ο κινητήρας τροφοδοσίας). Ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία: απλής εκκίνησης, μονάδα 2, απόσταση κέντρου 35 mm, λόγος 20:1. Ατέρμονας κοχλία με ελατήριο, Ra 1,2 µm, σφάλμα ακροδεκτών περίπου 15 µm — αποδεκτό για διάτρηση όπου η κυματοειδής επιφάνεια δεν αποτελεί πρόβλημα (η ποιότητα της οπής καθορίζεται από τη γεωμετρία του τρυπανιού, όχι από την παραλλαγή τροφοδοσίας). Υλικό: ατέρμονας κοχλίας άνθρακα σκληρυμένος σε περίβλημα, τροχός από φωσφορούχο μπρούντζο χυτευμένος με άμμο. Κόστος ανά ζεύγος: 18 USD. Η περίπτωση καταδεικνύει ότι δεν χρειάζονται όλες οι εφαρμογές τροφοδοσίας εργαλειομηχανών αλεσμένα σκουλήκια — η διάτρηση, η γεώτρηση και η κοχλιοτομή είναι διαδικασίες ανθεκτικές στον ρυθμό τροφοδοσίας, όπου τα σκουλήκια με ελατήριο σε 3 έως 5 φορές χαμηλότερο κόστος παρέχουν ισοδύναμα λειτουργικά αποτελέσματα.
Συχνές ερωτήσεις
Ε: Γιατί η φρεζάρισμα με ανοδική κίνηση είναι πιο επικίνδυνη χωρίς αυτοασφαλιζόμενο σύστημα από τη συμβατική φρεζάρισμα;
Στην κατερχόμενη (κάτω) άλεση, τα δόντια του κοπτικού εμπλέκονται πρώτα στο μέγιστο πάχος του τσιπ και εξέρχονται σε μηδενικό πάχος. Η αρχική εμπλοκή παράγει μια ισχυρή συνιστώσα δύναμης που τραβάει το τεμάχιο εργασίας προς την κατεύθυνση τροφοδοσίας - προς τον κόπτη. Εάν η κίνηση τροφοδοσίας επιτρέπει την οπισθοπορεία, αυτή η δύναμη έλξης επιταχύνει το τραπέζι, γεγονός που αυξάνει το βάθος εμπλοκής, γεγονός που αυξάνει τη δύναμη έλξης - έναν βρόχο θετικής ανάδρασης που καταλήγει σε μια βίαιη σύγκρουση μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Στην συμβατική (άνω) άλεση, τα δόντια εμπλέκονται σε μηδενικό πάχος και εξέρχονται στο μέγιστο - η δύναμη ωθεί το τεμάχιο εργασίας μακριά από τον κόπτη, κάτι που αυτοδιορθώνεται αντί να αυτοενισχυεται. Τα αυτοασφαλιζόμενα ζεύγη γραναζιών με κοχλία καθιστούν την ανερχόμενη άλεση ασφαλή σε χειροκίνητες φρέζες - χωρίς αυτά, η ανερχόμενη άλεση απαγορεύεται σε μηχανές με μη ασφαλιζόμενες κινήσεις τροφοδοσίας.
Ε: Μπορούν οι μηχανές CNC να χρησιμοποιούν σφαιρικές βίδες αντί για ζεύγη γραναζιών με κοχλία για τροφοδοσία;
Οι σύγχρονες μηχανές CNC χρησιμοποιούν παγκοσμίως σφαιρικές βίδες για τους άξονες τροφοδοσίας, επειδή οι σφαιρικές βίδες παρέχουν υψηλότερη απόδοση (90+ τοις εκατό έναντι 40 έως 50 τοις εκατό για ζεύγη ατέρμονων γραναζιών), χαμηλότερη τριβή και μηδενική οπισθοδρόμηση με προφορτωμένα παξιμάδια. Οι σφαιρικές βίδες δεν είναι αυτοασφαλιζόμενες — ο σερβοκινητήρας και ο ελεγκτής CNC παρέχουν ηλεκτρονικά τη λειτουργία συγκράτησης θέσης. Το ζεύγος ατέρμονων γραναζιών σε εφαρμογές τροφοδοσίας CNC χρησιμοποιείται συνήθως ως στάδιο μείωσης ταχύτητας μεταξύ του σερβοκινητήρα και της σφαιρικής βίδας όταν το εύρος στροφών του κινητήρα υπερβαίνει την κρίσιμη ταχύτητα της σφαιρικής βίδας — όχι ως ο κύριος μηχανισμός τροφοδοσίας. Οι χειροκίνητες μηχανές (μύλοι γονάτου, τόρνοι κινητήρα) διατηρούν τις κινήσεις τροφοδοσίας του ζεύγους ατέρμονων γραναζιών επειδή δεν διαθέτουν σερβοκινητήρες και ελεγκτές που θα παρείχαν ηλεκτρονική συγκράτηση θέσης — το αυτοασφαλιζόμενο ζεύγος ατέρμονων γραναζιών είναι ο μηχανισμός ασφαλείας που υποκαθιστά τον ηλεκτρονικό σερβοέλεγχο.
Ε: Πώς μπορώ να επαληθεύσω την ακρίβεια της απαγωγής ενός σκουληκιού τροφοδοσίας;
Η ακρίβεια των ακροδεκτών μετριέται σε ένα ειδικό όργανο μέτρησης σπειρωμάτων (όπως ένα εργαλείο ελέγχου ακροδεκτών Mahr ή Klingelnberg) που εντοπίζει την ελικοειδή διαδρομή του σπειρώματος του σκουληκιού και τη συγκρίνει με τη θεωρητική έλικα. Η έξοδος είναι ένα διάγραμμα απόκλισης ακροδεκτών που δείχνει το σωρευτικό σφάλμα σε µm ανά περιστροφή. Το μέγιστο σωρευτικό σφάλμα σε μία περιστροφή είναι η παράμετρος προδιαγραφών για σκουλήκια τροφοδοσίας. Αυτή η μέτρηση δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί με τυπικά εργαλεία μετρολογίας (μικρόμετρα, τα CMM δεν εντοπίζουν την ελικοειδή διαδρομή). Εάν ο προμηθευτής σκουληκιών σας δεν διαθέτει όργανο ελέγχου ακροδεκτών, ζητήστε να σταλούν τα σκουλήκια σε ένα εργαστήριο μετρολογίας τρίτου μέρους για επαλήθευση ακροδεκτών — το κόστος δοκιμής (5 έως 15 δολάρια ΗΠΑ ανά σκουλήκι) είναι ασήμαντο σε σχέση με την αξία παραγωγής των εργαλειομηχανών που εξαρτάται από την ακρίβεια τροφοδοσίας.
Ε: Ποια είναι η τυπική διάρκεια ζωής ενός ζεύγους γραναζιών ατέρμονα κοχλία τροφοδοσίας εργαλειομηχανών;
Τα ζεύγη γραναζιών ατέρμονα κοχλία τροφοδοσίας χειροκίνητων εργαλειομηχανών λειτουργούν κατά διαστήματα — συνήθως 500 έως 1.500 ώρες ανά έτος πραγματικής λειτουργίας τροφοδοσίας (το μηχάνημα εκτελεί κύκλους κοπής, όχι συνεχή τροφοδοσία). Σε αυτή την εργασία, ο χάλκινος τροχός διαρκεί 8 έως 15 χρόνια. Ο σκληρυμένος ατσάλινος ατέρμονας κοχλία διαρκεί όσο και η διάρκεια ζωής του μηχανήματος (20 έως 30 χρόνια). Ο παράγοντας που περιορίζει τη διάρκεια ζωής είναι συνήθως η αύξηση της αντίστροφης κίνησης που υποβαθμίζει την ποιότητα του φινιρίσματος της επιφάνειας — σχεδιάστε την αντικατάσταση του τροχού όταν η αντίστροφη κίνηση υπερβαίνει τα 3 έως 5 λεπτά του τόξου (μετρήσιμη ως διάκενο κατεύθυνσης τροφοδοσίας στο τραπέζι). Τα ζεύγη γραναζιών ατέρμονα κοχλία τροφοδοσίας CNC σε περιβάλλοντα παραγωγής λειτουργούν 2.000 έως 4.000 ώρες ανά έτος και ενδέχεται να χρειάζονται αντικατάσταση τροχού κάθε 5 έως 8 χρόνια.
Ε: Χρησιμοποιείται ποτέ σκουλήκι 2 εκκινήσεων σε μονάδες τροφοδοσίας εργαλειομηχανών;
Όχι — και αυτός είναι ένας απόλυτος κανόνας για εφαρμογές τροφοδοσίας εργαλειομηχανών. Ένας ατέρμονας κοχλία 2 εκκινήσεων χάνει την αυτοασφαλιζόμενη λειτουργία, πράγμα που σημαίνει ότι η δύναμη κοπής μπορεί να κινήσει την τροφοδοσία προς τα πίσω. Αυτό δεν αποτελεί συμβιβασμό στην απόδοση — αποτελεί κίνδυνο για την ασφάλεια. Το πλεονέκτημα απόδοσης του 2 εκκινήσεων (υψηλότερη απόδοση κινητήρα τροφοδοσίας, χαμηλότερη παραγωγή θερμότητας) δεν αντισταθμίζει την απώλεια της λειτουργίας ασφαλείας. Κάθε ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία τροφοδοσίας εργαλειομηχανής πρέπει να είναι μονής εκκίνησης, μονής περιβάλλουσας, με γωνία κίνησης κάτω από τη γωνία τριβής. Δεν υπάρχουν εξαιρέσεις σε κανένα πρότυπο ασφάλειας εργαλειομηχανών παγκοσμίως.
Οι μηχανισμοί κίνησης τροφοδοσίας φρεζαρίσματος και τόρνου χρησιμοποιούν ζεύγη γραναζιών ατέρμονα κοχλία ως ταυτόχρονα μειωτήρες ταχύτητας και συσκευές ασφαλείας — η ιδιότητα αυτοασφαλισμού εμποδίζει τις δυνάμεις κοπής να ωθήσουν προς τα πίσω τον μηχανισμό τροφοδοσίας και να προκαλέσουν κρουστικές συγκρούσεις κατά την έλξη του εργαλείου, οι οποίες καταστρέφουν τις μηχανές και θέτουν σε κίνδυνο τους χειριστές. Η ανάλυση ανατροφοδότησης της δύναμης κοπής παρακολουθεί πώς η εφαπτομενική δύναμη κοπής μετατρέπεται σε ροπή ώθησης προς τα πίσω στο ζεύγος γραναζιών ατέρμονα κοχλία, αποδεικνύοντας ότι το περιθώριο αυτοασφαλισμού έχει σχεδιαστεί για να είναι συντριπτικό και όχι οριακό. Η ακρίβεια του ρυθμού τροφοδοσίας εξαρτάται από το σφάλμα της κεφαλής ατέρμονα κοχλία — μια παράμετρος προδιαγραφής ανεξάρτητη από το φινίρισμα της επιφάνειας Ra που πρέπει να επαληθεύεται με ειδική μέτρηση δοκιμής κεφαλής. Οι αλεσμένοι ατέρμονες κοχλία με σφάλμα κεφαλής κάτω από 5 µm παράγουν φινίρισμα επιφάνειας κατάλληλο για κατεργασία ακριβείας. Οι ατέρμονες κοχλία με ελατήριο στα 15+ µm είναι επαρκείς μόνο για διάτρηση και χοντροκομμένη κατεργασία όπου η διακύμανση της τροφοδοσίας δεν επηρεάζει την ποιότητα του εξαρτήματος.
Για τους κατασκευαστές εργαλειομηχανών, το τμήμα μηχανικών μας παρέχει ζεύγη γραναζιών με ατέρμονα κοχλία τροφοδοσίας με επαληθευμένα πιστοποιητικά ακρίβειας ακροδεκτών. Τυπικός κατάλογος σετ ακριβείας με ατέρμονα κοχλία περιλαμβάνουν διαμορφώσεις μετάδοσης κίνησης με ελατήριο και εδάφους από κεντρική απόσταση 30 έως 80 mm με τεκμηρίωση σφάλματος ακροδεκτών. Υποβάλετε ένα προδιαγραφή τροφοδοσίας εργαλειομηχανών με τύπο άξονα, βήμα κοχλία μολύβδου, μέγιστη δύναμη κοπής και απαίτηση φινιρίσματος επιφάνειας.
Καθορισμός ζευγών γραναζιών ατέρμονα κοχλία για συστήματα μετάδοσης κίνησης τροφοδοσίας εργαλειομηχανών;
Στείλτε μας τον τύπο μηχανής, τον άξονα, το βήμα της βίδας κίνησης, τη μέγιστη δύναμη κοπής, τον στόχο φινιρίσματος επιφάνειας και αν η εφαρμογή είναι χειροκίνητη (κρίσιμη αυτοασφαλιζόμενη) ή CNC (σερβοελεγχόμενη). Θα υπολογίσουμε τη ροπή οπισθοπορείας και θα προτείνουμε τις σωστές προδιαγραφές ατέρμονα κοχλία με επαλήθευση ακρίβειας ακροδεκτών.
Επιμέλεια: Cxm
