Korea Ever-Power · คู่มือวิศวกรรมการใช้งาน
เฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องกัดและระบบขับเคลื่อนป้อนเครื่องกลึง
หัวกัดจะสัมผัสกับชิ้นงานเหล็กด้วยแรงตัดสัมผัส 2,000 นิวตัน ส่วนประกอบของแรงในทิศทางการป้อน — 400 ถึง 800 นิวตัน ขึ้นอยู่กับรูปทรงของหัวกัด — จะดันไปข้างหลังผ่านสกรูนำ ผ่านชุดเฟืองตัวหนอน และพยายามเร่งความเร็วของแท่นให้เข้าหาหัวกัด หากระบบขับเคลื่อนการป้อนยอมให้เกิดการเร่งความเร็วนี้ เครื่องมือจะกัดลึกขึ้น แรงจะเพิ่มขึ้น และแท่นจะเร่งความเร็วมากขึ้น — การชนที่เสริมแรงกันเองซึ่งทำให้เครื่องมือบิดงอและเครื่องจักรเสียหาย ชุดเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองเป็นตัวกั้นทางกลที่ป้องกันความไม่เสถียรในทิศทางการป้อนนี้
ระบบป้อนชิ้นงานของเครื่องกัดและเครื่องกลึงใช้เฟืองตัวหนอนคู่หนึ่งเพื่อทำหน้าที่สองอย่างพร้อมกัน คือ การลดอัตราการป้อนอย่างควบคุม (แปลงความเร็วของมอเตอร์เป็นการเคลื่อนที่ของโต๊ะหรือแท่นเลื่อนที่ช้าและคงที่ระหว่างการตัด) และระบบล็อคตัวเองเพื่อความปลอดภัย (ป้องกันแรงตัดไม่ให้ย้อนกลับกลไกการป้อนและดึงชิ้นงานเข้าไปในเครื่องมือ) การวิเคราะห์การป้อนกลับของแรงตัดจะติดตามว่าส่วนประกอบของแรงตัดในแนวสัมผัส แนวรัศมี และแนวแกนนั้นแปรเปลี่ยนเป็นแรงบิดย้อนกลับที่เฟืองตัวหนอนคู่หนึ่งได้อย่างไร และแสดงให้เห็นว่าเฉพาะรูปทรงเรขาคณิตของเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเอง (แบบเริ่มต้นเดียว มุมนำต่ำกว่ามุมเสียดทาน) เท่านั้นที่สามารถดูดซับแรงบิดนี้ได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้สภาวะการตัดทั้งหมด ความแม่นยำของอัตราการป้อนขึ้นอยู่กับข้อผิดพลาดของระยะนำของเฟืองตัวหนอน: ข้อผิดพลาดของระยะนำ 10 ไมโครเมตรต่อการหมุนหนึ่งรอบของเฟืองตัวหนอนจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอัตราการป้อนเป็นระยะๆ ซึ่งปรากฏเป็นความไม่เรียบของพื้นผิวที่ความถี่การหมุนของเฟืองตัวหนอน หนอนบดละเอียด (Ra 0.3 ถึง 0.4 µm, ความคลาดเคลื่อนของเกลียวต่ำกว่า 5 µm) ให้ความเสถียรในการป้อนวัสดุภายในบวกหรือลบ 1 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่หนอนกลึง (Ra 1.6 µm, ความคลาดเคลื่อนของเกลียว 15 ถึง 25 µm) ให้ความแปรผันบวกหรือลบ 3 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมองเห็นได้เป็นความไม่เรียบของพื้นผิวบนชิ้นส่วนสำเร็จรูป
เหตุใดระบบขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานสำหรับการกัดและกลึงจึงใช้เฟืองตัวหนอน
ชุดขับป้อนชิ้นงานของเครื่องมือกลจะแปลงการหมุนของมอเตอร์เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นช้าๆ ที่ควบคุมได้ของแท่นทำงาน (สำหรับการกัด) หรือแท่นเลื่อนขวาง (สำหรับการกลึง) ในระหว่างการตัดโลหะ อัตราการป้อน — โดยทั่วไปอยู่ที่ 10 ถึง 500 มิลลิเมตรต่อนาที — จะกำหนดคุณภาพของผิวงาน ความหนาของเศษโลหะ และอายุการใช้งานของเครื่องมือ ชุดเฟืองตัวหนอนจะอยู่ระหว่างมอเตอร์ป้อนชิ้นงานและสกรูนำ ทำหน้าที่ทั้งลดความเร็วและทำหน้าที่สำคัญด้านความปลอดภัยในการล็อคตัวเอง
แตกต่างจากการใช้งานโต๊ะหมุน (บทความ A22) ที่ชุดเฟืองตัวหนอนทำหน้าที่กำหนดตำแหน่งและยึดชิ้นงานไว้ ชุดขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องในระหว่างการตัด ทำให้ความสม่ำเสมอของอัตราการป้อนและการดูดซับแรงตัดเป็นพารามิเตอร์ข้อกำหนดหลัก
ระบบล็อคตัวเองช่วยดูดซับแรงตัดในทิศทางป้อนชิ้นงานที่พยายามเร่งชิ้นงานเข้าหาคมตัด หากไม่มีระบบล็อคตัวเอง การกัดแบบธรรมดาหรือการกัดแบบไต่ระดับอาจทำให้เกิดแรงเร่งป้อนชิ้นงานที่เสริมกันเอง ซึ่งจะสร้างความเสียหายให้กับเครื่องมือ ชิ้นงาน และแกนหมุนของเครื่องจักร และอาจเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานได้
การสัมผัสแบบเลื่อนของเฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนทำให้การหมุนราบรื่นกว่าเฟืองตรงอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งหมายถึงอัตราการป้อนที่ราบรื่นกว่าและมีความผันแปรเป็นช่วงๆ น้อยกว่า ความราบรื่นของอัตราการป้อนส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของผิวงาน: ความผันแปรของอัตราการป้อน 2 เปอร์เซ็นต์จะทำให้ความหนาของเศษโลหะผันแปร 2 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมองเห็นได้เป็นลอนบนพื้นผิวที่ผ่านการกลึง
ชุดเฟืองตัวหนอนอัตราส่วน 40:1 แปลงพลังงานจากมอเตอร์ 1,450 รอบต่อนาที ไปเป็น 36 รอบต่อนาที ที่แกนเกลียว ทำให้ได้อัตราการป้อน 180 มม./นาที ผ่านแกนเกลียวขนาด 5 มม. อัตราส่วนแบบขั้นเดียวนี้สามารถติดตั้งภายในเสาหรือแผ่นหน้าของเครื่องจักรได้โดยไม่ต้องขยายพื้นที่ใช้งานของเครื่องจักร ในขณะที่ชุดเฟืองตรงต้องใช้ 3 ถึง 4 ขั้นเพื่อให้ได้อัตราส่วนเดียวกัน
การวิเคราะห์ผลตอบรับแรงตัด — แรงตัดพยายามผลักดันการป้อนกลับอย่างไร
ในระหว่างการตัดโลหะ จะมีแรงสามส่วนที่ตั้งฉากกันกระทำต่อชิ้นงาน ณ จุดตัด แรงส่วนที่อยู่ในแนวเดียวกับทิศทางการป้อนเป็นแรงที่สำคัญที่สุดสำหรับชุดเฟืองตัวหนอน เนื่องจากมันพยายามขับเคลื่อนกลไกการป้อนกลับผ่านสกรูนำ
ตารางด้านล่างแสดงลำดับแรงตั้งแต่พารามิเตอร์การตัดไปจนถึงแรงบิดในการขับเคลื่อนกลับสำหรับสถานการณ์การตัดเฉือนทั่วไปสามแบบ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเหตุใดการล็อกตัวเองจึงมีความสำคัญ และเหตุใดชุดขับเกียร์แบบธรรมดา (ที่ไม่ล็อกตัวเอง) จึงไม่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานป้อนชิ้นงานในการกัด
จากการวิเคราะห์พบว่า แม้แต่การกัดขึ้นที่สูงด้วยแรงสัมผัส 5,000 นิวตัน ก็ยังสร้างแรงบิดย้อนกลับที่ชุดเฟืองตัวหนอนเพียง 10 นิวตันเมตร ซึ่งอยู่ในขีดความสามารถในการล็อคตัวเองของชุดเฟืองตัวหนอนแบบเริ่มต้นเดี่ยวมาตรฐานทั่วไป (ซึ่งต้านทานแรงบิดย้อนกลับได้ถึงระดับแรงบิดเอาต์พุตเต็มที่ โดยทั่วไปอยู่ที่ 50 ถึง 500 นิวตันเมตร สำหรับขนาดการป้อนของเครื่องมือกล) ชุดเฟืองตัวหนอนจะดูดซับแรงตัดในทิศทางการป้อนทั้งหมดโดยไม่เกิดความเครียดใดๆ แต่ผลที่ตามมาจากการล้มเหลวในการขับเคลื่อนย้อนกลับนั้นรุนแรงมาก คือ ชิ้นงานจะพุ่งเข้าหาใบมีดด้วยอัตราการนำของสกรูนำเต็มที่ ทำให้เกิดการชนที่อาจทำให้เครื่องมือแตกหัก แกนหมุนเสียหาย และผู้ปฏิบัติงานได้รับบาดเจ็บ ขอบเขตการล็อคตัวเองนั้นไม่ใช่ขอบเขตที่จำกัด แต่ได้รับการออกแบบมาให้มีขีดความสามารถที่สูงมาก
ความแม่นยำของอัตราการป้อน — ความผิดพลาดของระยะนำของตัวหนอนส่งผลให้พื้นผิวเรียบเป็นคลื่นได้อย่างไร
อัตราการป้อนกำหนดความหนาของเศษโลหะและดังนั้นจึงกำหนดความเรียบของพื้นผิว: อัตราการป้อนที่คงที่อย่างสมบูรณ์จะทำให้ได้เศษโลหะที่มีความสม่ำเสมออย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียน ในทางกลับกัน อัตราการป้อนที่เปลี่ยนแปลงจะทำให้ความหนาของเศษโลหะเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้ได้พื้นผิวที่เป็นคลื่น โดยมีคาบของคลื่นที่สอดคล้องกับความถี่ของการเปลี่ยนแปลง
ความผิดพลาดของตัวนำในหนอนทำให้เกิดความผันแปรของการให้อาหารเป็นระยะ หากตัวหนอนมีข้อผิดพลาดในการเคลื่อนที่สะสม 15 ไมโครเมตรต่อการหมุนหนึ่งรอบ อัตราการป้อนจะเปลี่ยนแปลง 15 ไมโครเมตรต่อการหมุนหนึ่งรอบ ที่อัตราส่วน 40:1 โดยใช้สกรูนำที่มีระยะห่างเกลียว 5 มิลลิเมตร การหมุนหนึ่งรอบของตัวหนอนจะทำให้โต๊ะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า 0.125 มิลลิเมตร ข้อผิดพลาด 15 ไมโครเมตรต่อระยะการเคลื่อนที่ 0.125 มิลลิเมตร แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงการป้อนทันที 12 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งจะทำให้ความหนาของเศษโลหะเปลี่ยนแปลง 12 เปอร์เซ็นต์ และปรากฏให้เห็นเป็นคลื่นเป็นช่วงๆ ที่มีความยาวคลื่น 0.125 มิลลิเมตรบนพื้นผิวที่เสร็จแล้ว สำหรับการกลึงละเอียดที่ความหยาบผิว Ra ต้องต่ำกว่า 1.6 ไมโครเมตร ความเป็นคลื่นนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้
เฟืองตัวหนอนแบบเจียรที่มีความคลาดเคลื่อนของระยะนำต่ำกว่า 5 ไมโครเมตรต่อรอบ จะช่วยลดความแปรผันของการป้อนชิ้นงานลงเหลือต่ำกว่า 4 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้สำหรับการกลึงทั่วไป (ความหยาบผิว Ra 1.6 ถึง 3.2 ไมโครเมตร) สำหรับการกลึงผิวละเอียด (Ra ต่ำกว่า 0.8 ไมโครเมตร) จะระบุให้ใช้เฟืองตัวหนอนแบบขัดเงาที่มีความคลาดเคลื่อนของระยะนำต่ำกว่า 2 ไมโครเมตร ความคลาดเคลื่อนของระยะนำไม่เหมือนกับความเรียบของผิวชิ้นงาน: เฟืองตัวหนอนอาจมีผิวเรียบ Ra 0.4 ไมโครเมตร แต่ความแม่นยำของระยะนำไม่ดี (ความคลาดเคลื่อน 10 ไมโครเมตรขึ้นไป) เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตของเครื่องกัดเฟือง ความคลาดเคลื่อนของระยะนำจะต้องได้รับการตรวจสอบโดยการวัดโดยตรงด้วยเครื่องมือทดสอบระยะนำโดยเฉพาะ ไม่ใช่การอนุมานจากค่าความหยาบผิว
ผู้ผลิตเครื่องกัดแบบเข่าจากเกาหลีได้รับข้อร้องเรียนจากลูกค้าเกี่ยวกับการเกิดคลื่นบนพื้นผิวเป็นระยะๆ ในแกน Y (การป้อนขวาง) ระหว่างการกัดหน้าชิ้นงาน คลื่นดังกล่าวปรากฏเป็นรูปแบบปกติที่มีความยาวคลื่นประมาณ 0.13 มม. ซึ่งสอดคล้องกับการเลื่อนของแท่นต่อการหมุนหนึ่งรอบของตัวหนอน (0.125 มม. โดยประมาณที่อัตราการป้อนที่ใช้) การตรวจสอบตัวหนอนพบว่ามีข้อผิดพลาดสะสมของระยะนำ 18 µm ในหนึ่งรอบ ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของผู้ผลิต แต่ทำให้เกิดความแปรผันของการป้อนถึง 14 เปอร์เซ็นต์ ส่วนแกน X (การป้อนตามยาว) ไม่พบคลื่น ตัวหนอนในแกน X มีข้อผิดพลาดสะสม 4 µm (จากล็อตการผลิตที่แตกต่างกันซึ่งมีการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดกว่า) ตัวหนอนทั้งสองมีหมายเลขชิ้นส่วนเดียวกันจากผู้ผลิตรายเดียวกัน ข้อผิดพลาดสะสมนี้ไม่ได้ถูกควบคุมในข้อกำหนดการผลิต มีเพียงขนาดของเกลียวและผิวสำเร็จเท่านั้นที่ถูกควบคุม วิธีแก้ไข: ผู้ผลิตเครื่องกัดได้เพิ่มข้อกำหนดข้อผิดพลาดสะสมลงในใบสั่งซื้อ โดยกำหนดให้สูงสุด 6 µm ต่อรอบ ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยใบรับรองการตรวจสอบแล้ว ผู้ผลิตได้นำเครื่องมือตรวจสอบตะกั่วแบบออปติคอลมาใช้ในการตรวจสอบความเรียบของพื้นผิว 100 เปอร์เซ็นต์ โดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม 1.80 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัวหนอน ส่งผลให้จำนวนข้อร้องเรียนเรื่องพื้นผิวไม่เรียบลดลงเหลือศูนย์ตลอด 12 เดือนของการผลิต บทเรียนที่ได้คือ ค่าความเรียบของพื้นผิว (Ra) และความแม่นยำของตะกั่วเป็นพารามิเตอร์ที่ไม่ขึ้นต่อกัน การระบุค่า Ra เพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันความแม่นยำในการป้อน ควรเพิ่มค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดของตะกั่วต่อรอบลงในข้อกำหนดการจัดซื้อสำหรับตัวหนอนขับเคลื่อนการป้อนทุกชนิด
ตัวเรือนเฟืองตัวหนอนขับเคลื่อนป้อนเครื่องมือกลสามชิ้น
กรณีที่ 1 — ผู้ผลิตเครื่องกัดเข่าจากเกาหลี: ระบบป้อนกำลัง 3 แกน, ระบบล็อคอัตโนมัติเพื่อความปลอดภัยที่สำคัญ
ผู้ผลิตเครื่องกัดแนวตั้งแบบมีเข่าจากเกาหลีใต้ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับชุดป้อนกำลังแกน X, Y และ Z ขนาดโต๊ะ: 1,300 × 300 มม. สกรูนำ: ระยะห่าง 5 มม. เกลียว Acme มอเตอร์ต่อแกน: 0.37 กิโลวัตต์ 1,450 รอบต่อนาที ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบสตาร์ทเดี่ยว โมดูล 2 ระยะห่างศูนย์กลาง 40 มม. อัตราส่วน 40:1 ความเร็วเอาต์พุตที่สกรูนำ: 36 รอบต่อนาที ให้ความเร็วในการป้อนสูงสุด 180 มม./นาที ระบบล็อคตัวเอง: บังคับใช้กับทั้งสามแกน — แกน Z (เครื่องกัดแนวตั้งแบบมีเข่า) รับน้ำหนักโต๊ะ ปากจับ และชิ้นงาน (รวมสูงสุด 300 กก.) และหากระบบล็อคตัวเองล้มเหลว เครื่องกัดจะตกลงมาเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ความคลาดเคลื่อนของแกนนำ: ต่ำกว่า 6 µm ต่อรอบ (เฟืองตัวหนอนเจียระไน Ra 0.4 µm) วัสดุ: เฟืองตัวหนอน 20CrMnTi ชุบแข็ง HRC 58 ล้อทองแดงฟอสฟอรัส CuSn12Ni การหล่อลื่น: น้ำมันเครื่อง ISO VG 68 ใช้ร่วมกับรางเลื่อนเข่า ราคาต่อคู่: 42 ดอลลาร์สหรัฐ ราคาสำหรับชุด 3 แกน: 126 ดอลลาร์สหรัฐต่อเครื่อง การผลิตต่อปี: 1,200 เครื่อง (3,600 ชุดเฟืองตัวหนอน) ราคา 42 ดอลลาร์สหรัฐต่อคู่เป็นส่วนประกอบด้านความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดของเครื่องกัด หากระบบล็อคตัวเองของแกน Z ล้มเหลว โต๊ะหนัก 300 กิโลกรัมอาจตกลงมาใส่มือของผู้ปฏิบัติงานได้
กรณีที่ 2 — เครื่องกลึง CNC ของญี่ปุ่น: ระบบป้อนชิ้นงานแบบเลื่อนขวาง ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว ความเรียบของพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่ง
ผู้ผลิตเครื่องกลึง CNC จากประเทศญี่ปุ่นได้ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับระบบป้อนเลื่อนขวาง (แกน X) ของเครื่องกลึงสำหรับงานผลิตชิ้นส่วนเพลารถยนต์ ระบบป้อนเลื่อนขวางนี้เป็นตัวกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางชิ้นงานสำเร็จรูป (บวกหรือลบ 10 µm) และความหยาบของพื้นผิว (Ra 0.8 µm ซึ่งจำเป็นสำหรับพื้นผิวแบริ่ง) สกรูนำ: สกรูบอลแบบเกลียว 6 มม. (ประสิทธิภาพสูงสำหรับการควบคุมเซอร์โว CNC) ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบขึ้นต้นเดี่ยว โมดูล 1.5 ระยะห่างศูนย์กลาง 30 มม. อัตราส่วน 30:1 ความหยาบผิว Ra 0.3 µm ความคลาดเคลื่อนของแกนนำต่ำกว่า 3 µm ต่อรอบ ระดับความแม่นยำ DIN คลาส 5 มอเตอร์: เซอร์โว AC 1 kW พร้อมตัวเข้ารหัส 131,072 นับ แรงบิดเอาต์พุตที่ล้อเฟืองตัวหนอน: 35 N·m (เพียงพอสำหรับแรงเสียดทานของระบบป้อนเลื่อนขวางและการป้อนกลับแรงตัด) ความแปรผันของอัตราการป้อนจากตัวหนอน: ต่ำกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ที่อัตราการป้อนทุกระดับ — ทำให้เกิดความเรียบของพื้นผิวต่ำกว่า 0.1 µm (มองไม่เห็นที่ค่า Ra 0.8 µm) ราคาต่อคู่: 125 USD ดูรายละเอียดเพิ่มเติม เฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องมือกล ตัวเลือกที่ออกแบบมาสำหรับระบบขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานของเครื่องกลึง CNC และเครื่องกัด
กรณีที่ 3 — เครื่องเจาะรัศมีแบบเวียดนาม: แกนป้อนกำลังไฟฟ้า, เน้นต้นทุน, การกลึงเฟืองเป็นที่ยอมรับได้
ผู้ผลิตเครื่องมือกลชาวเวียดนามระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับชุดป้อนกำลังบนแกนขับของเครื่องเจาะรัศมี การใช้งานเครื่องเจาะนั้นมีความต้องการน้อยกว่าการกัด: การเจาะสร้างแรงผลักตามแนวแกน (ดันดอกสว่านเข้าไปในชิ้นงาน) มากกว่าแรงป้อนด้านข้าง ดังนั้นความเสี่ยงในการหมุนกลับจึงต่ำ (แรงผลักกระทำไปตามแกนแกน ซึ่งได้รับการรองรับทางกลโดยปลอกแกนโดยไม่คำนึงถึงชุดเฟืองตัวหนอน) ยังคงมีการระบุให้มีการล็อคตัวเองสำหรับการยึดตำแหน่งแกน (ป้องกันไม่ให้หัวสว่านตกลงมาด้วยแรงโน้มถ่วงเมื่อมอเตอร์ป้อนหยุดทำงาน) ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบขึ้นเดี่ยว โมดูล 2 ระยะห่างศูนย์กลาง 35 มม. อัตราส่วน 20:1 เฟืองตัวหนอนแบบกัดขึ้นรูป Ra 1.2 µm ความคลาดเคลื่อนของเกลียวประมาณ 15 µm — ยอมรับได้สำหรับการเจาะที่ความเรียบของผิวงานไม่ใช่ปัญหา (คุณภาพของรูเจาะถูกกำหนดโดยรูปทรงของดอกสว่าน ไม่ใช่ความแปรผันของแรงป้อน) วัสดุ: เฟืองตัวหนอนเหล็กกล้าคาร์บอนชุบแข็ง ล้อบรอนซ์ฟอสฟอรัสหล่อทราย ราคาต่อคู่: 18 ดอลลาร์สหรัฐ กรณีนี้แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่ทุกการใช้งานเครื่องมือกลที่ต้องการเฟืองตัวหนอนแบบเจียรผิว เพราะการเจาะ การคว้าน และการตอกเกลียว เป็นกระบวนการที่ทนต่ออัตราการป้อนได้ดี โดยเฟืองตัวหนอนแบบกลึงผิวที่มีต้นทุนต่ำกว่า 3 ถึง 5 เท่า ให้ผลลัพธ์การทำงานที่เทียบเท่ากัน
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: เหตุใดการเจาะแบบไต่ระดับโดยไม่มีระบบล็อคอัตโนมัติจึงอันตรายกว่าการเจาะแบบทั่วไป?
ในการกัดแบบขึ้น (climb milling) ฟันของหัวกัดจะสัมผัสกับความหนาของเศษวัสดุสูงสุดก่อน และจะหลุดออกเมื่อความหนาเป็นศูนย์ การสัมผัสในครั้งแรกจะสร้างแรงดึงที่รุนแรงซึ่งดึงชิ้นงานไปในทิศทางการป้อน – เข้าหาหัวกัด หากระบบขับเคลื่อนการป้อนอนุญาตให้มีการป้อนกลับ แรงดึงนี้จะเร่งความเร็วของแท่น ทำให้ความลึกของการสัมผัสเพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มแรงดึงอีกครั้ง – เป็นวงจรป้อนกลับเชิงบวกที่จบลงด้วยการชนอย่างรุนแรงภายในไม่กี่มิลลิวินาที ในการกัดแบบขึ้น (conventional milling) ฟันของหัวกัดจะสัมผัสที่ความหนาเป็นศูนย์และหลุดออกเมื่อความหนาถึงระดับสูงสุด – แรงจะผลักชิ้นงานออกจากหัวกัด ซึ่งเป็นการแก้ไขตัวเองมากกว่าการเสริมแรงตัวเอง ชุดเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองทำให้การกัดแบบขึ้นปลอดภัยในเครื่องกัดแบบแมนนวล – หากไม่มีชุดเฟืองเหล่านี้ การกัดแบบขึ้นจะถูกห้ามในเครื่องจักรที่มีระบบขับเคลื่อนการป้อนแบบไม่ล็อค
ถาม: เครื่องจักร CNC สามารถใช้บอลสกรูแทนชุดเฟืองตัวหนอนในการป้อนชิ้นงานได้หรือไม่?
เครื่องจักร CNC สมัยใหม่ใช้บอลสกรูสำหรับแกนป้อนชิ้นงานอย่างแพร่หลาย เนื่องจากบอลสกรูมีประสิทธิภาพสูงกว่า (มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับ 40 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์สำหรับเฟืองตัวหนอน) มีแรงเสียดทานต่ำกว่า และไม่มีการคลายตัวเมื่อใช้ตัวน็อตแบบรับแรงกดล่วงหน้า บอลสกรูไม่สามารถล็อคตัวเองได้ – มอเตอร์เซอร์โวและตัวควบคุม CNC จะทำหน้าที่รักษาตำแหน่งด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เฟืองตัวหนอนในงานป้อนชิ้นงาน CNC มักใช้เป็นขั้นตอนลดความเร็วระหว่างมอเตอร์เซอร์โวและบอลสกรูเมื่อช่วงความเร็วของมอเตอร์เกินความเร็ววิกฤตของบอลสกรู – ไม่ใช่กลไกการป้อนหลัก เครื่องจักรแบบแมนนวล (เครื่องกัดแบบตั้งโต๊ะ เครื่องกลึง) ยังคงใช้ระบบขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานด้วยเฟืองตัวหนอนเนื่องจากไม่มีมอเตอร์เซอร์โวและตัวควบคุมที่จะให้การรักษาตำแหน่งด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ – เฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองได้เป็นกลไกความปลอดภัยที่ใช้ทดแทนการควบคุมเซอร์โวแบบอิเล็กทรอนิกส์
ถาม: ฉันจะตรวจสอบความถูกต้องของการนำร่องของเฟืองตัวหนอนแบบขับเคลื่อนด้วยระบบป้อนได้อย่างไร?
ความแม่นยำของเกลียววัดได้ด้วยเครื่องมือวัดเกลียวโดยเฉพาะ (เช่น เครื่องตรวจสอบเกลียว Mahr หรือ Klingelnberg) ซึ่งจะติดตามเส้นทางเกลียวของตัวหนอนและเปรียบเทียบกับเกลียวตามทฤษฎี ผลลัพธ์ที่ได้คือแผนภูมิแสดงความคลาดเคลื่อนสะสมในหน่วยไมโครเมตรต่อรอบ ความคลาดเคลื่อนสะสมสูงสุดในหนึ่งรอบคือพารามิเตอร์ข้อกำหนดสำหรับตัวหนอนขับเคลื่อนด้วยระบบป้อน การวัดนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยเครื่องมือวัดมาตรฐาน (ไมโครมิเตอร์, CMM ไม่สามารถติดตามเส้นทางเกลียวได้) หากผู้จำหน่ายตัวหนอนของคุณไม่มีเครื่องมือตรวจสอบเกลียว ให้ขอให้ส่งตัวหนอนไปยังห้องปฏิบัติการวัดของบุคคลที่สามเพื่อตรวจสอบเกลียว ค่าใช้จ่ายในการทดสอบ (5 ถึง 15 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัวหนอน) นั้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับมูลค่าการผลิตของเครื่องมือกลที่ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการป้อน
ถาม: อายุการใช้งานโดยทั่วไปของชุดเฟืองตัวหนอนป้อนงานในเครื่องมือกลคือเท่าไร?
ชุดเฟืองตัวหนอนป้อนชิ้นงานแบบใช้เครื่องจักรแมนนวลทำงานเป็นช่วงๆ โดยทั่วไปประมาณ 500 ถึง 1,500 ชั่วโมงต่อปีสำหรับการใช้งานป้อนชิ้นงานจริง (เครื่องจักรทำงานเป็นรอบการตัด ไม่ใช่การป้อนชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง) ในการใช้งานระดับนี้ ล้อบรอนซ์จะมีอายุการใช้งาน 8 ถึง 15 ปี ส่วนเฟืองตัวหนอนเหล็กชุบแข็งจะมีอายุการใช้งานเท่ากับอายุการใช้งานของเครื่องจักร (20 ถึง 30 ปี) ปัจจัยที่จำกัดอายุการใช้งานมักจะเป็นการเพิ่มขึ้นของระยะคลอนที่ทำให้คุณภาพของผิวงานลดลง ควรวางแผนเปลี่ยนล้อเมื่อระยะคลอนเกิน 3 ถึง 5 ลิปดา (วัดได้จากระยะการเคลื่อนที่ในทิศทางการป้อนชิ้นงานที่โต๊ะ) ชุดเฟืองตัวหนอนป้อนชิ้นงานแบบ CNC ในสภาพแวดล้อมการผลิตทำงาน 2,000 ถึง 4,000 ชั่วโมงต่อปี และอาจต้องเปลี่ยนล้อทุกๆ 5 ถึง 8 ปี
ถาม: เฟืองตัวหนอนแบบ 2 ขั้นเคยถูกนำมาใช้ในระบบขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานของเครื่องมือกลหรือไม่?
ไม่ — และนี่คือกฎที่แน่นอนสำหรับการใช้งานระบบป้อนชิ้นงานของเครื่องมือกล เฟืองตัวหนอนแบบ 2 ขั้นจะสูญเสียคุณสมบัติการล็อกตัวเอง ซึ่งหมายความว่าแรงตัดสามารถดันระบบป้อนชิ้นงานย้อนกลับได้ นี่ไม่ใช่การแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ — แต่มันเป็นอันตรายต่อความปลอดภัย ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของเฟืองตัวหนอนแบบ 2 ขั้น (ประสิทธิภาพมอเตอร์ป้อนชิ้นงานสูงขึ้น การสร้างความร้อนน้อยลง) ไม่สามารถชดเชยการสูญเสียฟังก์ชันด้านความปลอดภัยได้ เฟืองตัวหนอนป้อนชิ้นงานของเครื่องมือกลทุกคู่จะต้องเป็นแบบขั้นเดียว ห่อหุ้มเพียงด้านเดียว และมีมุมนำต่ำกว่ามุมเสียดทาน ไม่มีข้อยกเว้นในมาตรฐานความปลอดภัยของเครื่องมือกลใดๆ ทั่วโลก
ระบบป้อนชิ้นงานของเครื่องกัดและเครื่องกลึงใช้ชุดเฟืองตัวหนอนเป็นทั้งตัวลดความเร็วและอุปกรณ์ความปลอดภัยไปพร้อมกัน คุณสมบัติการล็อกตัวเองช่วยป้องกันแรงตัดไม่ให้ย้อนกลับกลไกการป้อนและทำให้เกิดการชนจากการดึงเครื่องมือเข้า ซึ่งจะสร้างความเสียหายให้กับเครื่องจักรและเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน การวิเคราะห์การป้อนกลับของแรงตัดแสดงให้เห็นว่าแรงตัดในแนวสัมผัสแปรเปลี่ยนเป็นแรงบิดย้อนกลับที่ชุดเฟืองตัวหนอนอย่างไร ซึ่งแสดงให้เห็นว่าขอบเขตการล็อกตัวเองได้รับการออกแบบให้มีมากเกินไป ไม่ใช่แค่เล็กน้อย ความแม่นยำของอัตราการป้อนขึ้นอยู่กับความคลาดเคลื่อนของระยะนำของเฟืองตัวหนอน ซึ่งเป็นพารามิเตอร์เฉพาะที่ไม่ขึ้นอยู่กับค่าความเรียบผิว Ra และต้องได้รับการตรวจสอบโดยการวัดทดสอบระยะนำโดยเฉพาะ เฟืองตัวหนอนที่ผ่านการเจียรแล้วที่มีความคลาดเคลื่อนของระยะนำต่ำกว่า 5 µm จะให้ผิวงานที่เหมาะสมสำหรับการกลึงที่แม่นยำ ในขณะที่เฟืองตัวหนอนที่ผ่านการกลึงด้วยเครื่องกัดที่มีระยะนำ 15+ µm นั้นเหมาะสมสำหรับการเจาะและการกลึงหยาบเท่านั้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของการป้อนจะไม่ส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงาน
สำหรับผู้ผลิตเครื่องมือกล ฝ่ายวิศวกรรมของเราจัดหาชุดเฟืองตัวหนอนขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานพร้อมใบรับรองความแม่นยำของระยะห่างที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว แคตตาล็อกมาตรฐาน ชุดเฟืองตัวหนอนความแม่นยำสูง รวมถึงการกำหนดค่าการป้อนและขับเคลื่อนแบบกัดขึ้นรูปและเจียรที่มีระยะห่างศูนย์กลางตั้งแต่ 30 ถึง 80 มม. พร้อมเอกสารแสดงข้อผิดพลาดของระยะนำ ส่ง ข้อกำหนดการป้อนเครื่องมือกล โดยพิจารณาจากประเภทแกน ระยะห่างของเกลียวนำ แรงตัดสูงสุด และข้อกำหนดเกี่ยวกับความเรียบของพื้นผิว
การระบุคู่เฟืองตัวหนอนสำหรับระบบขับเคลื่อนป้อนชิ้นงานของเครื่องมือกล?
โปรดระบุประเภทเครื่องจักร แกน ระยะห่างของเกลียวนำ แรงตัดสูงสุด ความละเอียดผิวที่ต้องการ และระบุว่าเป็นการใช้งานแบบแมนนวล (การล็อคตัวเองมีความสำคัญ) หรือ CNC (ควบคุมด้วยเซอร์โว) เราจะคำนวณแรงบิดย้อนกลับและแนะนำข้อมูลจำเพาะของเฟืองตัวหนอนที่ถูกต้อง พร้อมตรวจสอบความแม่นยำของเกลียวนำ
บรรณาธิการ: Cxm
