Vzhľadom na zahrievanie vretena, vysokú hlučnosť, zníženú presnosť a nestabilnú prevádzku v horizontálnom obrábacom centre sme prostredníctvom detekcie, demontáže a údržby oboznámení s konštrukciou vretena, preskúmali a usporiadali proces údržby, zhrnuli súbor metód demontáže, inštalácie, detekcie a nastavenia vretena, obnovili presnosť vretena a poskytli spoľahlivú referenciu pre údržbu podobných vretien v budúcnosti.
1. Úvod Vreteno určitého obrábacieho centra má zahrievanie, nízku presnosť a vysoký hluk, čo nemôže spĺňať príslušné požiadavky výrobného procesu. Pred údržbou je axiálne hádzanie vretena 0,02 mm, radiálne kruhové hádzanie vretena je 0,02 mm na blízkom konci a hádzanie vo vzdialenosti 300 mm od blízkeho konca je 0,05 mm. Na obnovenie presnosti vretena je potrebné vreteno rozobrať, skontrolovať jeden po druhom, vymeniť opotrebované ložiská a znova namontovať a odladiť a obnoviť presnosť. V súčasnosti neexistujú žiadne špeciálne demontážne a montážne nástroje a plošiny na údržbu a kontrolu vretena a je ťažké zaručiť kvalitu údržby. Ak je demontáž, inštalácia a nastavenie nesprávne, vreteno bude opravené dvakrát v krátkom čase, čo vážne ovplyvní využitie zariadenia a efektivitu spracovania.
Nahliadnutím do príručky k obrábaciemu stroju, pozorným sledovaním schémy štruktúry vretena, starostlivou analýzou a pochopením vnútornej štruktúry vretena, formulovaním a implementáciou plánu údržby, spresnením procesu údržby, vytvorením súboru nápadov na údržbu pre demontáž, inštaláciu, testovanie a nastavenie vretena a dokončenie údržby vretena s vysokou kvalitou.
2. Úvod do komponentov obrábacieho centra 2.1 Skriňa vretena
Vretenová skriňa je nainštalovaná v strede rámu dvojstĺpového-stĺpca. Vreteno sa pohybuje hore a dole (os Y) pomocou dvoch lineárnych valivých vedení a páru guľôčkových skrutiek. Servomotor nainštalovaný na hornom konci páru guľôčkových skrutiek má vypínaciu{{3}brzdu na vypnutie-brzdenia. Motor vretena je nainštalovaný za vretenovou skriňou a zariadenie na uvoľnenie nástroja vretena a zariadenie na vyfukovanie kužeľových otvorov vretena sú tiež nainštalované za vretenovou skriňou a pohybujú sa hore a dole s vretenovou skriňou. Presné zastavenie vretena je dosiahnuté enkodérom neseným motorom vretena. Pohyb nahor a nadol vretenovej skrine využíva hydraulický vyvažovací systém. Vyvažovací hydraulický valec a akumulátor sa používajú na dokončenie vyváženia vretenovej skrine hore a dole, aby sa zlepšila presnosť pohybu osi Y a znížilo sa zaťaženie servomotora osi Y. Tesnosť vretenového remeňa sa dosiahne nastavením montážnej dosky motora pomocou nastavovacej skrutky [1].
2.2 Montáž vretena
Zostava vretena sa skladá z vretena, zostavy predného ložiska vretena, zostavy zadného ložiska vretena, zariadenia na vykladanie remeňa vretena, zariadenia na ťahanie vretena (upínanie nástroja) a nosnej objímky vretena.
Zostava vretena je inštalovaná v podpornej objímke vretena a pripevnená k vretenovej skrini skrutkami cez čelnú plochu príruby nosnej objímky vretena. Kužeľ kužeľového otvoru vretena je 7:24. Zostava vretena je jemne spracovaná a špeciálne zostavená. Predné a zadné ložiskové zostavy vretena sú označené. Pri demontáži a inštalácii dávajte pozor na polohu značky, aby ste neovplyvnili presnosť. Rovnobežnosť vnútorných a vonkajších dištančných vložiek predných a zadných ložísk zostavy vretena by mala byť menšia alebo rovná 0,003 mm a rovinnosť vnútorných a vonkajších dištančných vložiek by mala byť menšia alebo rovná 0,002 mm, aby sa zabezpečilo predpätie zostavy ložísk vretena a presnosť systému hriadeľa. Koncová plocha nosnej objímky vretena a koncová strana inštalácie skrine vretena sú oškrabané a brúsené, aby sa zabezpečilo, že os vretena je rovnobežná s osou Z a kolmá na os X.
2.3 Preťahovanie vretena a uvoľňovacie zariadenie nástroja
Ťahač vretena sa skladá zo 72 tanierových pružín. Elastické čeľuste na konci oja upínajú ťažný kolík rukoväte nástroja v kužeľovom otvore vretena. Upínacia sila je približne 17800N. Upínacia sila nástroja sa nastavuje maticou na zadnom konci oja vretena. Hydraulický valec nainštalovaný na zadnom konci skupiny vretena tlačí oj vretena dopredu, aby sa uvoľnil nástroj. Poloha uvoľnenia nástroja oja vretena sa nastavuje vonkajším závitom hydraulického valca a aretuje sa nastavovacou maticou. Upínacie a uvoľňovacie polohy vretenového nástroja sú prijímané a podávané späť pomocou dvoch bezdotykových spínačov. Poznámka: Keď je vreteno obrábacieho stroja zapnuté, nástroj alebo rukoväť nástroja by sa mala najskôr upnúť do kužeľového otvoru vretena a potom sa vreteno zapne. Predné a zadné skupinové ložiská vretena a vykladacie podporné ložiská sú namazané mazivom. Vzduch na čistenie kužeľového otvoru vretena je vháňaný do kužeľového otvoru vretena zo stredového otvoru tiahla vretena vzduchovým potrubím pneumatickým systémom [2].
2.4 Zariadenie na chladenie nástroja vretena
Chladiaci systém posiela chladiaci vzduch do chladiacej trysky na prednom konci vretena cez 5-cestné chladiace otvory na podpornej objímke vretena na chladenie nástroja.
2.5 Vnútorne chladená skupina vretena (mazanie ložísk vretena)
Ložiská vretena vnútorne chladenej skupiny vretien sú mazané tukom a vreteno má externé cirkulačné chladenie. Koncová časť vretena je zásobovaná chladiacou kvapalinou a stlačeným vzduchom cez otočný kĺb.
2.6 Robot
Výmenu nástroja medzi vretenovým nástrojom a zásobníkom nástrojov vykonáva robot s dvojitými{0}}pazúrmi. Počas spracovania zásobník nástrojov pred-vyberie ďalší nástroj na spracovanie a prevráti držiak nástroja (nástroj) o 90 stupňov, aby ho umiestnil, pričom čaká na príkaz na výmenu nástroja. Po dokončení programu sa každá súradnicová os vráti do polohy výmeny nástroja a vreteno sa súčasne zastaví. Po zadaní príkazu na výmenu nástroja sa otvoria dvere na výmenu nástroja a manipulátor sa vysunie, aby uchopil nástroj; potom, čo je nástroj bezpečne upnutý čeľusťou, aktivuje sa hydraulický valec na uvoľnenie nástroja vretena, aby sa uvoľnil mechanizmus sťahováka nástroja vretena, a kužeľový otvor vretena sa vyčistí a vyfúkne; po dokončení uvoľnenia nástroja manipulátor vloží a vyberie hydraulický valec nástroja, aby vytiahol nástroj z kužeľového otvoru vretena a kužeľového otvoru objímky nástroja, a hydraulický výkyvný valec otočí manipulátor o 180 stupňov na výmenu nástroja; potom, čo je nástroj na svojom mieste, manipulátor vloží a vyberie hydraulický valec nástroja, aby sa vymenený nástroj znova vložil do kužeľového otvoru vretena alebo kužeľového otvoru objímky nástroja v knižnici nástrojov a kužeľový otvor vretena vyfúkne vzduch, hydraulický valec uvoľnenia nástroja vretena sa resetuje a mechanizmus sťahovania nástroja vretena znova- upne nástroj cez kužeľový otvor vretena; nakoniec sa manipulátor zatiahne, dvierka výmeny nástrojov sa zatvoria a výmena nástroja sa dokončí [3].
III. Metódy a opatrenia na riešenie porúch presnosti vretena 3.1 Plán údržby vretena
Pred údržbou skontrolujte a rozoberte, odstráňte skrutky predného krytu vretena a odstráňte kryt. Odstráňte zadný koniec piestu uvoľnenia vretena a k nemu pripojené olejové a vzduchové potrubie, vypustite hydraulický olej z potrubia a zabaľte ústie potrubia, aby sa do potrubia nedostal prach a nečistoty. Odstráňte spojku spájajúcu vreteno a prevodovku, aby ste odpojili vreteno od prevodovky. Odstráňte okrúhlu maticu na nastavenie tiahla na zadnom konci vretena a urobte si záznam pre referenciu počas montáže. Odstráňte ťažnú tyč zo zadného konca vretena poklepaním dopredu a vyberte tanierovú pružinu. Vytiahnite objímku vretena. Odstráňte axiálne polohovacie puzdro na zadnom konci vretena. Potiahnite hriadeľ doľava a posuňte ho. Pri ťahaní vretena, aby ste posunuli, vyberte klopaním radiálne valčekové ložisko. Odstráňte nastavovací krúžok a potom postupne odstráňte nastavovacie skrutky poistnej matice a skupiny predných ložísk.
Vyčistite demontované vreteno, tiahlo a ostatné štíhle časti, naneste olej na ochranu a umiestnite ich zvisle, aby ste predišli ohnutiu a deformácii. Potom rozoberte a vyčistite zvyšné časti a správne ich uskladnite. Počas demontáže vretena viac sledujte, venujte pozornosť niektorým pôvodným montážnym štandardom a urobte si zodpovedajúce značky a pokúste sa nájsť miesto poruchy.
Pred montážou musia byť všetky diely dôkladne vyčistené a pri montáži treba dbať na to, aby ste ložiská vopred pridali primerané množstvo maziva. Postup montáže je obrátený podľa vyššie uvedeného poradia demontáže. Nakoniec sa zostava vretena odladí, nainštaluje a otestuje bez zaťaženia.
3.2 Demontáž vretena
1) Pred demontážou skontrolujte vreteno. Skontrolujte činnosť vretena na mieste. Keď sú otáčky vretena 1000 ot./min., na zadnom konci vretena je zjavný abnormálny zvuk. Vreteno sa zastaví, magnetický držiak merača sa adsorbuje na pracovný stôl a os Y sa súčasne posunie nadol. Kontakt číselníka s presnosťou 0,01 mm je nalisovaný na vonkajšom povrchu vretena. Pomocou ozubeného kolieska ručného kolieska posuňte os X a nájdite najvyšší bod. Kontakt číselníka je stlačený v najvyššom bode vonkajšieho povrchu vretena, čo je poloha hornej tvoriacej čiary. Vreteno sa ručne otáča, aby sa vreteno otáčalo o jeden kruh. Ukazovateľ číselníka vychyľuje dve mriežky, čo je 0,02 mm; rovnakým spôsobom stlačte kontakt číselníka na čelnej strane tyče vretena, posuňte os Z, stlačte meradlo a po vynulovaní meradla ručne otočte vreteno. Ukazovateľ číselníka vychyľuje dve mriežky, to znamená, že axiálny pohyb vretena je 0,02 mm. Otvorte predný kryt vretena a skontrolujte. Všetko je v poriadku a nenašli sa žiadne ložiská. Posuňte os Y na najnižší koniec, aby ste videli vnútornú prevodovú štruktúru vretenovej skrine. Na hornom konci vretenovej skrinky sú zľava doprava 3 čierne gumené rúrky. Dve vľavo sú olejové potrubia spájajúce chladiace zariadenie vretena. Otvorte spoj olejového potrubia a v olejovom potrubí neuvidíte prúdiť žiadny olej. Nasledujte olejové potrubie a zistite, že tieto dve olejové potrubia cirkulujú olejové potrubia vretenovej chladničky a druhé gumené potrubie je potrubie chladiacej kvapaliny.
Pri kontrole funkčného stavu chladničky sa zistilo, že napájanie chladničky bolo normálne. Ďalšie pozorovanie zobrazovacieho panela ukázalo, že čerpadlo chladničky nefungovalo a chladiace zariadenie nefungovalo. Otvorte zadný kryt chladničky a skontrolujte, či sa lopatky ventilátora motora chladiaceho čerpadla neotáčajú a chladiaci ventilátor sa neotáča. Pomocou multimetra zmerajte poistky sklenenej trubice na troch okruhoch, pričom všetky sú neporušené. Pomocou skrutkovača silno stlačte ľavý stýkač a zistite, že sa chladiaci motor otáča. Po odstránení skrutkovača sa však kontakty stýkača resetujú a chladiaci motor sa zastaví. Rovnakým spôsobom násilne stlačte pravý stýkač a zistite, že chladiaci ventilátor chladničky funguje. Keď sa tlak zastaví, kontakty stýkača sa resetujú a chladiaci ventilátor prestane fungovať. Po vyššie uvedených operáciách sa zistilo, že sa vyskytol problém s ovládacím okruhom chladničky. Ďalšia kontrola odhalila, že v ľavom dolnom rohu sa vyskytol problém s doskou s riadiacimi obvodmi. Po výmene dosky plošných spojov s rovnakou špecifikáciou chladnička fungovala normálne a chladiace zariadenie vretena normálne cirkulovalo.
Keď boli otáčky vretena 1000 ot./min., vreteno bolo 30 minút nečinné a abnormálny hluk stále existoval. Keď sa rýchlosť zmenila na 800 ot./min., hluk sa zosilnil. Komplexná analýza ukázala, že je potrebné demontovať zostavu vretena, vymeniť ložiská a pred{5}}utiahnuť ložiská [4].
2) Odstráňte obvodový ochranný plech skrine vretena a periférne olejové a plynové potrubia a vedenia na vretene. Zastavte obrábací stroj v polohe, ktorá je vhodná na demontáž vretena, stlačte tlačidlo núdzového zastavenia a vypnite hlavné napájanie, demontujte prepážku alebo štít na skrini vretena a ďalšie periférne príslušenstvo, ktoré bráni demontáži, pri uchopení a uvoľnení nástroja označte ropovody a plynové potrubia a polohy detekčného spínača a potom ich vyberte. Odstráňte hydraulický valec na uvoľnenie nástroja, aby ste odkryli zadný koncový kryt vretena.
3) Uvoľnite remeň na remenici vretena. Uvoľnite upevňovacie skrutky na motore vretena, uvoľnite remeň, aby sa remenica dala oddeliť od remeňa, potom povoľte zaisťovacie skrutky na čelnej strane kužeľového otvoru vretena, na zadný koniec vretena nasaďte hliníkovú tyč, aby ste vreteno vyrazili, a vreteno sa rozoberie.
3.3 Demontáž vretena
Konštrukcia vretena je znázornená na obrázku 1. Odstráňte zadný kryt, odskrutkujte maticu, vyberte tlačnú tyč z predného konca, vyberte tanierovú pružinu zo zadného konca, skontrolujte a vyčistite a dajte do poriadku.
Obrázok 1 Štruktúra vretena
1-Jadro osi 2-Kryt predného konca 3- Sedlo nápravy 4, 8-Ložisko 5-Prvá poistná matica 6-Priechodný otvor
7-kotúčová pružina 9-protiprachový kryt 10-prvá oblúková ozubená remenica 11-druhá poistná matica
12-sekundová oblúková ozubená remenica 13-matica 14-tretia poistná matica 15-kryt zadného konca 16-tlačná tyč
17-Prvá rozpera 18-Druhá rozpera 19-Ťahací čeľusť 20-skrutka Postupne odstráňte kladku a odstráňte kryt proti prachu. Pri demontáži ložiska vretena sa zistilo, že je zlomený držiak dvojradového axiálneho radiálneho guľôčkového ložiska na prednom konci vretena. Tento jav je bodom poruchy vretena. Ložisko je potrebné vymeniť a vopred utiahnuť. Demontované diely očistite petrolejom a skontrolujte, či nie sú preliačené a opotrebované, najmä inštalačný referenčný povrch a čelná plocha dištančného krúžku [5].
3.4 Montáž vretena
Upevnite vreteno na pracovný stôl a naneste vrstvu mazacieho oleja rovnomerne na vonkajší povrch jadra vretena. Nainštalujte spodnú rozperu na vonkajší povrch predného konca jadra vretena. Rovnobežnosť dištančného krúžku by mala byť kontrolovaná v rozmedzí 0,002 mm. Po rovnomernom nanesení maziva do medzery medzi držiakom a guľôčkou ložiska nainštalujte ložisko chrbtom k sebe na vonkajší povrch predného konca jadra vretena. Nainštalujte vnútorné a vonkajšie rozpery. Rovnobežnosť vnútorných a vonkajších rozperiek je v rozmedzí 0,002 mm. Pokračujte v inštalácii ložísk podľa kombinácie ložísk. Najprv nainštalujte skupinu ložísk prednej podpory vretena a potom nainštalujte skupinu ložísk zadnej podpory vretena. Nainštalujte rozperu vnútorného krúžku a poistnú maticu (pozrite si obrázok 2), predbežne-utiahnite zostavu ložiska a nainštalujte poistnú maticu podľa rozmerov pre demontáž.
Obrázok 2 Nainštalujte rozperu vnútorného krúžku a poistnú maticu na zostavu predného ložiska Po nastavení poistnej matice pomocou mikrometra skontrolujte, či sú vnútorné a vonkajšie rozpery v rozmedzí 0,01 mm od stredu vretena, a pomocou mikrometra skontrolujte, či je rovinnosť konca ložiska v rozmedzí 0,002 mm, ako je znázornené na obrázku 3.
Obrázok 3 Pomocou mikrometra skontrolujte vnútorné a vonkajšie rozpery a rovinnosť konca ložiska Upevnite mikrometer na ložisko, aby ste skontrolovali radiálne hádzanie voľného konca vretena s presnosťou 0,005 mm. Ak sa odchyľuje od tolerancie, je potrebné ju nastaviť pomocou skrutky proti uvoľneniu na poistnej matici. Nainštalujte zadné koncové ložisko chrbtom k sebe. Najprv utrite vnútorný povrch objímky s drážkou chladiaceho obehu dočista, na vnútorný povrch objímky naneste rovnomerne vrstvu maziva a potom zaskrutkujte jadro vretena s ložiskovou zostavou do objímky, to znamená zmontujte pohyblivé a statické časti zostavy vretena [6].
Postupne nainštalujte dištančný krúžok a poistnú maticu zostavy a vopred-utiahnite skupinu zadného podporného ložiska vretena (pozrite si obrázok 4).
Obrázok 4 Pred-utiahnutie skupiny zadných podporných ložísk vretena je znázornené na obrázku 5. Nainštalujte predný kryt vretena, vreteno umiestnite vodorovne na V-blok a pomocou spáromeru nastavte medzeru v rozmedzí 0,03 mm. Pomocou mikrometra skontrolujte radiálne hádzanie vretena v rozmedzí 0,002 mm a na nastavenie použite poistnú maticu. Zostavte preťahovacie zariadenie. Zostavte hydraulický valec na uvoľnenie nástroja, nainštalujte synchrónnu kladku a nainštalujte vreteno a periférne príslušenstvo.
Obrázok 5 Inštalácia a nastavenie predného krytu vretena 3.5 Skúška vretena
Test vretena by sa mal vykonávať postupne od nízkych otáčok po vysoké otáčky a voľnobeh by mal presiahnuť 2 hodiny, zatiaľ čo vysoká-otáčka by nemala presiahnuť 30 minút. Teplota ložiska by sa mala kontrolovať kedykoľvek počas prevádzky obrábacieho stroja. Teplota valivého ložiska vretena by pri najvyššej rýchlosti nemala presiahnuť 70 stupňov. Počas prevádzky by ste mali venovať pozornosť zvuku otáčania stroja. Ak beží normálne, zvuk by mal byť stabilný bzučivý zvuk; ak je abnormálny, bude vydávať rôzne zvuky, ako napríklad hluk z prevodovky, slabé klepanie, chrapľavý zvuk trenia alebo zvuk pri náraze kovu atď. [7]. IV. Záver Nepretržitým precvičovaním a akumuláciou, demontážou a opravou vretena obrábacieho centra sa vyriešili poruchy ohrevu vretena zariadenia, zlá presnosť a vysoká hlučnosť a obnovila sa presnosť vretena. V tomto procese som sa zoznámil s mechanickou štruktúrou vretena obrábacieho stroja, osvojil som si metódy opravy, montáže a nastavovania, nazbieral som bohaté skúsenosti s údržbou a poskytol som spoľahlivé technické údaje pre budúcu údržbu zariadenia.
