Kore Ever-Power · Uygulama Mühendisliği Kılavuzu
Taşlama ve Parlatma Makinelerinin Tahrik Sistemleri için Sonsuz Dişli ve Sonsuz Dişli Çarkı
Optik lens parlatma makinesi, yaklaşık insan saçının kalınlığının binde biri olan 0,05 µm'lik bir yüzey düzlüğü üretir. Bu ölçekte, makinedeki her titreşim kaynağı, işlenmiş yüzeyde izini bırakır. Parlatma milini tahrik eden sonsuz dişli çifti, 0,002 mm/s'den daha az bir ağ titreşimi üretmelidir; bu, birinci sınıf bir asansör tahrik sisteminden bir mertebe daha sessiz ve standart bir endüstriyel redüktörden iki mertebe daha sessizdir.
Taşlama ve parlatma makineleri, imalatta en ince yüzey kalitesini (Ra 0,05 ila 0,8 µm) üretir ve tahrik sisteminden kaynaklanan herhangi bir titreşim, periyodik dalgalanma veya pürüzlülük bozulması olarak doğrudan işlenmiş yüzeye yansır. Titreşim-yüzey kalitesi analizi, sonsuz dişli ağının titreşim genliğinin ağ frekansında yüzey pürüzlülüğüne nasıl katkıda bulunduğunu nicel olarak belirler: ağ titreşiminin her 0,01 mm/s'si, yüzey Ra değerine yaklaşık 0,02 ila 0,05 µm ekler. Ra 0,2 µm hedefleyen bir yüzey taşlama makinesi için, sonsuz dişli çiftinin titreşim bütçesi 0,02 mm/s'nin altındadır; bu da yalnızca Ra 0,1 ila 0,2 µm ve DIN doğruluk sınıfı 3 ila 4'te taşlanmış veya süper işlenmiş sonsuz dişlilerle elde edilebilir. Ra 0,05 µm'de optik parlatma için bütçe 0,005 mm/s'nin altına düşer; bu da ayrı ayrı taşlanmış ve titreşim testinden geçirilmiş sınıf 2 sonsuz dişli çiftleri gerektirir. Taşlama tekerleği malzeme kaldırma oranı tabla hızına orantılı olduğundan, artı veya eksi %0,5 içinde hız kararlılığı zorunludur; %1'lik bir hız değişimi, hassas taşlanmış parçalarda toplam şekil toleransını aşan %1'lik bir kesme derinliği değişimine neden olur.
Taşlama ve parlatma makinelerinin neden ultra düşük titreşimli tahrik sistemlerine ihtiyaç duyduğu
Taşlama ve parlatma, frezeleme ve tornalamadan temel bir şekilde farklıdır: kesme derinliği milimetre yerine tek haneli mikrometre (geçiş başına 1 ila 20 µm) cinsinden ölçülür. Bu ölçekte, kasıtlı malzeme kaldırma ile titreşim kaynaklı yüzey hasarı arasındaki ayrım bulanıklaşır; temas noktasında 5 µm'lik bir titreşim yer değiştirmesi, titreşim tepesinde 5 µm, çukurunda ise sıfır malzeme kaldırır ve titreşim genliğine eşit bir yüzey dalgalanması oluşturur. İşlenmiş yüzey, makinedeki her titreşim kaynağının bir kaydı haline gelir.
Sonsuz dişli çifti, tipik bir taşlama makinesindeki 5 ila 8 titreşim kaynağından biridir (diğerleri arasında taşlama tekerleği mil yatakları, tekerlek dengesizliği, hidrolik pompa, soğutma pompası ve makine tabanı bulunur). Her bir kaynağın, toplam titreşimin yüzey kalitesi eşiğinin altında kalması için tahsis edilen titreşim bütçesi içinde kalması gerekir. Sonsuz dişli çiftinin katkısı iki mekanizmadan kaynaklanır: dişli frekansı uyarımı (solucan dönerken periyodik diş teması) ve iletim hatası (diş geometrisi kusurları nedeniyle giriş devri başına çıkış hızındaki mikro varyasyonlar).
Her bir sonsuz vida dişinin tekerlek dişiyle kayma hareketi, dişli frekansında (tek başlatmalı sistemlerde sonsuz vida devir sayısı) periyodik bir kuvvet üretir. Bu kuvvet, makine yapısını harekete geçirir. Daha pürüzsüz diş yüzeyleri (daha düşük Ra), harekete geçirici genliği azaltır; bu da taşlama makineleri için cilalanmış sonsuz vidaların tercih edilmesinin başlıca nedenidir.
Diş geometrisindeki kusurlar, her devirde çıkış hızının hafifçe artmasına ve yavaşlamasına neden olur; bu mikro varyasyona iletim hatası denir. Bu varyasyon doğrudan tabla hızı varyasyonuna yansır ve bu da sonsuz vida dönüş periyodunda iş parçası yüzeyinde dalgalanmaya yol açar. DIN sınıfı 3 ila 4, iletim hatasını en aza indirir.
Eğer dişli frekansı makinenin yapısal rezonansıyla (10 ila 200 Hz aralığı) çakışıyorsa, küçük uyarı genlikleri bile taşlama temas noktasında büyük titreşimlere neden olur. Sonsuz vida giriş hızını %5 ila oranında değiştirmek, dişli frekansını rezonanstan uzaklaştırabilir; bu, donanım değişikliği gerektirmeyen bir ayarlama işlemidir.
Titreşimden yüzey kalitesine analiz — ağdaki mm/s'den iş parçasındaki µm Ra'ya kadar.
Sonsuz dişli çiftinin temas titreşimi ile taşlanmış yüzey pürüzlülüğü arasındaki ilişki, titreşim genliğine, dişli muhafazasından taşlama temas noktasına olan yapısal aktarım yoluna ve taşlama işlemi parametrelerine (taşlama tekerleği hızı, kesme derinliği, soğutucu) bağlıdır. Aktarım fonksiyonu makine tasarımına göre değişmekle birlikte, çeşitli yüzey ve silindirik taşlama makinelerinde elde edilen ampirik veriler tutarlı bir genel kural göstermektedir: sonsuz dişli muhafazasındaki her 0,01 mm/s RMS'lik temas titreşimi, iş parçası yüzeyinin Ra değerine yaklaşık 0,02 ila 0,05 µm katkıda bulunur.
Tablo, hassasiyet hiyerarşisini ortaya koymaktadır: Ra 1,6 µm'lik tırtıklı bir sonsuz vida, yalnızca titreşimden kaynaklanan yüzey pürüzlülüğüne 0,16 ila 0,75 µm katkıda bulunur; bu da onu herhangi bir taşlama uygulaması için kullanışsız hale getirir (taşlama tekerleği iş parçasına temas etmeden önce bile tüm yüzey pürüzlülüğü bütçesini aşacaktır). Ra 0,4 µm'lik taşlanmış sonsuz vidalar, endüstriyel merkezsiz ve kaba yüzey taşlama için yeterlidir. Ra 0,2 µm'lik perdahlanmış sonsuz vidalar, hassas yüzey ve silindirik taşlama için kullanılır. Ra 0,1 µm'lik süper ince işlenmiş sonsuz vidalar, hedef yüzey pürüzlülüğünün 0,1 µm'nin altında olduğu optik parlatma ve yarı iletken işlemleri için ayrılmıştır.
Koreli bir hassas yüzey taşlama makinesi üreticisi, bir rulman üreticisi müşterisinden şikayet aldı: Taşlanmış rulman yataklarında, taşlama tekerleği devrine, iş kafası devrine veya hidrolik pompa frekansına karşılık gelmeyen bir frekansta periyodik dalgalanmalar gözlemlendi. Dalgalanma dalga boyu 0,42 mm idi; bu da belirtilen ilerleme hızında (solucan dişli çifti oranı 30:1, kurşun vida adımı 5 mm, bir solucan devri = 0,167 mm tabla hareketi × belirli hız kombinasyonunda solucan devri başına 2,5 taşlama geçişi = 0,42 mm yüzey deseni) solucan dişli çiftine karşılık geliyordu. Solucan dişli çifti, yakın zamanda yapılan bir bakım sırasında Ra 0,35 µm'lik taşlanmış bir solucan dişli ile değiştirilmişti; bu da "Ra 0,4 µm'nin altında" satın alma şartnamesini karşılıyordu. Bununla birlikte, titreşim ölçümü, dişli frekansında 0,04 mm/s gösterdi; bu da rulman yataklarında hedef yüzey kalitesi olan Ra 0,2 µm için kabul edilebilir aralığın üst sınırındaydı. Orijinal fabrika çıkışlı sonsuz vida, 0,012 mm/s titreşimle Ra 0,18 µm'ye kadar taşlanmıştı. Çözüm: Değiştirilen sonsuz vida Ra 0,15 µm'ye kadar taşlandı (ek maliyet 35 USD), titreşim 0,008 mm/s'ye düştü ve periyodik dalgalanma ortadan kalktı. Ders: Taşlama makinesi sonsuz vida özelliklerinde, yüzey pürüzlülüğü Ra'ya ek olarak, dişli frekansındaki titreşim limiti (mm/s RMS) belirtilmelidir; çünkü aynı Ra değerine sahip iki sonsuz vida, Ra'nın yakalayamadığı diş profili doğruluğundaki farklılıklar nedeniyle farklı titreşim seviyeleri üretebilir.
Hız kararlılığı — taşlama işlemi boyunca tutarlı malzeme kaldırma
Titreşimin ötesinde, dişli çifti tutarlı bir çıkış hızı sağlamalıdır; çünkü taşlama işleminde malzeme kaldırma hızı, tabla ilerleme hızıyla doğrudan orantılıdır. Çapraz ilerleme geçişi sırasında ilerleme hızı %2 oranında değişirse, kesme derinliği de %2 oranında değişir ve bu da hassas taşlanmış parçalarda toplam toleransı aşabilecek bir şekil hatasına neden olur. Artı veya eksi %0,5 içinde hız kararlılığı, tepe-tepe 5 arksaniyenin altında iletim hatasıyla DIN sınıf 4 veya daha iyi diş geometrisi gerektirir; bu, CNC döner tabla spesifikasyonu (Madde A22) ile aynı doğruluk derecesidir, ancak farklı bir işlevsel nedenden dolayıdır: konum doğruluğu ve ilerleme tutarlılığı arasındaki denge.
Üç adet taşlama ve parlatma makinesi sonsuz dişli çifti muhafazası
Örnek 1 — Kore yapımı hassas yüzey taşlama makinesi: Ra 0,2 µm hedef, rulman yatağı uygulaması
Koreli bir yüzey taşlama makinesi üreticisi, rulman yatağı son işleminde kullanılan hassas bir yüzey taşlama makinesinin boyuna tabla ilerleme tahriki için sonsuz dişli çiftleri belirlemiştir. Hedef yüzey pürüzlülüğü: Ra 0,2 µm. Tabla boyutu: 600 × 300 mm. İlerleme hızı: 1 ila 15 m/dak (sonsuz dişli tahrikli çapraz ilerleme indeksi ile hidrolik ileri geri hareket). Çapraz ilerleme indeksi için sonsuz dişli çifti: tek başlangıçlı, modül 1,5, merkez mesafesi 30 mm, oran 30:1, taşlanmış Ra 0,15 µm, DIN doğruluk sınıfı 4. Dişli frekansındaki titreşim: 0,008 mm/s RMS (fabrika kabul testi sırasında ivmeölçer ile doğrulanmıştır). Dişli titreşiminden kaynaklanan Ra katkısı: yaklaşık 0,02 µm — 0,2 µm bütçesinin 'unu tüketmektedir. Malzeme: Karbürlenmiş 18CrNiMo7-6 sonsuz vida, HRC 60, santrifüj döküm fosfor bronz tekerlek. Yağlama: ISO VG 32 mil yağı (masa kızaklarıyla ortak). Çift başına maliyet: 185 USD. Taşlama makinesi, 0,2 µm hedefinin rahatlıkla altında kalan, Ra 0,15 µm değerinde rulman yatakları üretti.
Örnek 2 — Japon optik lens parlatıcısı: Ra 0,05 µm, süper ince işlenmiş sonsuz vida, titreşim testinden geçirilmiş.
Japon bir optik ekipman üreticisi, kamera ve mikroskop optikleri üreten otomatik bir lens parlatma makinesinin mil tahriki için bir sonsuz dişli çifti belirledi. Hedef yüzey düzlüğü: 0,05 µm (görünür ışığın dalga boyunun dörtte biri). Sonsuz dişli çifti, 40:1 oranında 15 ila 60 RPM arasında parlatma milini tahrik etti. Tahrik için titreşim sınırı: dişli frekansında 0,003 mm/s RMS'nin altında. Sonsuz dişli çifti: tek başlangıçlı, modül 1, merkez mesafesi 25 mm, oran 40:1, süper ince işlenmiş Ra 0,08 µm, DIN doğruluk sınıfı 2. Her bir çift, hedef hız aralığında özel bir test düzeneğinde ayrı ayrı titreşim testine tabi tutuldu; 0,003 mm/s'yi aşan çiftler reddedildi (yaklaşık ret oranı, aşırı toleransı yansıtmaktadır). Malzeme: Nitrürlenmiş 31CrMoV9 sonsuz vida, HRC 62 yüzey sertliği, antimon katkılı santrifüj döküm kalay bronz (minimum ilk aşınma titreşimi için üstün çalışma özellikleri). Çift fiyatı: 680 USD (bireysel titreşim testi sertifikası dahil). Gözat düşük titreşimli sonsuz dişli tahrik sistemi Hassas taşlama ve optik parlatma uygulamaları için seçenekler.
Vaka 3 — Vietnam yapımı merkezsiz taşlama makinesi: Ra 0,8 µm, taşlanmış sonsuz vida, üretim hacmi
Vietnamlı bir takım tezgahı üreticisi, çelik pim ve miller üreten merkezsiz taşlama makinesinin ayar tekerleği tahriki için sonsuz dişli çiftleri belirledi. Hedef yüzey pürüzlülüğü: Ra 0,8 µm (endüstriyel sınıf). Ayar tekerleği hızı: 10 ila 40 RPM. Motor: 0,75 kW VFD kontrollü. Oran: 25:1. Çıkış torku: 45 N·m. Rahat Ra 0,8 µm hedefi, Ra 0,4 µm'de taşlanmış bir sonsuz dişliye olanak sağladı; yaklaşık 0,1 µm'lik titreşim katkısı, 0,8 µm bütçesinin yalnızca 'sini tüketti. Parlatılmış yüzey gereksizdi ve bu tolerans seviyesinde ölçülebilir bir kalite avantajı olmadan çift maliyetine daha eklerdi. Sonsuz dişli çifti: tek başlangıçlı, modül 2, merkez mesafesi 40 mm, DIN hassasiyet sınıfı 6. Malzeme: sertleştirilmiş karbon çelik sonsuz dişli, fosfor bronz tekerlek. Soğutma sıvısı koruması: Sıçrama korumalı IP55 EPDM conta (merkezsiz taşlama soğutma sıvısı, tahrik mekanizmasına değil, taşlama bölgesine yönlendirilir). Çift başına maliyet: 52 USD. Yıllık üretim: 200 merkezsiz taşlama makinesi (yılda 200 çift). Spesifikasyon, taşlama makinesi sonsuz dişli çiftinin kalitesinin işlem hedefiyle eşleşmesi gerektiğini göstermektedir; Ra 0,8 µm merkezsiz taşlama makinesi için sonsuz dişlinin süper hassas işlenmesi, ek işleme maliyetinin 'ini israf etmektedir.
Sıkça sorulan sorular
S: Mevcut bir taşlama makinesindeki sonsuz dişli çiftinin titreşim katkısını nasıl ölçebilirim?
Sonsuz dişli muhafazasına bir ivmeölçer takın ve tabla ilerleme işlemi sırasında titreşim spektrumunu ölçün (taşlama taşı kesme yapmıyorken - tahrik titreşimini işlem titreşiminden izole edin). Sonsuz dişli ağ frekansındaki tepe noktasını belirleyin (tek başlangıçlı: sonsuz dişli RPM'sindeki tepe noktası Hz cinsinden). Bu tepe genliğini (mm/s RMS cinsinden) titreşim-yüzey kalitesi tablosuyla karşılaştırarak Ra katkısını tahmin edin. Tepe noktası hedeflediğiniz yüzey kalitesi için bütçeyi aşarsa, sonsuz dişliyi daha ince bir yüzey kalitesine sahip olanla değiştirin veya ağ frekansını herhangi bir yapısal rezonanstan uzaklaştırmak için sonsuz dişli giriş hızını %5 ila oranında ayarlayın.
S: Sonsuz dişli çiftinin malzemesi titreşimi etkiler mi?
Evet, tekerlek malzemesinin önemli bir etkisi var. Bronz tekerlekler, iç malzeme sönümlemesi yoluyla ağ titreşimini azaltır (bronzun çelikten daha yüksek sönümleme kapasitesi vardır). POM ve MC Naylon tekerlekler, bronza göre 3 ila 5 kat daha fazla sönümleme sağlar, ancak çok hafif yüklerle (20 N·m'nin altında) sınırlıdır. Orta torkta (20 ila 80 N·m) hassas taşlama makineleri için bronz standarttır. Çok düşük torkta (10 N·m'nin altında) ultra hassas optik parlatma için, POM tekerlekler ek olarak 2 ila 4 dB(A) gürültü azaltımı ve ölçülebilir derecede daha düşük titreşim sağlayabilir, ancak plastik boyutsal kararsızlık nedeniyle daha kısa tekerlek ömrü ve daha düşük konum doğruluğu pahasına.
S: Soğutma sıvısının öğütülmesi sonsuz dişli takımına zarar verebilir mi?
Taşlama soğutma sıvısı (tipik olarak %3 ila %8 konsantrasyonda suda çözünebilen kesme sıvısı) orta derecede aşındırıcıdır ve aşındırıcı talaş (öğütülmüş metal parçacıkları) içerir. Soğutma sıvısı, bozulmuş contalardan sonsuz dişli muhafazasına girerse, iki sorun ortaya çıkar: su içeriği mil yağını emülsifiye eder (yağlamayı azaltır) ve talaş parçacıkları dişli diş yüzeylerinde taşlama bileşiği görevi görür (aşınmayı hızlandırır ve boşluğu artırır). Sonuç birkaç ay içinde ölçülebilir hale gelir - titreşim artar ve yüzey kalitesi bozulur. Standart koruma, suda çözünebilen soğutma sıvısına dayanıklı EPDM contalar ve mil girişinde pozitif hava tahliyesidir. Her 6 ayda bir yapılan yağ analizi (su içeriği %0,05'in altında, parçacık sayısı ISO 18/16/13'ün altında) conta etkinliğini izler.
S: Sonsuz vida için yüzey pürüzlülüğüne (Ra) ek olarak titreşim (mm/s) değerini neden belirtiyoruz?
Yüzey pürüzlülüğü (Ra), sonsuz dişli yüzeyinin ortalama pürüzlülüğünü ölçer; yüzeyin mikro-geometrik düzeyde ne kadar pürüzsüz olduğunu gösterir. Titreşim (diş frekansında mm/s), sonsuz dişli çiftinin dönüş sırasında ürettiği dinamik uyarımı ölçer; çiftin makineyi ne kadar salladığını gösterir. Aynı Ra değerine sahip iki sonsuz dişli, farklı titreşim seviyeleri üretebilir çünkü titreşim aynı zamanda diş profili doğruluğuna, hatve doğruluğuna ve eş merkezliliğe de bağlıdır; Ra bu parametreleri yakalayamaz. Taşlama uygulamaları için, titreşim spesifikasyonu, tek başına sonsuz dişli Ra değerinden daha doğrudan bitmiş yüzey kalitesiyle ilgilidir. Her ikisini de belirtin: Üretim kontrolü için Ra, fonksiyonel doğrulama için titreşim.
S: Bir taşlama makinesi sonsuz dişli çiftinin tipik kullanım ömrü ne kadardır?
Taşlama makineleri, aralıklı besleme göreviyle (sonsuz dişli çifti sürekli değil, çapraz besleme indeksleme hareketleri sırasında çalışır) yılda 2.000 ila 4.000 saat çalışır. Bu çalışma koşullarında ve taşlama için tipik olan düşük torklarda (10 ila 80 N·m), bronz taşlama taşı 8 ila 15 yıl dayanır. Ömrü sınırlayan faktör, boşluktan ziyade titreşim kaynaklı bozulmadır; taşlama taşı aşındıkça temas deseni değişir ve dişli ağı uyarımı artar. Dişli ağı frekansındaki titreşim orijinal değerin iki katına çıktığında, yüzey kalitesi bozulmaya başlar. Titreşim iki katına çıktığında, genellikle boşlukla sınırlı mekanik ömrün ila 'inde taşlama taşının değiştirilmesi planlanmalıdır.
Taşlama ve parlatma makineleri, imalat hassasiyetinin en ince noktasında çalışır ve tabla beslemesini veya mili tahrik eden sonsuz dişli çifti, titreşim imzası doğrudan işlenmiş iş parçası yüzeyinde ölçülebilen birkaç bileşenden biridir. Titreşim-yüzey kalitesi analizi (her 0,01 mm/s dişli titreşimi, yüzey Ra değerine 0,02 ila 0,05 µm ekler), dişli sonsuz dişlilerin taşlama için neden kullanılamaz olduğunu, taşlanmış sonsuz dişlilerin endüstriyel taşlama için, perdahlanmış sonsuz dişlilerin hassas taşlama için ve süper ince işlenmiş sonsuz dişlilerin optik parlatma için neden uygun olduğunu nicel olarak ortaya koymaktadır. Dişli frekansındaki titreşim limiti (mm/s RMS), sonsuz dişli yüzey kalitesi (Ra µm) ile birlikte belirtilmelidir; çünkü Ra tek başına titreşim performansını tahmin etmez. Taşlama makinesi üreticileri için, sonsuz dişli çifti spesifikasyonu, makinenin elde edebileceği en ince yüzey kalitesini belirler; bu sadece bir tahrik elemanı değil, yeteneği tanımlayan bir bileşendir.
Taşlama ve parlatma makinesi üreticileri için, mühendislik departmanımız hassas uygulamalar için ayrı ayrı titreşim testi sertifikalarına sahip sonsuz dişli çiftleri sunmaktadır. Standart katalog hassas sonsuz dişli takımları DIN sınıfı 2 ila 6 hassasiyetinde taşlanmış, perdahlanmış ve süper ince işlenmiş konfigürasyonları içerir. Bir başvuru gönderin. taşlama tahrik spesifikasyonu Hedef yüzey pürüzlülüğü, tabla hızı aralığı ve titreşim bütçesi ile birlikte.
Taşlama veya parlatma makineleri için sonsuz dişli çiftleri mi belirtiyorsunuz?
Hedef yüzey pürüzlülüğünü (Ra), tabla veya iş mili hızını, titreşim bütçesini (biliniyorsa) ve taşlama tipini (yüzey, silindirik, merkezsiz, optik) gönderin. Hassas uygulamalar için uygun sonsuz vida bitirme kalitesini, DIN sınıfını önerecek ve bireysel titreşim testi sertifikaları sağlayacağız.
Editör: Cxm
