Има ли значение биенето на шпиндела? Ръководство за изтичане на CNC

Има ли значение биенето на шпиндела? Краткият отговор

да Биенето на шпиндела има значение, защото променя колко концентрично се върти режещият инструмент. Прекомерното биене може да доведе до неравномерно натоварване на чипа, грешка в размерите, лошо покритие на повърхността, тракане, преждевременно износване на инструмента и, в тежки случаи, счупване на инструмента или повреда на шпиндела.

Отчитането на отклонение обаче не трябва автоматично да се обвинява за шпиндела. Измерената грешка при режещия инструмент може да идва от конус на шпиндела, лагери, държач на инструмента, цанга, гайка, стебло на инструмента, замърсяване, неправилно сглобяване или комбинация от тези фактори. Правилният подход е да измервате системата стъпка по стъпка и да изолирате източника.

Бърза инженерна дефиниция: биенето на шпиндела е радиалната или аксиалната вариация, наблюдавана при въртене на шпиндела или референтния елемент, монтиран в шпиндела, около предвидената ос. Обикновено се отчита като TIR (общо показание на индикатора) , изчислено като максималното показание на индикатора минус минималното показание на индикатора по време на един пълен оборот.

За потребителите на CNC рутери, производителите на машини, дистрибуторите и купувачите на OEM биенето не е просто лабораторна спецификация. Това е практически индикатор за стабилност на обработката, качество на захващане на инструмента и състояние на шпиндела.

Попитайте за биенето и избора на CNC шпиндел

Какво представлява изтичането на CNC шпиндела?

В една идеална CNC шпинделна система шпинделът, държачът на инструмента, цангата и режещият инструмент се въртят около една и съща централна линия. В реална машина малките геометрични и монтажни грешки могат да изместят въртящите се компоненти от тази идеална ос. Движението на индикатора, произведено от това ексцентрично въртене, е изтичане.

TIR = Максимално показание на индикатора − Минимално показание на индикатора. Например, ако циферблатният индикатор се премести от -0,003 mm до +0,004 mm по време на един пълен оборот, измереният TIR е 0,007 mm.

Точката на измерване има значение. Отчитане, взето директно върху конус на шпиндела, не е същото като отчитане, взето върху тестов щифт, държач за инструменти или режещ инструмент, по-далеч от върха на шпиндела. С увеличаване на дължината на измервателния уред ъгловата грешка и натрупването на компоненти могат да доведат до по-голяма измерена стойност.

Радиално оттичане

Радиалното биене е странично отклонение, перпендикулярно на оста на шпиндела. Той променя ефективния радиус на рязане и кара отделните режещи ръбове да носят различно натоварване. Това е типът изтичане, който най-често се свързва с прекалено големи елементи, бърборене, неравномерно износване на инструмента и непостоянно покритие на повърхността.

Аксиално биене

Аксиалното биене е изменение, успоредно на оста на шпиндела. Може да повлияе на челното фрезоване, дълбочината на гравиране, дълбочината на пробиване, плоскостта и операциите, при които аксиалната позиция на инструмента е критична.

Биене на шпиндела срещу биене на инструмента: Не ги бъркайте

Често срещана грешка при отстраняване на неизправности е да се измери биенето на режещия инструмент и да се предположи, че лагерите на шпиндела са дефектни. В действителност отклонението на върха на инструмента е комбинираният резултат от всяка връзка между шпиндела и режещия ръб.

Защо биенето на шпиндела има значение при обработката с ЦПУ

1. Точност на размерите и повторяемост

Когато ножът се завърти извън центъра, неговата ефективна обвивка на рязане се променя. Външните профили могат да бъдат по-големи от очакваното, джобовете могат да станат по-малки, дупките могат да станат прекалено големи и повтарящите се части могат да показват по-голяма вариация на размерите. Ефектът става по-важен, тъй като необходимата толерантност става по-строга.

2. Живот на инструмента и неравномерно натоварване на стружки

Изтичането кара един канал или режещ ръб да отстранява повече материал от останалите. Претовареният ръб изпитва по-голямо механично и термично напрежение, докато друг ръб може да среже много малко. Това неравномерно натоварване на стружки може да ускори износването и е особено сериозно при фрези с малък диаметър и високоскоростна обработка.

3. Повърхностно покритие и тракане

Прекомерното биене може да увеличи периодичното изменение на силата на рязане, което допринася за вибрации, следи от бъркотене и непостоянна текстура на повърхността. Следователно една машина може да покаже лошо покритие, дори когато подаванията, скоростите и геометрията на инструмента изглеждат разумни.

4. Малки инструменти и високоскоростни шпиндели

Биенето става пропорционално по-важно, тъй като диаметърът на инструмента и програмираното натоварване на чипа намаляват. Няколко микрона ексцентричност може да са незначителни при грубо обработване с голям инструмент, но критични при използване на микро фрези, фрези за гравиране или инструменти за печатни платки.

5. Производствени разходи

Постоянното износване може да увеличи потреблението на инструменти, работното натоварване при проверката, преработката, брака и времето за отстраняване на неизправности. Следователно за производствените мощности и производителите на OEM машини, стабилното биене е част от общите оперативни разходи, а не спецификация, която да се преглежда само при покупка.

Колко биене на шпиндела е приемливо?

Няма единно универсално ограничение за биене за всеки CNC шпиндел. Правилната приемлива стойност зависи от конструкцията на шпиндела, конусната или цанговата система, мястото на измерване, дължината на измервателния уред, диаметъра на инструмента, оборотите в минута, операцията на обработка, толеранса на детайла и спецификацията на производителя на машината или шпиндела.

Като практическа справка OEM производителите на машинни инструменти публикуват специфични за модела граници на проверка. Например, Haas определя за определени проверки на поддръжката на VMC, че TIR на конус на шпиндела не трябва да надвишава 0,005 mm, TIR на тестовата щанга на линията на габарита не трябва да надвишава 0,013 mm и TIR на 150 mm от линията на габарита не трябва да надвишава 0,025 mm. Тези стойности са примери за OEM, а не универсални цели за всеки шпиндел или CNC рутер.

Най-добри практики за купувачи и екипи за поддръжка:

Сравнете измерения TIR с точната спецификация на шпиндела или машината, като използвате същата точка на измерване и метод на изпитване. Число без условия на измерване не е надеждна база за сравнение.

Как да измерите биенето на CNC шпиндела

Тестовият индикатор на циферблата и известна точна справка са стандартната отправна точка. За прецизна диагностика използвайте индикатор с подходяща разделителна способност и сертифициран тестов щифт или щифт, подходящ за интерфейса на шпиндела.

Стъпка 1: Почистете шпиндела, държача и опорните повърхности

Отстранете стружки, прах, остатъци от масло и други замърсявания. Малка частица, уловена между свързващите повърхности, може да създаде подвеждащо отчитане на отклонението. Проверете конуса на шпиндела, цангата и държача за видими повреди преди тестване.

Стъпка 2: Установете базова линия от страната на шпиндела

Когато конструкцията на шпиндела го позволява, посочете прецизна референтна повърхност на шпиндела или конус, за да установите базова линия, преди да добавите държач, цанга и инструмент. Завъртете шпиндела бавно на ръка според процедурата на производителя на машината.

Стъпка 3: Инсталирайте щифт за прецизен тест или габарит

Използвайте чиста, права и добре позната точна тестова опора. Поставете го и го затегнете точно както е посочено за шпиндела или системата за захващане на инструменти.

Стъпка 4: Измерете близо до носа на шпиндела

Позиционирайте индикатора перпендикулярно на референтната повърхност. Завъртете един пълен оборот и запишете максималните и минималните показания. Разликата им е ТИР.

Стъпка 5: Измерете по-нататък по дължината на тестовата беседка

Повторете измерването по-далеч от носа на шпиндела. Стойност, която нараства значително с разстоянието, може да сочи към ъглова грешка, проблеми с подравняването, повредена конусност, огънат еталон или друг проблем от страната на шпиндела.

Стъпка 6: Добавете държача, цангата и инструмента един по един

Ако показанията от страната на шпиндела са приемливи, но биенето на инструмента е голямо, продължете през групата за захващане на инструменти. Проверете отново след промяна само на една променлива наведнъж. Този метод на контролирана замяна помага да се определи дали проблемът следва държача, цангата, гайката или инструмента.

Как да диагностицираме източника на прекомерно оттичане

Често срещани причини за спиране на шпиндела на ЦПУ

Замърсяване на конуса, цангата или стеблото на инструмента

Стружки, прах и остатъци могат да попречат на правилното поставяне и да създадат ексцентричност. Почистването е една от най-бързите и евтини проверки, преди да се приеме, че механичният компонент е повреден.

Грешка в държача на инструмента, цангата или гайката

Компонентите на държачите на инструменти имат свои собствени производствени допуски и модели на износване. Повредени конуси, износени цанги, държачи с лошо качество, неправилна инсталация на цанга или прекомерно затягане могат да увеличат биенето на инструмента.

Износване на лагера, удар или повреда на шпиндела

Сблъсък, продължителна вибрация, лошо смазване, замърсяване или нормално износване на лагера може да повлияе на точността на въртене на шпиндела. Ако биенето остане високо с чисти, добре познати инструменти, проверката от страната на шпиндела става по-важна.

Проблеми с термичния растеж и охлаждането

Температурата на шпиндела променя предварителното натоварване на лагера, размерите на вала и геометрията на корпуса. Поради това шпинделните системи с водно и въздушно охлаждане трябва да бъдат оценени при реалистични условия на работа и с препоръките на производителя за загряване и охлаждане.

Дисбаланс на инструментите и прекомерно изпъкване

Статичното биене и динамичният дисбаланс са различни проблеми, но и двата могат да причинят вибрации и лоша производителност на машината. Високоскоростните инструменти трябва да бъдат правилно балансирани за предвидените RPM и ненужното стърчане на инструмента трябва да бъде сведено до минимум.

Как да намалим биенето на шпиндела и инструмента

Най-ефективните корекции зависят от източника на грешката. Използвайте следната последователност, преди да смените скъпите компоненти на шпиндела:

• Почистете внимателно конуса на шпиндела, цангата, гайката, държача и стеблото на инструмента.

• Проверете съединителните повърхности за вдлъбнатини, надрасквания, неравности и износване.

• За сравнение използвайте добре позната тестова опора, държач, цанга и режещ инструмент.

• Монтирайте цангата и инструмента правилно и използвайте посочения момент на затягане.

• Поддържайте проекцията на инструмента толкова къса, колкото операцията позволява.

• Използвайте балансирани инструменти за високоскоростни приложения.

• Следвайте изискванията на производителя за загряване, охлаждане и смазване.

• Измерете биенето след катастрофа, необичайно вибрационно събитие или необяснимо влошаване на покритието.

• Проследявайте TIR във времето, така че постепенното влошаване на шпиндела да може да бъде идентифицирано преди голяма повреда.

Какво B2B купувачите трябва да попитат доставчик на CNC шпиндели

За производителите на машини, дистрибуторите и екипите за промишлени доставки, полезна спецификация за изтичане трябва да включва повече от едно число. Помолете доставчика да посочи ясно метода на измерване и условията на изпитване.

Избор на подходящия CNC шпиндел Zhong Hua Jiang за вашето приложение

Шпинделът трябва да бъде избран като част от цялостната CNC система, а не само по мощност или максимални обороти. Правилният избор зависи от материала, диаметъра на фрезата, работния цикъл, необходимото повърхностно покритие, толеранса на размерите, метода на охлаждане, VFD съвместимостта, цанговата или конусната система и структурата на машината.

За OEM производители на машини, дистрибутори и купувачи на резервни шпиндели, предоставете своя модел машина, мощност на шпиндела, напрежение, честота, максимални обороти в минута, монтажни размери, предпочитание за охлаждане, интерфейс на цанга или инструмент и целево приложение. Това позволява конфигурацията на шпиндела да бъде оценена спрямо действителните изисквания за обработка.

Свържете се с Zhong Hua Jiang за избор на шпиндел

Често задавани въпроси относно изтичането на CNC шпиндела

Има ли значение биенето на шпиндела за CNC рутер?

да Прекомерното биене може да повлияе на точността на размерите, покритието на повърхността, живота на инструмента и повторяемостта. Важността му се увеличава с по-малки инструменти, по-високи обороти и по-строги толеранси на обработка.

Какво е TIR при измерване на биенето на шпиндела?

TIR означава общо показание на индикатора. Това е разликата между максималните и минималните показания на индикатора, наблюдавани по време на един пълен оборот.

Каква е добрата стойност на биене на шпиндела?

Няма единична стойност, която да е правилна за всяко вретено. Използвайте определената от производителя TIR граница на шпиндела или машината и се уверете, че точката на измерване, дължината на измервателния уред и методът на изпитване отговарят на спецификацията.

Може ли мръсна цанга да причини изтичане?

да Стружки, прах или остатъци между цангата, гайката, опашката на инструмента или интерфейса на шпиндела могат да попречат на правилното поставяне и да създадат измеримо биене на инструмента.

Може ли голямото биене да означава, че лагерите на шпиндела са лоши?

Може, но повредата на лагера е само една възможна причина. Първо изолирайте шпиндела от държача, цангата и инструмента. Ако остане високо биене с чисти, добре познати инструменти и измерването от страната на шпиндела е извън спецификацията, може да се наложи проверка на лагер, вал или конус.

Как проверявате биенето на шпиндела с индикатор за циферблат?

Монтирайте индикатора стабилно, поставете върха перпендикулярно на чиста прецизна референтна точка, завъртете шпиндела бавно на един пълен оборот, отбележете най-високите и най-ниските показания и ги извадете, за да получите TIR. Повторете теста в допълнителни точки, за да изолирате източника.

Защо биенето се увеличава по-далеч от носа на шпиндела?

Малка ъглова грешка при шпиндела или държача може да създаде по-голямо изместване с увеличаване на разстоянието на измерване. Огънат тестов вал или инструмент може да произведе същия модел, така че самата справка също трябва да бъде проверена.

Трябва ли да се проверява биенето на шпиндела след катастрофа?

да Сблъсък на инструмента може да повреди инструмента, държача, конусните или шпинделните лагери. Проверката на биенето след удар помага да се установи дали точността на въртене се е променила преди възобновяване на производството.

Заключение

Биенето на шпиндела има значение, защото пряко влияе върху това как режещият инструмент захваща детайла. Практическите последствия могат да включват грешка в размерите, неравномерно натоварване на чипа, лошо покритие, преждевременно износване на инструмента, бърборене и по-високи производствени разходи.

Най-важният диагностичен принцип е да се избягва третирането на всеки проблем с изтичане на върха на инструмента като повреда на шпиндела. Измерете шпиндела и системата за захващане на инструменти на етапи, сравнете резултата с правилната спецификация на OEM и променяйте една променлива наведнъж. За закупуване на нови шпиндели, сравнете доставчиците, като използвате документирани условия на изпитване, а не само номер на изтичане.

Получете техническа поддръжка за CNC шпиндел