Vārpstas instrumenta darbības princips – atskrūvēšana un nostiprināšana CNC apstrādes centros
Kopsavilkums: Šajā rakstā detalizēti aprakstīta CNC apstrādes centru vārpstas instrumentu atbrīvošanas un fiksēšanas mehānisma pamatstruktūra un darbības princips, tostarp dažādu komponentu sastāvs, darba process un galvenie parametri. Tā mērķis ir padziļināti analizēt šīs svarīgās funkcijas iekšējo mehānismu, sniegt teorētiskas atsauces attiecīgajam tehniskajam personālam, palīdzēt viņiem labāk izprast un uzturēt CNC apstrādes centru vārpstas sistēmu, kā arī nodrošināt apstrādes procesa augstu efektivitāti un precizitāti.
I. Ievads
Vārpstas instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas funkcija apstrādes centros ir svarīgs CNC apstrādes centru pamats automatizētai apstrādei. Lai gan dažādu modeļu struktūrā un darbības principā pastāv zināmas atšķirības, pamatstruktūra ir līdzīga. Padziļināta izpēte par tā darbības principu ir ļoti svarīga, lai uzlabotu apstrādes centru veiktspēju, nodrošinātu apstrādes kvalitāti un optimizētu iekārtu apkopi.
II. Pamatstruktūra
CNC apstrādes centros vārpstas instrumentu atbrīvošanas un fiksēšanas mehānisms galvenokārt sastāv no šādām sastāvdaļām:
- Vilkšanas stienis: uzstādīts instrumenta konusveida kāta galā, un tas ir galvenais savienojošais elements, ar kuru vilkšanas stienis pievelk instrumentu. Tas sadarbojas ar tērauda lodītēm vilkšanas stieņa galviņā, lai panāktu instrumenta pozicionēšanu un nostiprināšanu.
- Vilkšanas stienis: Mijiedarbojoties ar vilkšanas tapu caur tērauda lodītēm, tas pārnes stiepes un atvilkšanas spēkus, lai realizētu instrumenta iespīlēšanas un atbrīvošanas darbības. Tā kustību kontrolē virzulis un atsperes.
- Skriemelis: Parasti kalpo kā starpposma komponents jaudas pārvadei vārpstas instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānismā, tas var būt iesaistīts transmisijas saitēs, kas vada saistītu komponentu kustību. Piemēram, tas var būt savienots ar hidraulisko sistēmu vai citām piedziņas ierīcēm, lai vadītu tādu komponentu kā virzuļa kustību.
- Belvila atspere: Sastāv no vairākiem atsperu lapu pāriem, tā ir galvenā sastāvdaļa instrumenta spriegošanas spēka radīšanai. Tās spēcīgais elastības spēks var nodrošināt, ka instruments apstrādes procesa laikā ir stabili fiksēts vārpstas koniskajā atverē, garantējot apstrādes precizitāti.
- Bloķēšanas uzgrieznis: Izmanto, lai nostiprinātu tādus komponentus kā Belvila atspere, lai novērstu to atslābšanu darba procesa laikā un nodrošinātu visa instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānisma stabilitāti un uzticamību.
- Regulēšanas starplikas slīpēšana: Slīpējot regulēšanas starpliku, var precīzi kontrolēt kontakta stāvokli starp vilkšanas stieni un vilkšanas tapu virzuļa gājiena beigās, nodrošinot instrumenta vienmērīgu atskrūvēšanu un pievilkšanu. Tam ir izšķiroša nozīme visa instrumenta atskrūvēšanas un nostiprināšanas mehānisma precīzā regulēšanā.
- Spirālatspere: Tā piedalās instrumenta atbrīvošanas procesā un palīdz virzuļa kustībai. Piemēram, kad virzulis virzās uz leju, lai nospiestu vilkšanas stieni un atbrīvotu instrumentu, spirālatspere nodrošina noteiktu elastības spēku, lai nodrošinātu darbības vienmērīgumu un uzticamību.
- Virzulis: Tas ir instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānisma spēka izpildes elements. Ar hidrauliskā spiediena palīdzību tas pārvietojas uz augšu un uz leju un pēc tam darbina vilkšanas stieni, lai realizētu instrumenta nostiprināšanas un atbrīvošanas darbības. Precīza tā gājiena un vilces kontrole ir ļoti svarīga visam instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas procesam.
- Robežslēdži 9 un 10: Tie attiecīgi tiek izmantoti, lai nosūtītu signālus instrumenta nostiprināšanai un atbrīvošanai. Šie signāli tiek padoti atpakaļ uz CNC sistēmu, lai sistēma varētu precīzi kontrolēt apstrādes procesu, nodrošināt katra procesa koordinētu progresu un novērst apstrādes negadījumus, ko izraisa instrumenta nostiprināšanas stāvokļa nepareizs novērtējums.
- Skriemelis: Līdzīgi kā iepriekš 3. punktā minētais skriemelis, tas kopā piedalās transmisijas sistēmā, lai nodrošinātu stabilu jaudas pārvadi un ļautu visām instrumentu atbrīvošanas un fiksēšanas mehānisma sastāvdaļām darboties kopā saskaņā ar iepriekš noteiktu programmu.
- Gala vāks: Tas aizsargā un noblīvē vārpstas iekšējo struktūru, novēršot tādu piemaisījumu kā putekļu un skaidu iekļūšanu vārpstas iekšpusē un ietekmējot instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānisma normālu darbību. Vienlaikus tas nodrošina arī relatīvi stabilu darba vidi iekšējām sastāvdaļām.
- Regulēšanas skrūve: To var izmantot, lai veiktu precīzus dažu komponentu pozīciju vai atstarpju pielāgojumus, lai vēl vairāk optimizētu instrumentu atbrīvošanas un fiksēšanas mehānisma veiktspēju un nodrošinātu, ka tas ilgstošas lietošanas laikā saglabā augstas precizitātes darba stāvokli.
III. Darbības princips
(I) Instrumentu nostiprināšanas process
Kad apstrādes centrs atrodas normālā apstrādes stāvoklī, virzuļa 8 augšējā galā nav hidrauliskās eļļas spiediena. Šajā laikā spirālatspere 7 ir dabiski izstieptā stāvoklī, un tās elastīgais spēks liek virzulim 8 virzīties uz augšu noteiktā pozīcijā. Tikmēr lomu spēlē arī Belvila atspere 4. Pateicoties savām elastīgajām īpašībām, Belvila atspere 4 spiež vilkšanas stieni 2 pārvietoties uz augšu, lai 4 tērauda lodītes vilkšanas stieņa 2 galviņā ievietotos gredzenveida rievā instrumenta kāta vilkšanas tapas 1 galā. Ar tērauda lodīšu iestrādāšanu Belvila atsperes 4 spriegošanas spēks tiek pārnests uz vilkšanas tapu 1 caur vilkšanas stieni 2 un tērauda lodītēm, tādējādi cieši noturot instrumenta kātu un nodrošinot precīzu instrumenta pozicionēšanu un stingru nostiprināšanu vārpstas koniskajā atverē. Šī nostiprināšanas metode izmanto Belvila atsperes jaudīgo elastības potenciālo enerģiju un var nodrošināt pietiekamu spriegošanas spēku, lai nodrošinātu, ka instruments neatslābināsies ātrgaitas rotācijas un griešanas spēku ietekmē, garantējot apstrādes precizitāti un stabilitāti.
(II) Instrumentu atskrūvēšanas process
Kad nepieciešams nomainīt instrumentu, tiek aktivizēta hidrauliskā sistēma, un hidrauliskā eļļa ieplūst virzuļa 8 apakšējā galā, radot augšupvērstu vilkmi. Hidrauliskā spēka iedarbībā virzulis 8 pārvar spirālatsperes 7 elastības spēku un sāk kustēties uz leju. Virzuļa 8 kustība uz leju spiež vilkšanas stieni 2, lai tas sinhroni kustētos uz leju. Vilkšanas stienim 2 virzoties uz leju, tērauda lodītes atvienojas no gredzenveida rievas instrumenta kāta vilkšanas tapas 1 galā un ieiet gredzenveida rievā vārpstas aizmugurējā konusveida cauruma augšdaļā. Šajā brīdī tērauda lodītes vairs neierobežo vilkšanas tapu 1, un instruments tiek atbrīvots. Kad manipulators izvelk instrumenta kātu no vārpstas, saspiests gaiss izpūšas caur virzuļa un vilkšanas stieņa centrālajiem caurumiem, lai attīrītu vārpstas konusveida caurumu no piemaisījumiem, piemēram, skaidām un putekļiem, un sagatavojas nākamajai instrumenta uzstādīšanai.
(III) Robežslēdžu loma
Robežslēdziem 9 un 10 ir izšķiroša nozīme signāla atgriezeniskajā saitē visā instrumenta atbrīvošanas un nostiprināšanas procesā. Kad instruments ir nostiprināts vietā, attiecīgo komponentu pozīcijas maiņa iedarbina robežslēdzi 9, un robežslēdzis 9 nekavējoties nosūta instrumenta nostiprināšanas signālu CNC sistēmai. Pēc šī signāla saņemšanas CNC sistēma apstiprina, ka instruments ir stabilā nostiprināšanas stāvoklī, un pēc tam var sākt turpmākās apstrādes darbības, piemēram, vārpstas rotāciju un instrumenta padevi. Līdzīgi, kad instrumenta atbrīvošanas darbība ir pabeigta, tiek aktivizēts robežslēdzis 10, un tas nosūta instrumenta atbrīvošanas signālu CNC sistēmai. Šajā laikā CNC sistēma var vadīt manipulatoru, lai veiktu instrumenta maiņas darbību, lai nodrošinātu visa instrumenta maiņas procesa automatizāciju un precizitāti.
(IV) Galvenie parametri un projektēšanas punkti
- Spriegošanas spēks: CNC apstrādes centrs izmanto kopumā 34 pārus (68 gabalus) Belleville atsperu, kas var radīt spēcīgu spriegošanas spēku. Normālos apstākļos spriegošanas spēks instrumenta pievilkšanai ir 10 kN, un tas var sasniegt maksimāli 13 kN. Šāda spriegošanas spēka konstrukcija ir pietiekama, lai tiktu galā ar dažādiem griešanas spēkiem un centrbēdzes spēkiem, kas iedarbojas uz instrumentu apstrādes procesa laikā, nodrošinot instrumenta stabilu fiksāciju vārpstas koniskajā atverē, novēršot instrumenta pārvietošanos vai nokrišanu apstrādes procesa laikā un tādējādi garantējot apstrādes precizitāti un virsmas kvalitāti.
- Virzuļa gājiens: Mainot instrumentu, virzuļa 8 gājiens ir 12 mm. Šī 12 mm gājiena laikā virzuļa kustība ir sadalīta divos posmos. Vispirms pēc tam, kad virzulis ir pavirzījies uz priekšu par aptuveni 4 mm, tas sāk spiest vilkšanas stieni 2, lai tas kustētos, līdz tērauda lodītes ieiet Φ37 mm gredzenveida rievā vārpstas konusveida cauruma augšdaļā. Šajā brīdī instruments sāk atbrīvoties. Pēc tam vilkšanas stienis turpina nolaisties, līdz vilkšanas stieņa virsma "a" saskaras ar vilkšanas tapas augšdaļu, pilnībā izspiežot instrumentu no vārpstas konusveida cauruma, lai manipulators varētu vienmērīgi izņemt instrumentu. Precīzi kontrolējot virzuļa gājienu, instrumenta atbrīvošanas un iespīlēšanas darbības var veikt precīzi, izvairoties no tādām problēmām kā nepietiekams vai pārmērīgs gājiens, kas var izraisīt vaļīgu iespīlēšanu vai nespēju atbrīvot instrumentu.
- Kontakta spriegums un materiāla prasības: Tā kā 4 tērauda lodītes, vilkšanas stieņa koniskā virsma, vārpstas cauruma virsma un caurumi, kuros atrodas tērauda lodītes, darba procesā rada ievērojamu kontakta spriegumu, šo detaļu materiāliem un virsmas cietībai tiek izvirzītas augstas prasības. Lai nodrošinātu tērauda lodītēm pieliktā spēka vienmērīgumu, stingri jānodrošina, lai caurumi, kuros atrodas 4 tērauda lodītes, atrastos vienā plaknē. Parasti šīm galvenajām detaļām tiek izmantoti augstas stiprības, augstas cietības un nodilumizturīgi materiāli, un tās tiek pakļautas precīzai apstrādei un termiskai apstrādei, lai uzlabotu to virsmas cietību un nodilumizturību, nodrošinot, ka dažādu komponentu kontakta virsmas ilgstošas un biežas lietošanas laikā saglabā labu darba stāvokli, samazinot nodilumu un deformāciju, kā arī pagarinot instrumentu atbrīvošanas un fiksācijas mehānisma kalpošanas laiku.
IV. Secinājums
CNC apstrādes centros vārpstas instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānisma pamatstruktūra un darbības princips veido sarežģītu un izsmalcinātu sistēmu. Katra sastāvdaļa sadarbojas un cieši koordinējas savā starpā. Pateicoties precīzam mehāniskajam projektam un atjautīgām mehāniskām konstrukcijām, tiek panākta ātra un precīza instrumentu nostiprināšana un atbrīvošana, kas nodrošina spēcīgu garantiju CNC apstrādes centru efektīvai un automatizētai apstrādei. Padziļināta tā darbības principa un galveno tehnisko punktu izpratne ir ļoti svarīga CNC apstrādes centru projektēšanā, ražošanā, lietošanā un apkopē. Nākotnē, attīstoties CNC apstrādes tehnoloģijai, vārpstas instrumentu atbrīvošanas un nostiprināšanas mehānisms tiks nepārtraukti optimizēts un uzlabots, virzoties uz lielāku precizitāti, lielāku ātrumu un uzticamāku veiktspēju, lai apmierinātu augstākās klases ražošanas nozares pieaugošās prasības.