Vysvetlený je princíp fungovania-veľkého bezhrotového lúpacieho stroja a vplyv súososti každého komponentu na kvalitu spracovania. Na základe štruktúry zariadenia a výrobnej praxe sú uvedené metódy detekcie a nastavenia koaxiálnosti veľkorozmerného-bezhrotového lúpacieho stroja a zodpovedajúcich nástrojov a prípravkov.
Bezhrotý lúpací stroj, tiež známy ako bezhrotý sústruh, je základným zariadením na presnú výrobu dlhej guľatej lesklej ocele [1]. Používa vysokorýchlostný rotačný nástroj na rezanie a odlupovanie povrchového materiálu ultra-dlhých oceľových tyčí, ktorý je účinnejší ako bežné sústruhy pri odstraňovaní oxidových okují a vrstvy hrdze na povrchu ocele, čím zlepšuje vzhľad a kvalitu povrchu hotovej ocele. V súčasnosti môže priemer spracovania veľkého bezhrotého sústruhu dosiahnuť 500 mm, stupeň tolerancie priemeru môže dosiahnuť IT9, hodnota drsnosti povrchu Ra je 1,6-3,2 μm a hodnota drsnosti povrchu Ra po leštení môže dosiahnuť 0,8 μm.
Medzi hlavné komponenty bezhrotového lúpacieho stroja patria: upínacie zariadenie, vstupné vodiace zariadenie, rotačná rezacia hlava, výstupné vodiace zariadenie a vynášací vozík. Koaxiálnosť vyššie uvedených 5 komponentov (ďalej len „päť{2}}stredová súososť“) je najdôležitejším ukazovateľom presnosti bezhrotového lúpacieho stroja. Koaxiálnosť piatich stredov priamo ovplyvňuje kvalitu povrchu produktu; prekročenie tejto tolerancie povedie k rôznym defektom na povrchu obrobku.
Detekcia a úprava súososti piatich stredov je pomerne náročná. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] a iní študovali použitie vlastnej štruktúry zariadenia ako benchmarku na nastavenie presnosti každého komponentu samostatne, ale o jednotnom nastavení súososti piatich centier sa málo diskutuje. Metóda úpravy koaxiálnosti, ktorú uvádza Dou Weitao et al.[4] je použiteľný pre malé-stroje na lúpanie bez jadra, ale v prípade veľkých-zariadení na lúpanie bez jadra je z dôvodu väčšej veľkosti a hmotnosti dielov zisťovanie presnosti a nastavenie zložitejšie. Preto je stále potrebné študovať operatívnejšie schémy detekcie a nastavenia a vytvoriť zodpovedajúce nástroje a prípravky.
Naša spoločnosť má dva bezjadrové peelingové stroje, a to americký HETRAN BT16 a bezjadrový peeling Yantai Kejie WCS300S. Maximálne veľkosti hotového výrobku sú φ400 mm a φ305 mm. Naša spoločnosť preskúmala a pokúsila sa vyriešiť vplyv päť-chyby súososti v strede na kvalitu produktu a metódu úpravy -stredovej súososti vo veľkých-loupacích strojoch v praxi. Nasleduje úvod s použitím bezhrotového peelingového stroja BT16 ako príkladu.
Obrázok 2 Princíp činnosti a štruktúra zariadenia
Na rozdiel od pracovného princípu rotácie obrobku a axiálneho posuvu nástroja pri obrábaní kruhových oceľových tyčí na klasickom sústruhu sa nástroj otáča a obrobok sa pri práci bezhrotého lúpacieho stroja posúva axiálne. Krátky pracovný proces spočíva v tom, že upínacie zariadenie upne tyč a podáva ju dovnútra, hlavný stroj vykoná spracovanie odlupovania, vstupné vodiace a výstupné vodiace zariadenia tlmia vibrácie a potom vynášací vozík vytiahne tyč von [5].
Rezná časť hlavného stroja BT16 je rotačná rezacia hlava namontovaná na dutom vretene s vnútorným priemerom 600 mm (pozri obrázok 1). Duté vreteno je nainštalované v skrini vretena a je poháňané hlavným motorom, aby sa otáčalo vysokou rýchlosťou. 4, pretože na hlave frézy je symetricky nainštalovaných 8 nástrojov, čo vedie k vysokej účinnosti rezania.
Obrázok Obrázok 1 Rotačná nožová hlava
Axiálny posuv obrobku je ukončený upínacím zariadením (pozri obrázok 2). Na upínacom zariadení sú nainštalované dva páry podávacích valcov. Upínanie valcov je poháňané hydraulickým valcom a prevodovým mechanizmom. Otáčanie valcov je poháňané servomotorom a rýchlosť podávania je stabilná a nastaviteľná.
Obrázok Obrázok 2: Upínacie zariadenie a vretenová skriňa
Vstupné vodiace zariadenie (pozri obrázok 3) pozostáva z troch samostrediacich čeľustí spojených pákovým mechanizmom.
Obrázok Obrázok 3: Vstupné vodiace zariadenie
Výstupné vodiace zariadenie (pozri obrázok 4) je inštalované vo vnútri dutého vretena vretenovej skrine. Ide o samostrediace upínacie zariadenie so štyrmi-čeľusťami-s medenými platňami zabudovanými do čeľustí, ktoré chránia povrch hotového obrobku. Vďaka pridaniu mechanického nastavovacieho zariadenia na nastavenie súososti jeho osi s rotačnou nožovou hlavou je štruktúra zložitejšia, ale väzbová štruktúra a funkcia, ktorú dosahuje, sú podobné vstupnému vodidlu. Niektoré zariadenia majú dve sady výstupných vodiacich zariadení, ktoré sa nazývajú stredné vodidlo a zadné vodidlo podľa ich vzdialenosti od otočnej nožovej hlavy alebo súhrnne označované ako stredné a zadné vodiace lišty.
Obrázok
Obrázok 4. Výstupné vodiace zariadenie
Funkciou vstupných a výstupných vodiacich zariadení je upnúť a podoprieť obrobok, poskytnúť spoľahlivé vedenie, udržiavať hladký axiálny pohyb a zabrániť vibráciám a rotácii.
Hlavným komponentom vykladacieho vozíka je pár nákov v tvare V-. Upínacia činnosť hornej a dolnej nákovy je spojená pomocou samostrediaceho ozubeného kolesa a ozubeného mechanizmu. Obrobok je upnutý tesne predtým, ako opustí podávacie valčeky, čím sa zabezpečí upínacia sila a sila axiálneho posuvu.
Stručne povedané, súososť stredov piatich komponentov-upínacieho zariadenia, rotačnej reznej hlavy, vstupného vodiaceho zariadenia, výstupného vodiaceho zariadenia a vypúšťacieho vozíka-musí byť otestovaná a nastavená na určitú presnosť. V opačnom prípade dôjde k dočasnému posunu tyčového materiálu pri vstupe a výstupe z upínacích a vodiacich zariadení. Dokonca aj malé odsadenie nepriaznivo ovplyvní kvalitu povrchu obrobku.
Obrázok 3. Vplyv päť{1}}stredovej koaxiálnosti presahujúcej toleranciu na presnosť obrábania
Prekročenie päť{0}}stredovej tolerancie súososti povedie k chybám na povrchu obrobku, ako sú stopy po vibráciách, kroky, excentricita otáčania, zmršťovanie konca obrobku a replikácia chýb.
3.1 Vibračné značky
Vibračné značky sa zvyčajne objavujú na prednom konci obrobku, ako je znázornené na obrázku 5. Ako uvádza pracovný princíp zariadenia, keď obrobok prvýkrát začne spracovávať a ešte nevstúpil do oblasti upnutia výstupného vodiaceho zariadenia, je držaný dvoma pármi podávacích valcov a vstupným vodiacim zariadením na upínacom zariadení, zatiaľ čo rezná hlava vykonáva opracovanie odlupovaním. Ak je odchýlka súososti dvoch párov podávacích valcov a vstupného vodiaceho zariadenia veľká, obrobok je v nadmernom{2}}polohovaní, jeho tuhosť klesá a má tendenciu sa ohýbať a deformovať. Pri pôsobení reznej sily bude obrobok vibrovať a vytvárať vibračné značky. Na druhej strane, pri nadmernom{5}}polohovaní sú upínacie sily horných a dolných valcov upínacieho zariadenia rozdielne, čo ovplyvní stabilitu rýchlosti posuvu a zhorší tvorbu stôp po vibráciách.
Obrázok: Obrázok 5 Na povrchu obrobku sa objavujú stopy po vibráciách
3.2 Kroky
Kroky (pozri obrázok 6) sa vo všeobecnosti objavujú na oboch koncoch obrobku. Na prednom konci obrobku sa objavujú stupne, pretože keď je obrobok axiálne podávaný, keď predný koniec obrobku dosiahne polohu výstupného vodiaceho zariadenia alebo upínacej polohy vynášacieho vozíka, výstupné vodiace zariadenie a vynášací vozík upnú obrobok. Keď výstupné vodiace zariadenie a vynášací vozík nie sú koaxiálne s rotačnou rezacou hlavou, obrobok bude vystavený radiálnemu relatívnemu posunutiu vzhľadom na rezač, čo vedie k kroku v zodpovedajúcej polohe na obrobku. Vzdialenosť od miesta kroku k prednému koncu obrobku sa rovná vzdialenosti od výstupného vodiaceho zariadenia alebo vynášacieho vozíka k rezačke.
Stupeň sa objaví na zadnom konci obrobku, ku ktorému dochádza, keď sa obrobok odpojí od podávacích valčekov a vstupného vodiaceho zariadenia. Je to spôsobené tým, že podávacie valčeky a vstupné vodiace zariadenie sú koaxiálne s rotačnou nožovou hlavou. Mechanizmus je rovnaký, ako keď sa na prednom konci obrobku objaví schod. Vzdialenosť od miesta kroku k zadnému koncu obrobku sa rovná vzdialenosti od podávacích valcov alebo vstupného vodiaceho zariadenia k rezačke.
Obrázok Obrázok 6: Na povrchu obrobku sa zobrazujú kroky
3.3 Excentricita otáčania
Hlavnou príčinou excentricity otáčania (pozri obrázok 7) je veľká odchýlka medzi vstupným vodiacim zariadením a stredom otáčania rotačnej nožovej hlavy. Výsledkom je, že stred obrobku je koaxiálny so stredom rotačnej reznej hlavy, čo spôsobuje excentricitu a jedna strana obvodu obrobku nie je obrobená. Ak sú upínacie zariadenie a vstupné vodiace zariadenie tiež koaxiálne, bude excentricita ďalej zosilnená. Preto bez zohľadnenia vlastnej chyby priamosti obrobku je hlavnou príčinou excentricity otáčania nesprávne nastavenie upínacieho zariadenia, vstupného vodiaceho zariadenia a rotačnej reznej hlavy.
Obrázok Obrázok 7 Excentricita otáčania
3.4 Zmršťovanie chvosta obrobku
Zmršťovanie chvosta (pozri obrázok 8) je spôsobené veľkou odchýlkou súososti medzi výstupným vodiacim zariadením, vynášacím vozíkom a stredom otáčania rotačnej reznej hlavy. Počas lúpania je obrobok vystavený kombinovanému pôsobeniu radiálnej reznej sily v smere priemeru a upínacej sily výstupného vodiaceho zariadenia a vynášacieho vozíka. Keď je obrobok podávaný do konca a chystá sa opustiť nástroj, rovnováha síl medzi týmito tromi sa naruší. Iba výstupné vodiace zariadenie a vynášací vozík pôsobia upínacou silou na obrobok, čo spôsobuje radiálne posunutie a má za následok zmršťovanie chvosta.
Obrázok Obrázok 8 Zmršťovanie chvosta
3.5 Chyba replikácie
Na povrchu obrobku sa striedajú svetlé a drsné oblasti (pozri obrázok 9). Červený kruh na obrázku 9 označuje medený prach, ktorý odpadáva, keď sa medená doska výstupného vedenia posúva vzhľadom na obrobok. Vzhľad medeného prachu naznačuje, že povrch obrobku je v tejto oblasti pomerne drsný. Táto chyba je spôsobená výraznou kovanou špirálovitou chybou na povrchu predliatku pred odlupovaním (pozri obrázok 10). Vzdialenosť medzi susednými drsnými oblasťami na povrchu obrábaného obrobku sa rovná "rozstupu" špirály.
Teoreticky by sa táto chyba nemala objaviť na povrchu hotového obrobku, keď je šírka čeľustí vstupného vodiaceho zariadenia väčšia ako "rozstup" špirály. Ak však vstupné vodiace zariadenie a upínacie zariadenie nie sú koaxiálne, čeľuste vstupného vodiaceho zariadenia sú v jednobodovom{1}}kontakte s predvalkom. Keďže predvalok je v skutočnosti podávaný špirálovito, špirála výkovku na povrchu predvalku sa odráža na opracovanom povrchu.
Obrázok 9: Striedanie svetlých a drsných oblastí
Obrázok Obrázok 10: Kovacia špirála na povrchu predvalku pred opracovaním
Obrázok 4: Metóda úpravy pre päť-stredovú koaxiálnosť
Detekcia a úprava päť{0}}stredovej súososti by mala byť založená na strede otočnej nožovej hlavy namontovanej na dutom vretene ako teoretickej referencii. Pretože os dutého vretena nie je pevná entita, je potrebná referenčná tyč ako referenčné nastavenie. Obtiažnosť spočíva v tom, ako zvoliť primeranú polohu podpory a metódu podpory, aby sa referenčná tyč presne umiestnila na os zariadenia. Veľké-stroje na bezhroté lúpanie vyžadujú testovacie tyče s významným priemerom a hmotnosťou, čo si vyžaduje vysokú presnosť a tuhosť pri výbere podporných komponentov. Pre testovacie tyče je rozhodujúce znížiť ich hmotnosť pri zachovaní ich tuhosti.
Po mnohých skúškach naša spoločnosť dokončila nasledujúci plán úpravy: Najprv nastavte vstupné vodiace zariadenie tak, aby bolo sústredné s rotujúcou nožovou hlavou. Potom podoprite testovacie tyče otvormi vo valcoch vstupných a výstupných vodiacich zariadení a nastavte stred upínacích valcov podávania a vynášacieho vozíka. Zjednodušená schéma spôsobu podopierania skúšobnej tyče a skúšobného postupu pre bezhrotový lúpací stroj BT16 je znázornený na obrázku 11.
Obrázok 11. Spôsob podpory a schéma kontroly zariadenia na kontrolu tyčí
1-barová kontrola
2-Upínacie zariadenie
3-predné podporné puzdro
4-vstupové vodiace zariadenie
Indikátor 5 čísel
6-rezná hlava
7-zásuvkové vodiace zariadenie
8-zadná podporná objímka
9-Vybíjací vozík
Predné a zadné podporné objímky sú inštalované na vstupných a výstupných vodiacich zariadeniach. Kontrola tyče je podporovaná týmito dvoma podpornými objímkami (pozri obrázky 12 a 13), pretože tieto dva komponenty majú dobrú tuhosť a spoľahlivú podporu. Dve podporné objímky sa používajú ako prechodové referencie. Zarovnanie oporných puzdier s otočnou rezacou hlavou je pomerne jednoduché a dá sa ľahko dosiahnuť vysoká presnosť. Ďalšou funkciou podporných puzdier je vyvážiť požiadavky na tuhosť a kvalitu kontroly tyče, čo umožňuje, aby bola kontrola tyče menšia a ľahšia, čo je prospešné pre zlepšenie presnosti kontroly a efektivity práce.
Obrázok 12 Oporná tyč prednej opornej objímky
Obrázok 13 Oporná tyč zadnej opornej objímky
Naša spoločnosť používa tyč s dĺžkou 3500 mm, priemerom 120 mm a priamosťou 0,7 mm/dĺžka.
Konkrétne kroky na úpravu päť{0}}stredovej súososti sú nasledovné:
1) Nainštalujte prednú podpornú objímku a zarovnajte jej stred. Ako je znázornené na obrázku 14, upnite prednú podpornú objímku pomocou vstupného vodiaceho zariadenia. Pomocou úchylkomeru skontrolujte súosovosť medzi stredom prednej podpornej objímky a stredom otočnej nožovej hlavy: Magnetická základňa úchylkomeru je pripevnená k otočnej nožovej hlave a úchylkomerová hlavica meria vnútorný otvor prednej podpornej objímky. Číselníkový ukazovateľ sa otáča o 360 stupňov s otočnou nožovou hlavou. Na základe odčítania číselníka určte chybu koaxiálnosti a jej smer. Zodpovedajúcim spôsobom nastavte hrúbku podložiek pod tromi chápadlami predného vodiaceho zariadenia, aby ste zabezpečili, že stred predného podporného puzdra je koaxiálny s otočnou nožovou hlavou. Po nastavení musí prívodné vodiace zariadenie zostať upnuté.
Obrázok
Obrázok 14 Kontrola súososti predného podporného puzdra a nožovej hlavy
2) Nainštalujte zadnú podpornú objímku na otvor valca výstupného vodiaceho zariadenia. Pretože výstupné vodiace zariadenie a vreteno otočnej nožovej hlavy sú namontované spoločne vo vretenovej skrini (konštrukcia znázornená na obrázku 15), jeho ľavý koniec je podopretý otočnou nožovou hlavou a jeho pravý koniec je podopretý koncovým krytom. Konštrukcia vretenovej skrine preto určuje, že otvor valca výstupného vodiaceho zariadenia je koaxiálny s rotačnou nožovou hlavou, čo umožňuje, aby bola zadná nosná objímka priamo inštalovaná ako podporný komponent bez nastavovania.
Obrázok
Obrázok 15 Schematický diagram konštrukcie vretenovej skrine
1-Nožová hlava 2-Výstupné vodiace zariadenie 3-Koncový kryt 4-Zadná nosná objímka
3) Vložte testovaciu tyč do otvorov v predných a zadných podporných objímkach. Obidva konce sú v upínacom rozsahu podávacieho zariadenia, respektíve vynášacieho vozíka. V tomto čase koaxiálnosť testovacej tyče a reznej hlavy závisí od výrobnej presnosti samotného zariadenia a presnosti zarovnania prednej nosnej objímky.
4) Skontrolujte súosovosť medzi stredom podávacieho zariadenia a testovacou tyčou. 5) Skontrolujte vzdialenosti G a H medzi testovacou tyčou a horným a dolným upínacím valcom pomocou meracích blokov (pozri obrázok 11). Upravte hrúbku podložiek pod základňou upínacieho zariadenia tak, aby boli hodnoty G a H rovnaké. V tomto bode sú stredy horného a spodného upínacieho valca súosé s testovacou tyčou.
6) Skontrolujte súosovosť medzi stredom vynášacieho vozíka a skúšobnou tyčou. Metóda kontroly a nastavenia je podobná ako v kroku 4: nastavte hrúbku podložiek pod podložkami uchopovača podľa nameraných hodnôt E a F (pozri obrázok 11).
7) Výstupné vodiace zariadenie má mechanické nastavovacie zariadenie, ktoré môže priamo nastaviť súososť s testovacou tyčou.
Poznámka: Počas procesu testovania a nastavovania musí vstupné vodiace zariadenie zostať upnuté a zvierať predné podporné puzdro, kým sa nedokončí všetka práca; horné a spodné upínacie valčeky a nákovka vozíka v tvare V- by sa nemali dotýkať testovacej tyče, iba sa k nej približovať, aby sa uľahčilo meranie vzdialenosti od testovacej tyče, aby sa zachovala presnosť testovacej tyče. Požiadavky na presnosť pre predné a zadné podporné objímky sú: vôľa 0,10 mm medzi vnútorným otvorom predného podporného puzdra a testovacou tyčou a koaxiálnosť 0,05 mm medzi vnútorným otvorom a vonkajším kruhom. Vôľa medzi vnútorným otvorom zadného podporného puzdra a testovacou tyčou je 0,10 mm, koaxiálnosť medzi vnútorným otvorom a vonkajším kruhom je 0,05 mm a vzdialenosť medzi vonkajším kruhom a otvorom valca výstupného vodiaceho zariadenia je 0,15 mm.
Obrázok 5 Záver
Princípom nastavenia je použiť stred otočnej nožovej hlavy ako referenciu na nastavenie päť{0}}stredovej koaxiálnosti a použiť testovaciu tyč na testovanie. Tuhosť podpery testovacej tyče by mala byť dobrá. Skúšobná tyč je podopretá podpornou objímkou, ktorá slúži ako prechodová referencia, a je nastavená tak, aby bola koaxiálna s hlavou frézy. Ďalšou funkciou podporného puzdra je zníženie hmotnosti testovacej tyče, zlepšenie presnosti testovania a zvýšenie účinnosti nastavenia. Nastavením päť{5}}stredovej súososti lúpacieho stroja pomocou vyššie uvedenej metódy sa dosiahnu uspokojivé výsledky a výrazne sa zlepší kvalita spracovania produktu.
