زیر عبارت «اسپیندل برای دستگاه فرز"CNC" معمولاً به معنای موتوری است که بر روی آن یک چاک کولت خود گیره نصب شده است (مانند ماشین فرز دستی) که برای تعمیر ابزار برش مانند فرز، سنگ آهن، مته و غیره و انتقال چرخشی عمل می کند. با سرعت زیاد به سمت آن حرکت کنید.

طبقه بندی

آنها را می توان به 2 گروه کوچک - خانگی و صنعتی تقسیم کرد:

1. انواع خانگی شامل مته های مختلف، فرزهای کوچک خانگی یا مته ها می باشد.
2. موتورهای صنعتی شامل موتورهایی هستند که برای تحمل بارهای زیاد در حین کار طراحی شده اند، دارای یاتاقان های سرامیکی و اغلب مجهز به سیستم پیچیدهخنک کننده مایع یا هوا و یک سیستم تامین روان کننده به طور مستقیم به مناطق با سطوح اصطکاک و گرما بالا.

هنگام استفاده از مته به عنوان دوک در یک دستگاه CNC خانگی، باید بدانید که یاتاقان های آن برای بارهای جانبی بالا طراحی نشده اند و خیلی سریع شروع به "زوزه کشیدن" می کنند، که می تواند منجر به گرم شدن زیاد سیم پیچ ها، کاهش در قدرت روی شفت، و متعاقباً چنین دوکی به سادگی می سوزد.

در در این موردخنک کاری کمکی نمی کند و لازم است که خود مته را اصلاح کنید ، یعنی: یاتاقان توپ شفت را با یک غلتک (ترجیحاً با غلتک های سرامیکی) جایگزین کنید ، آن را محکم در بدنه ثابت کنید و از حضور مداوم روان کننده مراقبت کنید. در آن

ویژگی های اسپیندل بسته به نوع

اصولاً در حین کار ماشین های فرز، تمام بارها بر محور دوک عمود هستند و بارهای موازی فقط در لحظه برش در بدنه قطعه کار ظاهر می شوند. به همین دلیل است که لازم است موتوری انتخاب شود که بتواند چنین بارهایی را در مدت زمان طولانی تحمل کند، زیرا عملکرد ماشین های فرز می تواند برای یک روز یا حتی بیشتر مداوم باشد.

اسپیندل هایی که برای مصارف صنعتی در نظر گرفته شده اند نیازی به تمیز کردن و روانکاری مداوم یاتاقان ها در طول عمر مفید خود ندارند، اما اگر در حالت بیکار متوجه صداهای اضافی در عملکرد آن شوید، باز هم بهتر است محفظه موتور را جدا کرده و همه آلاینده ها را از موتور خارج کنید. در داخل با هوای فشرده (در صورت وجود) و یاتاقان را با روان کننده مخصوص روغن کاری کنید که در دماهای بالا خاصیت خود را از دست ندهد.

علاوه بر این، اسپیندل صنعتی مجهز به یک کولت چاک با کیفیت بالا است که در حین کار کمترین خروجی را دارد، دقت پردازش لازم، حداقل تفاوت بین اندازه واقعی و واقعی کاتر را تضمین می‌کند و امکان بستن کاترها را با یک دستگاه معمولی فراهم می‌کند. ساق استوانه ای

گیره های کولت

اساساً متداول‌ترین آنها کولت‌هایی از انواع ER11 و ER16 هستند که در آنها یک مته یا کاتر با قطر ساقه 2.5 تا 3.2 میلی‌متر وارد می‌شود، حتی اگر با مخروط ساخته شده باشد. چاک‌هایی نیز برای قطر ابزار بزرگ‌تر طراحی شده‌اند، اما برای پردازش فلزات خشن یا فرز فولادی استفاده می‌شوند و دارای سوراخی برای بستن ابزار 6 میلی‌متر یا بیشتر هستند.

می‌پرسید چرا نمی‌توانم آن را روی دستگاه CNC خانه‌ام نصب کنم؟

اگر یک کاتر با قطر 2 میلی متر با قطر ساقه 3.2 میلی متر را به یک چاک کولت بچسبانید، در حین پردازش به سختی متوجه تفاوت خواهید شد، اما اگر یک کاتر با قطر 10 میلی متر و ساقه 3.2 نصب کنید. میلی متر در یک دستگاه آماتور، پس می توانید به راحتی راهنماها را تغییر شکل دهید، زیرا بار در این مورد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در دستگاه، تمام قطعات باید کاملاً به هم برسند، در غیر این صورت مشکلاتی برای آن پیش خواهد آمد. مشکلات بیشتراز کار با کیفیت

بنابراین، ما توصیه می کنیم که کلت EP-13 را برای حجم های کوچک کار انتخاب کنید و تقریباً برای هر ابزار کاری که در پردازش مواد مختلف استفاده می شود، مناسب است.

قدرت اسپیندل

1. هنگام انتخاب قدرت اسپیندل، باید توسط قانون طلایی هدایت شوید - هر چه بیشتر، بهتر. قوانین اساسی هنگام انتخاب قدرت:
2. اگر قصد دارید از ماشین های فرز فقط برای حفاری یا حکاکی قطعات کوچک استفاده کنید، یک دوک با قدرت تا 600 وات کاملاً کافی خواهد بود.
3. برای آسیاب چوب سخت و فلز باید موتوری با توان 600 تا 1400 وات در نظر بگیرید.

اگر قصد دارید دستگاه را مدرن‌تر کنید (ماشین‌هایی با دو اسپیندل یا بیشتر وجود دارد) یا به ذخیره انرژی زیادی نیاز دارید، باید به دوک‌هایی با قدرت بیش از 1.6 کیلو وات نگاه کنید. و کیفیت کار فقط به قابلیت اطمینان بخش مکانیکی ماشین های CNC بستگی دارد.

روش های آسیاب

در صنعت، فرز برقی معمولاً برای حذف مواد اضافی از قطعه کار در سریع ترین زمان ممکن استفاده می شود.

قبل از این، لازم است که توضیحات و اطلاعات گذرنامه یک برش خاص را مطالعه کنید و حالت های برش لازم را به طور خاص برای آن، یعنی: سرعت چرخش، نفوذ و تغذیه وارد دستگاه کنید. به این ترتیب، می توانید از کاتر برای به دست آوردن حداکثر کارایی از آن بدون بارگذاری بیش از حد استفاده کنید.

اگر قسمت مکانیکی دستگاه شما اجازه نمی دهد نیروی خوبی به دست آورید و شروع به تغییر شکل می کند، بهتر است آزمایش نکنید، بلکه از روش دوم آسیاب استفاده کنید - سرعت بالا، توسعه حداکثر سرعت چرخش برش و تنظیم حداقل سرعت تغذیه

معیارهای انتخاب دوک ها

با تجزیه و تحلیل موارد فوق، باید تصمیم بگیریم که چه چیزی برای ما مهم تر است، سرعت اسپیندل یا قدرت آن. هنگام خرید یک اسپیندل باکیفیت و گران قیمت، لازم نیست نگران این سوال باشید، زیرا اکثر آنها دارای قدرت بسیار بالا و سرعت چرخش در آن واحد هستند. چنین اسپیندل‌هایی عملاً به حداکثر استفاده نمی‌شوند، اما در 60-80٪ از کل توان بارگیری می‌شوند و تا 90٪ مصرف می‌شوند.حداکثر سرعت ، که بدون شک یک مزیت بزرگ است، زیرا در چنین شرایطی دوک ماشین فرز CNC بیش از حد گرم نمی شود و فرسوده نمی شود.سرعت بالا

چرخش (18000-20000 دور در دقیقه) عملاً استفاده نمی شود به این دلیل که هنگام پردازش با چنین سرعت هایی، ابزار و قطعه کار شروع به گرم شدن و سوختن می کنند و تمام کار را خراب می کند. به طور جداگانه، ارزش در نظر گرفتن اسپیندل هایی که از یک شبکه سه فاز تغذیه می شوند را دارد. آنها توسط پنج سیم به هم متصل می شوند که سه سیم آن خطی، یکی خنثی و دیگری برای اتصال به زمین است. بهشبکه خانگی

آنها را نمی توان بدون تغییرات متصل کرد. قبلاً برای چنین اهدافی از خازن های راه اندازی استفاده می شد که طبق قوانین مهندسی برق زاویه فاز را تغییر داده و به طور مصنوعی 3 فاز از یک را ایجاد می کردند. اما بعید است که دستگاه فرز CNC برای این روش مرتبط باشد، زیرا در این حالت توانایی کنترل سرعت چرخش دوک ها از بین می رود. بنابراین، در زمان ما از مبدل های فرکانس الکترونیکی (FCs) استفاده می شود که اصل عملکرد آنها مبتنی بر یکسوسازی است.ولتاژ خانگی

و تولید 3 فاز از آن با قابلیت تنظیم روان فرکانس. مبدل فرکانس یا مبدل فرکانس، همانطور که عموماً نامیده می شود، دارای عملکردهای مفید بسیاری است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد: کنترل دمای اسپیندل،سرعت چرخش آنها و مفیدترین ویژگی آن این است که می توان آن را به واحد کنترل ماشین های فرز وصل کرد نرم افزاربه طور خودکار سرعت چرخش ابزار مورد نیاز را تنظیم می کند. علاوه بر این، مبدل فرکانس باعث می شود تا دوک ها به آرامی راه اندازی و ترمز شوند، که به طور قابل توجهی عمر مفید آنها را افزایش می دهد.

خنک کننده

همانطور که در بالا ذکر شد، دوک ها می توانند به خنک کننده هوا یا مایع مجهز شوند. دمنده هوا یک پروانه معمولی است که روی محور موتور نصب شده و هوا را روی سیم پیچ های آن می دمد.

عیب بزرگ این نوع خنک‌کننده این واقعیت است که پروانه نه تنها هوا را به موتور داغ وارد می‌کند، بلکه تراشه‌ها، گرد و غبار و هر چیزی را که کاتر از قطعه کار خارج می‌کند به داخل محفظه آن می‌کشد.

همچنین، هنگام پردازش در سرعت های پایین، خنک کننده هوا بی اثر است، زیرا به طور مستقیم به سرعت چرخش محور دوک بستگی دارد.

سیستم خنک کننده آبی چنین عیبی ندارد، اما در هنگام استفاده از آن، یک مکان جداگانه برای مخزن با مایع خنک کننده و تثبیت مناسب لوله ها با آن روی بدنه دستگاه فرز لازم است که در صورت وجود، طراحی را بسیار پیچیده می کند. دستگاه فرز دو دوک.

این بسیار کارآمدتر از یک سیستم خنک کننده هوا است، زیرا سرعت جریان سیال از طریق اسپیندل به لطف استفاده از یک پمپ مخصوص همیشه یکسان است. شرط اصلی که هنگام داشتن اسپیندل آب خنک باید رعایت شود این است که نمی توانید موتور را بدون روشن کردن پمپ روشن کنید، زیرا در این حالت اصلا خنک نمی شود، خیلی سریع گرم می شود و در نتیجه، موتور را روشن می کند. سوختن

از نظر ساختاری، دوک ماشین فرز یک موتور AC ناهمزمان قدرتمند است. شفت موتور الکتریکی در یاتاقان های تماس زاویه ای برای جبران ضربه بارهای محوری در حین حرکت عمودی کاتر و همچنین برای جبران بار در صفحه افقی هنگامی که ابزار در طول مسیر پردازش حرکت می کند، نصب می شود. انتهای میل دوک دارای مخروطی مورس برای نصب چاک کولت می باشد. دومی برای محکم کردن کاتر، که قبلاً در یک کولت با قطر مناسب نصب شده است، استفاده می کند.

تمام اجزای اسپیندل در یک محفظه غیر قابل جداسازی با یک سیستم خنک کننده داخلی ترکیب شده اند. برای واحدهای کم مصرف (تا 500 وات)، عمدتاً از سیستم خنک کننده هوا استفاده می شود. دوک های قوی تر (از 1 کیلو وات و بالاتر) مجهز به سیستم خنک کننده آب هستند.

سیستم خنک کننده اسپیندل مایع

هر مایعی (مخصوصاً آب) ظرفیت گرمایی بسیار بیشتری نسبت به هوا دارد. بنابراین، برای دوک های قدرتمند که نیاز به اتلاف حرارت شدید دارند، از سیستم خنک کننده مایع استفاده می شود. طراحی آن یک "ژاکت" ویژه (حفره هایی در داخل بدنه دوک برای عبور مایع) است که مایع خنک کننده تحت فشار به آن وارد می شود. خنک کننده پایه آب است، اما می توان از ضد یخ یا مخلوط های دیگر برای جلوگیری از خوردگی استفاده کرد (به زیر مراجعه کنید).

سیم پیچ بیشترین گرمایش را در حین کار اسپیندل تجربه می کند. موتور الکتریکی ناهمزمانو یاتاقان های شفت این آنها هستند که توسط ژاکت خنک کننده "در آغوش گرفته می شوند" - گرمای اضافی توسط مایع در گردش جذب می شود. برای تامین/تخلیه سیال، بدنه اسپیندل به اتصالات ویژه مجهز شده است (با این ویژگی به راحتی می توان دوک های خنک کننده با آب را از دوک های خنک شونده با هوا تشخیص داد). اتصالات توسط شیلنگ های انعطاف پذیر به آن متصل می شوند پمپ مایعو مبدل حرارتی یکی دیگر از اجزای سیستم یک ظرف برای ذخیره ذخایر مایع است. در برخی از سیستم های خنک کننده، ظرف می تواند به عنوان یک مبدل حرارتی نیز عمل کند.

نمودارهای طراحی مبدل های حرارتی

عادی شرایط دماییعملکرد دستگاه فرز CNC به این صورت است که دوک را بیش از 50 درجه سانتیگراد گرم نمی کند (دوک باید در لمس داغ باشد، اما سوزانده نشود). در صورت گرم شدن بیش از حد اسپیندل (به ویژه در هنگام فرز طولانی مدت در حالت های اجباری)، نرخ تبادل حرارت سیستم خنک کننده باید افزایش یابد.

همانطور که در بالا ذکر شد، ساده ترین مبدل حرارتی می تواند ظرفی برای ذخیره مایع باشد. دیواره های فلزی ظرف گرمای آب گرم شده را به خوبی دفع می کند. و در صورت لزوم، با اطمینان از تماس قابل اعتماد ظرف فلزی با قاب فلزی دستگاه فرز، کارایی چنین رادیاتور غیرفعال را می توان افزایش داد. قاب عظیم باعث اتلاف گرمای عالی مایع گرم شده تخلیه شده از دوک به داخل ظرف می شود.

گزینه دیگر برای مبدل حرارتی یک سیم پیچ رادیاتور لوله ای از یک یخچال خانگی است. برای تشدید حذف گرما، سیم پیچ را می توان روی قاب فلزی دستگاه نیز نصب کرد. یک مثال خوب سیستم موثرطرحی است که در آن یک رادیاتور بخاری از ماشین VAZ-2106 به عنوان مبدل حرارتی استفاده می شود. برای همراهی با آن، باید یک فن الکتریکی با قطر مناسب (طراحی شده برای تغذیه از شبکه جریان متناوب، ولتاژ 220 ولت) خریداری کنید. پمپ مایع در چنین سیستمی یک "پمپ" آکواریومی خواهد بود (همچنین برای 220 ولت طراحی شده است). تمام اجزای سیستم خنک کننده در یک محفظه مونتاژ می شوند و فراهم می کنند بست قابل اعتمادواحدها یکی از نیازهای مهم سیستم، محکم بودن آن است، بنابراین نصب قطعات و کلیه اتصالات باید با دقت بسیار انجام شود.

راه حل های آماده

یک گزینه خوب برای سازماندهی یک سیستم خنک کننده استفاده است راه حل های آمادهاز مناطق مرتبط به عنوان مثال، برای ماشین های فرز با دوک های نسبتاً کم مصرف (تا 1 کیلو وات)، می توان از سیستم خنک کننده ریزپردازنده PC استفاده کرد. چنین سیستمی قبلاً با یک پمپ مایع (پمپ)، یک مخزن خنک کننده، یک رادیاتور با یک فن داخلی و همه شیلنگ های اتصال مجهز شده است.

حتی بیشتر وسیله موثربرای سیستم های خنک کننده ماشین های لیزری از چیلر مخصوص استفاده خواهد کرد. چیلر یک واحد است که شامل یک رادیاتور لوله‌ای، فن‌های دمنده، ترموستات‌های الکترونیکی و یک ظرف مایع است. چیلر عملکرد بالایی دارد و امکان تنظیم انعطاف پذیر دمای مایع خنک کننده را فراهم می کند. به تنها عیب سیستم های فهرست شدهاین را می توان به هزینه بالای آنها (در مقایسه با راه حل های خانگی) نسبت داد.

انواع خنک کننده ها

ساده ترین (و در بیشتر موارد توسط سازندگان ماشین ابزار توصیه می شود)، در دسترس و ارزان ترین خنک کننده آب است. برای جلوگیری از رسوب در داخل کانال های ژاکت خنک کننده اسپیندل، باید از آب مقطر استفاده شود. با این حال، باید در نظر داشت که با گذشت زمان، باکتری ها در آب تکثیر می شوند و مخاط در سیستم خنک کننده (از جمله داخل اسپیندل) تشکیل می شود. در نتیجه اتلاف گرما به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. علاوه بر این، حتی آب مقطر نیز خورنده است عناصر فلزیدوک نخ ریسی

برای مبارزه همزمان با خوردگی و میکروارگانیسم ها، باید از ضد یخ (محلول آبی اتیلن گلیکول) به عنوان خنک کننده استفاده شود. هنگام استفاده از سیستم خنک کننده مهر و موم شده، تبخیر مایع عملا حذف می شود، بنابراین نیازی به هزینه افزودن / جایگزینی ضد یخ نیست. در اصل، می توانید از ضد یخ خودرو (همان ضد یخ، اما با بسته ای از مواد افزودنی خاص) استفاده کنید، اما مخلوط اختصاصی گرانتر از محلول ساده اتیلن گلیکول (الکل) در آب خواهد بود. علاوه بر این، تعدادی از افزودنی های اختصاصی ضد یخ پوششی سفید رنگ روی خطوط لوله ایجاد می کنند که همچنین باعث کاهش اتلاف گرما و پیچیده شدن گردش مایع در سیستم خنک کننده می شود.

باید به خاطر داشت که اتیلن گلیکول یک سم قوی است! هنگام کار با یک سیستم خنک کننده پر از ضد یخ یا ضد یخ، باید بسیار احتیاط کرد!

دوک های خنک کننده مایع چینی شامل عبور مایع خنک کننده برای خنک کردن یاتاقان ها و سیم پیچ ها هستند. از نظر خارجی، چنین دوک هایی با وجود اتصالات برای شیلنگ های اتصال متمایز می شوند. شیلنگ ها باید دوک را به پمپ و مبدل حرارتی متصل کنند.

در اینترنت می توانید توضیحاتی درباره انواع سیستم های خنک کننده اسپیندل پیدا کنید. در ساده ترین آنها، یک رادیاتور لوله ای از یک یخچال قدیمی به عنوان مبدل حرارتی استفاده می شود (اینگونه رادیاتورها در پشت یخچال ها نصب می شوند). گزینه هایی وجود دارد که آب خنک کننده به سادگی به یک ظرف پلاستیکی با رویه باز (به عبارت دیگر، یک حوضچه) عرضه شود. برای انتقال گرما بهتر یک صفحه باز ضروری است زیرا ... پلاستیک تا حدودی تبادل حرارت آب با هوای اطراف را مختل می کند.

این مقاله گزینه های جدی تری برای سیستم های خنک کننده ارائه می دهد. ارائه به موضوعات زیر تقسیم می شود:

• آب، ضد یخ یا ضد یخ - از چه چیزی استفاده کنیم؟

استفاده از سیستم مایع آماده برای خنک کردن پردازنده های کامپیوتری

بیشترین راه حل سادهبرای دوک های با قدرت تا 1 کیلو وات می توان استفاده کرد سیستم تمام شدهبرای خنک کردن پردازنده های کامپیوتر باید در نظر داشت که چنین سیستمی ارزان نیست و حدود 200 دلار هزینه دارد. اما در این کیت شما از قبل یک پمپ نصب شده با مخزن انبساط و یک رادیاتور با یک فن خنک کننده خواهید داشت.

اما خنک کننده مبتنی بر اتیلن گلیکول (عملا ضد یخ) موجود در کیت به احتمال زیاد کافی نخواهد بود، زیرا ... سیستم خنک کننده اسپیندل حجم بیشتری دارد. این بدان معنی است که شما باید ضد یخ بیشتری بخرید. تنها چیزی که باقی می ماند اضافه کردن یک منبع تغذیه است دی سی 12 ولت (می تواند ناپایدار شود). می توانید از یک کامپیوتر قدیمی یا هر ترانسفورماتور با قدرت مناسب استفاده کنید.
اکنون باید همه ماژول ها را در یک محفظه مناسب (یا تخته سه لا خانگی) سوار کنید، سیستم را با شیلنگ وصل کنید، آن را با ضد یخ پر کنید و هوا را از آن خارج کنید.

لازم به یادآوری است که چنین سیستمی مجهز به یک رادیاتور کوچک و یک پمپ ضعیف است. قدرت آنها ممکن است برای خنک کردن اسپیندل کافی نباشد. در این مورد، میزان بار روی دوک مهم است. یعنی اگر دوک به طور مداوم با کاترهای بزرگ کار کند، سرعت بالا، با اجاره مقدار زیادیمواد در یک پاس، و حتی اگر مواد قطعه کار فلزی، و حتی فولاد است. در چنین مواردی، بهتر است سیستم خنک کننده اسپیندل قوی تری ارائه شود (به زیر مراجعه کنید).

سیستم خنک کننده مبتنی بر پمپ آکواریوم و رادیاتور بخاری برای ماشین VAZ-2106

نسخه بعدی سیستم خنک کننده نیاز به سرمایه گذاری کمتر، اما زمان نصب بیشتر دارد.
رادیاتور بخاری ماشین VAZ-2106 به عنوان رادیاتور استفاده می شود (عکس زیر را ببینید). تقریباً در هر فروشگاه خودرویی قابل خریداری است. برای رادیاتور باید یک فن بخرید اندازه مناسبدر 220 ولت هزینه رادیاتور و فن تقریباً 40 دلار (~ 1200 روبل) خواهد بود.

پمپ آکواریومی به عنوان پمپ مناسب است. این ها را می توان در فروشگاه های حیوانات خانگی خریداری کرد. عکس زیر دو گزینه پمپ را نشان می دهد. هزینه پمپ می تواند 50 تا 100 دلار (تا 3000 روبل) باشد.

عکس نشان می دهد که ولتاژ تغذیه پمپ 220 ولت است. بنابراین، در هنگام نصب باید دقت شود تا هم ایمنی خود نصب و هم از عملکرد بیشتر سیستم خنک کننده اطمینان حاصل شود.

هنگامی که تمام اجزای اصلی خریداری شدند، می توانید آنها را در یک کیس نصب کنید. بدنه را می توان از تخته سه لا درست کرد (عکس زیر را ببینید) یا می توانید یک نمونه آماده مناسب خریداری کنید.
در این محلول، رادیاتور با استفاده از قطعات پروفیل گالوانیزه برای نصب دیوار خشک متصل می شود. عرض پروفیل دقیقاً متناسب با ضخامت رادیاتور است. پمپ در مخزن انبساط غوطه ور است.

بسیار مطلوب است که سیستم خنک کننده آب بندی شود تا از احتمال تبخیر ضد یخ جلوگیری شود. دلیل این امر مضر بودن اتیلن گلیکول است که بر اساس آن ضد یخ ساخته می شود.
برای حل این مشکل، ساده ترین راه این است که پمپ را در ظرفی با گردن پهن و درب بسته شده قرار دهید و رادیاتور و فن را در یک محفظه جداگانه قرار دهید (عکس زیر را ببینید).

ممکن است معلوم شود که اتصالات اسپیندل استاندارد با شیلنگ موجود مطابقت ندارد. در این مورد، ساخت یراق آلات خود کاملاً امکان پذیر است اندازه مناسبمشابه عکس زیر گیره های شلنگ نشان داده نشده اند، اما برای تثبیت مطمئن آنها ضروری هستند.

رزومه

این سیستم خنک کننده در شرایط واقعی با یک اسپیندل ET80-2.2 کیلووات از شرکت ET جفت شده است. حالت های پردازش کاملاً سختگیرانه است: حداکثر قطر برش ها 6 میلی متر است، مواد مورد پردازش از آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا، سرعت حداکثر (24000 دور در دقیقه) است. حداکثر دماهرگز به 50 درجه سانتیگراد نرسید. پس از اجرای برنامه کنترل به مدت 10-20 ساعت، می توانید گرما را در ناحیه یاتاقان های پایینی با دست احساس کنید. در عین حال دمای اطراف دستگاه در حدود 20 درجه سانتی گراد تثبیت می شود.

آب، ضد یخ یا ضد یخ؟

ارزان ترین گزینه استفاده از آب به عنوان خنک کننده در سیستم خنک کننده اسپیندل است. این باید آب مقطر باشد تا از بارش در کانال های سیستم جلوگیری شود. باید در نظر داشت که پس از مدتی میکروارگانیسم ها در آب رشد می کنند و مخاط روی دیواره های سیستم خنک کننده ظاهر می شود و آب شروع به بوی بد می کند. واضح است که چنین مخاطی در داخل دوک نیز ظاهر می شود که اتلاف گرما را مختل می کند. استفاده از افزودنی های ضد باکتری مستلزم بررسی این است که آیا آنها باعث ایجاد رسوب یا زنگ زدگی روی دیواره های دوک می شوند یا خیر. علاوه بر این، استفاده از خود آب می تواند باعث خوردگی داخل دوک شود.

در رابطه با موارد فوق، ممکن است استفاده از ضد یخ منطقی تر باشد. این به اندازه استفاده از ضد یخ گران نیست، اما ویژگی های خاص خود را نیز دارد. واقعیت این است که ضد یخ با کیفیت پایین بر روی خطوط لوله شکوفه سفیدی ایجاد می کند که همچنین باعث کاهش حرارت و نفوذپذیری کانال ها می شود.

تقریباً ایده آل برای سیستم خنک کننده اسپیندل، استفاده از ضد یخ است. در این مورد، تنها دو اشکال وجود دارد: هزینه بالا و مضر بودن اتیلن گلیکول، که بر اساس آن ضد یخ ساخته می شود.
با این حال، هزینه بالای ضد یخ بسیار مشروط است، زیرا ضد یخ یک بار برای کل دوره کار خریداری می شود، زیرا فرسوده نمی شود.
و استفاده از سیستم خنک کننده مهر و موم شده باعث می شود که ضد یخ در هوا تبخیر نشود و مشکل مضر بودن آن برطرف شود.

درست تر است که این سوال را به این صورت بپرسیم: چه نوع خنک کننده اسپیندل برای حل مشکل مناسب تر است؟ این سوال معمولا توسط کسانی پرسیده می شود که در حال طراحی یک ماشین جدید یا اصلاح ماشین موجود هستند. در هر صورت، وجود هر دو نوع خنک کننده به این معنی است که هر کدام مزایای خاص خود را دارند. ساده ترین راه برای نتیجه گیری درست این است که با تمام مزایا و معایب هر دو نوع خنک کننده آشنا شوید.

اسپیندل هوا خنک:

معمولاً طرحی کشیده دارد شکل مستطیلیو آلیاژ سبک خود محفظه همراه با کانال های هوای داخلی، سطح خنک کننده را تشکیل می دهد. برای تهویه اجباری، یک پروانه بر روی محور دوک بالایی نصب شده است که هوا را از طریق کانال ها می کشد. شفت پایینی مجهز به گیره کولت برای نصب ابزار است.

این دوک ها اغلب در ماشین های نجاری یافت می شوند و دلایل مختلفی برای این امر وجود دارد. بیایید نگاهی دقیق‌تر به تمام جوانب مثبت و منفی دوک‌های خنک‌کننده هوا بیندازیم.

مزایا:

• طراحی موجود این گونه اسپیندل ها به گونه ای است که با همان قدرت در مقایسه با اسپیندل آب خنک، طراحی بسیار حجیم و قدرتمندتری دارند که تأثیر مثبتی بر طول عمر اسپیندل و میزان بارها دارد. می تواند تحمل کند. این از اهمیت ویژه ای در نجاری برخوردار است، زیرا برش های این نوع کارها اغلب تعادل خوبی ندارند و می توانند از نظر اندازه بسیار بزرگ باشند.
• همچنین، با قدرت قابل مقایسه، این دوک ها دارای اندازه کولت بزرگتر هستند، بنابراین امکانات ابزار مورد استفاده را گسترش می دهند.
• یک مزیت بزرگ، استقلال بیشتر است. این ویژگی به ویژه در هنگام نصب یک دوک بر روی ماشین های بزرگ، بیش از 3 متر قابل توجه است.

معایب:

• همانطور که قبلاً گفتیم، طراحی اسپیندل با هوا خنک تر است و برای تحمل بارهای بیشتر طراحی شده است، بنابراین بر هزینه آن تأثیر می گذارد. قیمت اسپیندل های هوا خنک کمی بیشتر از اسپیندل های آب خنک است.
• اسپیندل خنک‌شده با هوا هنگام کار در سرعت‌های پایین خطر گرم شدن بیش از حد دارد و چون پروانه روی شفت ثابت است، با کاهش سرعت، حجم هوای خنک‌کننده کاهش می‌یابد. اگر اسپیندل در دمای بالای بیرون کار کند، وضعیت بدتر می شود.
• دوک به گونه ای نصب شده است که تنظیم موقعیت ارتفاع آن غیرممکن است، مگر اینکه دستگاه دارای صفحه آداپتور ویژه باشد، این می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در مسیر محدود در امتداد محور Z دستگاه شود.
• جریان هوای خنک کننده از یک دوک با هوا خنک شده کاملاً قوی است و مواد بریده شده را به طرفین می دمد، بنابراین در این مورد یک سیستم نسبتاً قدرتمند حذف گرد و غبار و تراشه مورد نیاز است.
• فن خنک کننده کاملاً پر سر و صدا است، بنابراین استفاده از چنین دوکی برای ماشین هایی که از ابزارها و موادی استفاده می کنند که صدا تولید نمی کنند (دستگاه های حکاکی، موم برش و پلاستیک مدل سازی) توصیه نمی شود.

دوک آب خنک:
مزایا:

• با قدرت قابل مقایسه در مقایسه با موتورهای هوا، هزینه قابل توجهی کمتری دارند
• ابعاد دوک فشرده تر
• یک دوک آب خنک با عملکرد نسبتاً بی صدا مشخص می شود، مشروط بر اینکه خود کاتر صدای زیادی تولید نکند. این ویژگی به شما امکان می دهد ماشینی ایجاد کنید که می تواند در مراکز تولید غیر تخصصی کار کند.
• شکل استوانه ای دوک و بستن با گیره به شما این امکان را می دهد که به راحتی ارتفاع دوک را تنظیم کنید و هنگام کار با برش های بلند و قطعات کار بالا، قابلیت های دستگاه را گسترش دهید.

معایب:

• نقطه ضعف اصلی یک اسپیندل آب خنک، تمام تجهیزات خنک کننده اضافی است: لوله، رادیاتور، فن، پمپ و مخزن انبساط. اگرچه همه این قطعات را نمی توان گران نامید، اما قرار دادن آنها بر روی ماشین و نگهداری آنها نیازمند منابع زمانی است.
• دوک خنک کننده با آب دارای خطر خوردگی در داخل ژاکت خنک کننده است که می تواند باعث ورود مایع خنک کننده به سیم پیچ ها شده و منجر به خرابی کامل شود.

نکات مهم هنگام استفاده از اسپیندل:

برای دوک های خنک کننده با هوا:

• سعی کنید اجازه ندهید اسپیندل با سرعت کم کار کند، این می تواند باعث گرم شدن بیش از حد و از کار افتادن آن شود
• اطمینان حاصل کنید که کانال های خنک کننده در شرایط خوبی هستند و هوا از آنها عبور نمی کند و ورودی آن عاری از اجسام خارجی است.
• استفاده از اسپیندل های هوا خنک در محیط های حاوی آب یا روغن توصیه نمی شود.

برای دوک های آب خنک:

• اگر می خواهید اسپیندل عمر طولانی داشته باشد و بدنه و سیم پیچ آن در اثر خوردگی مشکلی نداشته باشد، به هیچ عنوان از آب معمولی برای خنک کردن دوک استفاده نکنید. توصیه می کنیم اسپیندل را با یک سیستم خنک کننده کاملاً بسته پر از مایع مخصوص مجهز کنید. این مایع می تواند هر ترکیبی باشد که برای سیستم های خنک کننده خودرو استفاده می شود. رقیق کردن این مایعات با آب مقطر تمیز مجاز است، زیرا خطر یخ زدن کل سیستم وجود ندارد. نکته استفاده از خنک کننده ها خاصیت ضد خوردگی آنهاست.
• اغلب مواردی وجود دارد که یک اسپیندل بدون سیستم خنک کننده کار می کند، به این دلیل که پمپ مستقل از قدرت اسپیندل تغذیه می شود و ممکن است اپراتور فراموش کند آن را روشن کند. توصیه می کنیم پمپ را به گونه ای وصل کنید که وقتی دستگاه و اسپیندل در حال کار هستند به طور خودکار روشن شود.
• از پمپ یا پمپ خنک کننده مناسب استفاده کنید. یک اشتباه رایجاستفاده از پمپی است که برای کار مداوم طولانی مدت طراحی نشده است یا پمپی با اتصالات الکتریکی نشتی، به عنوان مثال، برخی از مدل های پمپ سوخت.
• هنگام قرار دادن خطوط سیستم خنک کننده در کانال های کابل انعطاف پذیر، از لوله هایی با استحکام کافی برای جلوگیری از پیچ خوردگی در حین کار دستگاه استفاده کنید. همچنین برخی از انواع لوله ها حتی در دمای بالای 40 درجه سانتیگراد می توانند به طور قابل توجهی شکل خود را از دست بدهند، بنابراین استفاده از آنها نیز توصیه نمی شود.

استفاده از دمای خنک کننده اسپیندل به عنوان ابزاری برای جبران تغییر شکل حرارتی ماشین

جبران خطاهای دمایی ماشین ابزار نسبتاً است کار دشواردر حال حاضر کاربران ماشین ابزار انتظارات بسیار بالایی در مورد کیفیت محصولات خود دارند، بنابراین باید از هر وسیله ای برای بهبود دقت ماشینکاری ماشین های موجود استفاده کرد. این مقاله رویکرد جدیدی را مورد بحث قرار می‌دهد که اندازه‌گیری دمای استاندارد ماشین ابزار را با اندازه‌گیری دمای مایع خنک‌کننده اسپیندل جدید ترکیب می‌کند. سپس با استفاده از معادله رگرسیون چند جمله ای، تصحیح جبرانی موقعیت ابزار را محاسبه می کنیم. این محاسبه سیستم کنترل دستگاه را بیش از حد بارگذاری نمی کند، بنابراین به سخت افزار یا رایانه خارجی اضافی نیاز نیست. تامین مایع خنک کننده دقت ماشین ابزار را در ساعات طولانی کار بهبود می بخشد.

کلمات کلیدی: ساخت ماشین ابزار، جبران دما.

1. مقدمه

از نظر اندازه گیری دما، ماشین ها را می توان به دو گروه تقسیم کرد. گروه اول از ماشین های به اصطلاح هوشمند تشکیل شده است که در آنها تمام حسگرهای لازم مستقیماً در مرحله تولید در دستگاه کاشته می شوند. یک اسپیندل ماشین با سنسورهای دمای داخلی برای یاتاقان ها، سیم پیچ های موتور و غیره نماینده معمولی این گروه است. چنین ماشین هایی می توانند مشکلات تغییر شکل را با استفاده از روش های مکاترونیک حل کنند. متأسفانه این ماشین ها هنوز خیلی رایج نیستند. همچنین تولید آنها نسبتاً گران است. گروه دوم شامل ماشین های معمولی است که تعداد محدودی سنسور داخلی دارند (حدود پنج). این سنسورها به طور ویژه بر روی قاب دستگاه نصب می شوند. دوک ها معمولاً کنترل نمی شوند. امروزه ماشین هایی از این نوع رایج ترین هستند.

ماشین های معمولی را می توان با سنسورهای اضافی مجهز کرد. با این حال، قرار دادن سنسور می تواند بسیار مشکل ساز باشد. مشکلات ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• سنسور را نمی توان مستقیماً در منبع گرما قرار داد.
• به دلیل ساختار دستگاه یا تجهیزاتی که روی آن قرار می گیرد، سنسور را نمی توان به میزان لازم نصب کرد.
• سنسور بیش از حد بزرگ است که در مکان اندازه گیری انتخاب شده قرار نمی گیرد.
• سنسور را نمی توان در فلز دفن کرد.
• سطح تماس بین سنسور و محفظه کافی نیست.

نمونه ای از نصب سنسور در شکل نشان داده شده است. 1.

این مشکلات آنالیز حرارتی به وضوح در اسپیندل قابل مشاهده است. همانطور که گفته شد، جدا کردن دوک برای انجام این کار امکان پذیر نیست. علاوه بر این، اسپیندل برای نصب طراحی نشده است عناصر اضافی، به لطف بسیار پیچیده آن ساختار داخلی. در حال حاضر، پرکاربردترین گزینه این است که حسگرهای مورد نیاز را بر روی سر دوک چرخان، تا جایی که اسپیندل اجازه می دهد، قرار دهید. گزینه دیگر این است که سنسورها را روی ژاکت خنک کننده اسپیندل قرار دهید.

از نقطه نظر تولید گرما در ماشین ابزار، دوک منبع اصلی گرما است و تغییر شکل حرارتی آن دلیل اصلی تغییر شکل کلی ماشین ابزار است. این اثر زمانی که یک الکترواسپیندل با سیم پیچی یکپارچه استفاده می شود، چند برابر می شود. افزایش تغییر شکل این نوع دوک به دلیل چیدمان مکانیکی معمولی گروه‌های بلبرینگ جلو و عقب و سیم‌پیچ‌های موتور الکتریکی است.

این سه قسمت از اسپیندل منبع اصلی گرما را تشکیل می دهند، اما گرما به قسمت های دیگر اسپیندل (مدارهای روانکاری و خنک کننده، آستین نصب دوک و غیره) نیز منتقل می شود. اگر سنسورها روی سطح بیرونی آستین نصب دوک قرار گیرند، تاخیر نسبتا زیادی در زمان انتقال حرارت در خروجی از منبع گرما به سنسورهای دما وجود دارد جبران دماتغییر شکل ماشین هنگامی که دوک نخ ریسی (و همچنین قاب دستگاه) در اثر گرما تغییر شکل داده است، سنسورها پاسخ نمی دهند. دقت برش کمتر از حد انتظار است. تلاش برای از بین بردن این اثر منفی مشکل اصلی مهندسان و کارگران ماشین ابزار است. یک رویکرد جدید برای حل این مشکل استفاده از خنک کننده اسپیندل به عنوان حامل اطلاعات در مورد وضعیت حرارتی داخل اسپیندل است.

برنج. 1: نمونه ای از یک سنسور نصب شده بر روی یک اسپیندل

برنج. 2: مدارهای خنک کننده اسپیندل

1. استفاده از خنک کننده اسپیندل

هدف ما یافتن راهی برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد رفتار حرارتی داخلی اسپیندل با اندازه گیری دمای خارج از دوک است. تنها گزینه استفاده از خنک کننده اسپیندل است. این سیال در اطراف گروه های یاتاقان و اطراف سیم پیچ موتور الکتریکی جریان دارد (شکل 2.). این امر گرمای تولید شده را از اجزای اسپیندل حذف می کند. اگر یک سنسور دما در سیال در ژاکت خنک کننده در خروجی اسپیندل قرار گیرد، می تواند شرایط داخل اسپیندل را حس کند. مزیت این اندازه گیری سرعتی است که سیال اطلاعات دما را از یاتاقان ها به سنسور منتقل می کند. این زمان انتقال حرارت کمتر از زمانی است که برای عبور گرما از توده مواد، از یاتاقان ها به سطح بیرونی اسپیندل، جایی که سنسورها معمولاً در آن قرار دارند، طول می کشد. آزمایش‌های ما ثابت می‌کند که سنسور به تغییرات دما بسیار سریع‌تر از سایر سنسورهای نصب شده روی قاب دستگاه (در حالت خنک‌کننده مایع دوک) پاسخ می‌دهد.

نتایج در زیر نشان داده شده است.

1. نظارت بر رفتار دمایی دستگاه

آزمایش‌هایی با هدف آزمایش فرضیه ما بر روی یک مرکز ماشین‌کاری 3 محوره مجهز به موتور اسپیندل DMU و موتورهای خطی در هر سه محور انجام شد. این دستگاه دارای طرح بندی نوع C با رایج ترین نوع قاب است. هدف پروژه ما حذف تغییر شکل حرارتی محور Z عمودی ناشی از اسپیندل است. به طور کلی تغییر شکل دستگاه در محل قرارگیری ابزار در جهت محور Z کنترل می شد. تجزیه و تحلیل از حالت سرد شروع شد و پس از آن دستگاه 48 ساعت قبل از آزمایش خاموش شد. بدین ترتیب دستگاه به دمای اتاق رسید.

سپس دستگاه راه اندازی شد و دوک با سرعت چرخش ثابت 7500 دور در دقیقه (50% Nmax) رانده شد.

برنج. 3: رفتار دمایی MCFV 5050LN

برنج. 3. نشان می دهد که آزمایش به مدت تقریبا 10 ساعت انجام شده است. این برای نشان دادن جهت جریان و میزان گرمای جریان یافته از دوک به قاب دستگاه کافی است. تغییر شکل های این نوع بار حرارتی در جهت Z در شکل 1 نشان داده شده است. 4. مرحله گرمایش بسیار سریع اولیه توسط خود اسپیندل ایجاد می شود. فاز میانی، بین "50 دقیقه" و "150 دقیقه"، مخلوطی از تأثیرات تغییر شکل ستون دوک و ماشین است. در آخرین مرحله، از "150 دقیقه"، تغییر شکل فقط روی ستون ایجاد می شود.

مشکل دیگر در اجرای مکانیزم جبران برای ماشین ابزار، هزینه آن است.

برنج. 4: تغییر شکل محور Z در اثر گرمایش دوک

ارائه راه حل هایی که ارزان هستند اما عملکرد خوبی دارند ضروری است. راه حل استاندارد، تحلیل رگرسیون چند رشته ای است. حتی بدون تجهیزات اضافی، سیستم کنترل ماشین بیش از حد بارگذاری نمی شود.

1. رگرسیون چند جبرانی

رگرسیون چند جبرانی بر اساس اصل محاسبه نتایج از چندین ورودی است. این را می توان به صورت یک معادله نوشت:

برای بررسی بهتررفتار حرارتی کامل دستگاه، بسیاری از سنسورها، روی قاب دستگاه و روی اسپیندل نصب شده است. سنسورها برای تحلیل مقایسه ایبا استفاده از دو پارامتر:

اولین پارامتر رابطه بین افزایش تغییر شکل و افزایش دما در یک مکان خاص است. پارامتر دوم سرعت واکنش به تغییرات دما در مکان اندازه گیری شده است. حد واکنش برای این آزمایش 0.5 درجه تعیین شد. چهار سنسور انتخاب شدند. 2 حسگر روی دوک، یکی روی ستون محور Z و روی موتور خطی محور Z نصب شده است. 5. داده های دما برای محاسبه جبران صحیح (معادله 1) به سیستم کنترل ماشین وارد می شود. نتیجه محاسبه مطابق فرمول 1، محاسبه شده در یک لحظه معین در زمان چرخه، نشان دهنده یک سیگنال اصلاحی برای سیستم کنترل ماشین است. به جای مشخصه تغییر شکل زمانی، مشخصه تغییر شکل دما برای جبران چند جمله ای استفاده می شود. فرآیند گرمایش می تواند در طول زمان متفاوت باشد، اما از نقطه نظر فیزیکی، تغییر دما برای بزرگی تغییر شکل غالب است.

جدول 1: سنسورها و زمان پاسخ

برنج. 5: محل انتخاب سنسور

برنج. 6: اولین اندازه گیری کرنش حرارتی

در نتیجه تغییر شکل، معادله محور Z از محاسبات چهار سنسور به شرح زیر است:

این معادله با محاسبه تغییر دما و تغییر شکل در اولین آنالیز دمایی ماشین ابزار به دست آمده است (شکل 6). محاسبه در اندازه گیری بعدی با شرایط اولیه متفاوت بررسی شد. دستگاه در حالت‌های حرارتی اولیه متفاوت بود دمای اتاق. ضمناً قاب دستگاه به دلیل خنک نشدن کامل نسبت به روز کاری قبل در حالت نیمه گرم قرار داشت. فرآیند خنک‌سازی فقط در شب انجام می‌شد که برای این نوع ماشین‌ها کافی نبود. بار حرارتیاسپیندل همان خروجی را در آنالیز اول تولید کرد.

1. نتایج جبران خسارت

تغییر شکل باقیمانده پس از جبران در شکل 1 نشان داده شده است. 7. بدیهی است که غرامت اعمال شده تأثیر مثبت دارد. بهبود را می توان در مرحله انتقال میانی مشاهده کرد، جایی که اثرات تغییر شکل دوک و تغییر شکل ستون مخالف است. این همیشه توصیف این مرحله را دشوار می کند، زیرا برهم نهی دو تغییر شکل به طور قابل توجهی بر آن تأثیر می گذارد. علاوه بر این، در مرحله اول، زمانی که تغییر شکل‌های بزرگ دوک ایجاد می‌شود، می‌توانیم ببینیم کیفیت خوبعملکرد مکانیسم جبران

بسیار وجود دارد رشد سریعدر تغییر شکل دوک جبران چند جمله ای با اندازه گیری دمای مایع خنک کننده اسپیندل این اثر را در زمان کوتاه تری نسبت به بدون جبران حذف می کند.

اصل محاسبه رگرسیون چند جمله ای همراه با یک عدد کوچک سنسورهای نصب شده، سرعت واکنش را به تغییرات غیرمنتظره در رفتار ماشین محدود می کند. این اثر را می توان در شکل مشاهده کرد. 6. در زمان حدود "470 دقیقه." خرابی ناگهانی سیستم خنک کننده اسپیندل باعث تغییر شکل می شود. مکانیسم جبران وارد می شود، اما نه به اندازه کافی. این به دلیل سنسورهایی است که در محاسبه جبران گنجانده شده است. برای بهبود این نوع جبران، یک رویکرد چند جمله ای ویژه برای اسپیندل مورد نیاز است.

برنج. 7: تغییر شکل دائمی پس از جبران

1. نتیجه گیری

استفاده از خنک کننده مایع اسپیندل DMG رگرسیون چند جمله ای مکانیسم جبران را بهبود می بخشد. تغییر شکل باقیمانده مرکز ماشینکاری جهانی MCFV 5050LN، در محور Z، بهتر از رگرسیون استاندارد است. محاسبه فقط با استفاده از اندازه گیری قاب دستگاه انجام شد. تغییر شکل‌ها را می‌توان در فاز اول بحرانی سریع‌تر حذف کرد، زیرا این محاسبات از چهار حسگر به دست می‌آیند: بدنه ماشین، دوک نخ ریسی و خنک‌کننده. پاسخ جبران برای رویدادهای غیرمنتظره زمانی که خنک کننده وجود ندارد به اندازه کافی سریع نیست.