Чи має значення біття шпинделя? Керівництво по бігу ЧПК

Чи має значення біття шпинделя? Коротка відповідь

так Биття шпинделя має значення, оскільки воно змінює концентричне обертання ріжучого інструменту. Надмірне биття може спричинити нерівномірне навантаження стружки, похибку розмірів, погану обробку поверхні, стукіт, передчасний знос інструменту та, у важких випадках, поломку інструменту або пошкодження шпинделя.

Однак, показання биття не слід автоматично звинувачувати в шпинделі. Виміряна похибка на ріжучому інструменті може виникати через конусність шпинделя, підшипники, тримач інструменту, цангу, гайку, хвостовик інструменту, забруднення, неправильну збірку або комбінацію цих факторів. Правильний підхід полягає в тому, щоб вимірювати систему поетапно та ізолювати джерело.

Коротке інженерне визначення: биття шпинделя — це радіальна або осьова зміна, яка спостерігається під час обертання шпинделя або опорного елемента, встановленого на шпинделі, навколо своєї осі. Його зазвичай називають TIR (загальне показання індикатора) , яке розраховується як максимальне показання індикатора мінус мінімальне значення індикатора протягом одного повного оберту.

Тому для користувачів фрезерних машин з ЧПК, машинобудівників, дистриб’юторів і покупців OEM биття не є лише лабораторною специфікацією. Це практичний показник стабільності обробки, якості утримання інструменту та стану шпинделя.

Запитайте про биття та вибір шпинделя ЧПК

Що таке биття шпинделя ЧПУ?

В ідеальній системі шпинделя з ЧПК шпиндель, тримач інструменту, цанга та ріжучий інструмент обертаються навколо однієї центральної лінії. У реальній машині невеликі геометричні та монтажні помилки можуть змістити обертові компоненти від цієї ідеальної осі. Рух індикатора, викликаний цим ексцентричним обертанням, є биттям.

TIR = Максимальне показання індикатора − Мінімальне показання індикатора. Наприклад, якщо циферблатний індикатор змінюється від -0,003 мм до +0,004 мм протягом одного повного оберту, виміряний TIR становить 0,007 мм.

Точка вимірювання має значення. Зчитування, отримане безпосередньо на конусі шпинделя, не те саме, що зчитування, зняте на випробувальному стрижні, тримачі інструменту або різальному інструменті, розташованому далі від носа шпинделя. У міру збільшення довжини вимірювального приладу кутова похибка та нагромадження компонентів можуть призвести до більшого виміряного значення.

Радіальне биття

Радіальне биття - це поперечне відхилення перпендикулярно осі шпинделя. Це змінює ефективний радіус різання та змушує окремі ріжучі кромки нести різне навантаження. Це тип биття, який найчастіше пов’язаний із великими деталями, тріскотінням, нерівномірним зносом інструменту та нерівномірною обробкою поверхні.

Осьове биття

Осьове биття - це зміна, паралельна осі шпинделя. Це може впливати на торцеве фрезерування, глибину гравірування, глибину свердління, площинність і операції, під час яких осьове положення інструменту є критичним.

Биття шпинделя проти біття інструменту: не плутайте їх

Поширеною помилкою при усуненні несправностей є вимірювання биття на ріжучому інструменті та припущення, що підшипники шпинделя несправні. Насправді биття наконечника інструменту є сукупним результатом кожного контакту між шпинделем і ріжучою кромкою.

Чому биття шпинделя має значення при обробці з ЧПК

1. Точність розмірів і повторюваність

Коли різець обертається не по центру, його ефективна зона різання змінюється. Зовнішні профілі можуть вирізатися більшими, ніж очікувалося, кишені можуть ставати меншими, отвори можуть ставати завеликими, а повторювані частини можуть мати більшу варіацію розмірів. Ефект стає більш важливим, оскільки необхідна толерантність стає жорсткішою.

2. Термін служби інструменту та нерівномірне навантаження на стружку

Через биття одна канавка або ріжуча кромка видаляє більше матеріалу, ніж інші. Перевантажена кромка відчуває більшу механічну та термічну напругу, тоді як інша кромка може порізати дуже мало. Це нерівномірне навантаження стружки може прискорити знос і є особливо серйозним для різців малого діаметру та високошвидкісної обробки.

3. Оздоблення поверхні та тріщини

Надмірне биття може збільшити періодичну зміну сили різання, що сприяє вібрації, слідам від тріскотіння та непостійній текстурі поверхні. Таким чином, верстат може продемонструвати погану обробку, навіть якщо подачі, швидкості та геометрія інструменту виглядають прийнятними.

4. Малі інструменти та високошвидкісні шпинделі

Біття стає пропорційно більш важливим, оскільки діаметр інструменту та запрограмоване навантаження на стружку зменшуються. Декілька мікронів ексцентриситету можуть бути незначними при чорновій операції з великим інструментом, але критичними при використанні мікрокінцевих фрез, гравірувальних фрез або інструментів для друкованих плат.

5. Виробнича вартість

Постійне биття може збільшити витрату інструменту, робоче навантаження на перевірку, доопрацювання, брак і час на усунення несправностей. Таким чином, для виробничих потужностей і машинобудівників OEM стабільні характеристики біття є частиною загальних експлуатаційних витрат, а не специфікацією, яку необхідно переглядати лише під час покупки.

Наскільки допустиме биття шпинделя?

Немає єдиного універсального обмеження биття для кожного шпинделя ЧПК. Правильне приймальне значення залежить від конструкції шпинделя, конічної або цангової системи, місця вимірювання, довжини калібру, діаметра інструменту, обертів за хвилину, операції обробки, допуску заготовки та специфікації виробника верстата чи шпинделя.

Як практичний довідник, виробники верстатів публікують межі перевірки для конкретної моделі. Наприклад, Haas визначає для певних перевірок технічного обслуговування VMC, що TIR конусності шпинделя не повинен перевищувати 0,005 мм, TIR тестового стрижня на лінії калібру не повинен перевищувати 0,013 мм, а TIR на відстані 150 мм від лінії калібру не повинен перевищувати 0,025 мм. Ці значення є прикладами OEM, а не універсальними цільовими значеннями для кожного шпинделя чи фрезера з ЧПК.

Найкраща практика для покупців і команд обслуговування:

Порівняйте виміряний TIR із точними специфікаціями шпинделя або машини, використовуючи ту саму точку вимірювання та метод випробування. Число без умов вимірювання не є надійною основою для порівняння.

Як виміряти биття шпинделя ЧПУ

Стандартною відправною точкою є циферблатний тестовий індикатор і відоме точне посилання. Для точної діагностики використовуйте індикатор із відповідною роздільною здатністю та сертифіковану випробувальну оправу або штифт для вимірювання, що підходить для інтерфейсу шпинделя.

Крок 1: Очистіть шпиндель, тримач і опорні поверхні

Видалити стружку, пил, залишки масла та інші забруднення. Маленька частинка, що потрапила між сполученими поверхнями, може створити оманливі показники биття. Перед тестуванням перевірте конус шпинделя, цангу та тримач на наявність видимих ​​пошкоджень.

Крок 2: Встановіть базову лінію з боку шпинделя

Якщо це дозволяє конструкція шпинделя, перед додаванням тримача, цанги та інструменту вкажіть опорну поверхню або конус прецизійного шпинделя, щоб встановити базову лінію. Повільно обертайте шпиндель вручну згідно з процедурою виробника машини.

Крок 3: Встановіть прецизійну випробувальну опору або штифт

Використовуйте чисту, пряму та завідомо точну випробувальну трубу. Встановіть і закріпіть його точно так, як зазначено для шпинделя або системи кріплення інструменту.

Крок 4: Виміряйте біля носа шпинделя

Розташуйте індикатор перпендикулярно опорній поверхні. Поверніть на один повний оборот і запишіть максимальні та мінімальні показання. Їх відмінністю є МДП.

Крок 5: Виміряйте далі вздовж тестової альтанки

Повторіть вимірювання далі від носа шпинделя. Значення, яке значно збільшується з відстанню, може вказувати на кутову похибку, проблеми з вирівнюванням, пошкоджену конусність, зігнуте посилання або іншу проблему зі сторони шпинделя.

Крок 6: додайте тримач, цангу та інструмент по одному

Якщо показання зі сторони шпинделя прийнятні, але биття інструменту велике, продовжуйте перевірку стека утримувачів інструменту. Повторно перевіряйте після зміни лише однієї змінної за раз. Цей метод контрольованої заміни допомагає визначити, чи проблема пов’язана з держателем, цангою, гайкою чи інструментом.

Як діагностувати джерело надмірного биття

Поширені причини биття шпинделя ЧПК

Забруднення конуса, цанги або хвостовика інструмента

Сколки, пил і залишки можуть заважати правильному розміщенню та створювати ексцентриситет. Очищення є однією з найшвидших і найдешевших перевірок перед тим, як припустити, що механічний компонент вийшов з ладу.

Помилка тримача інструменту, цанги або гайки

Компоненти кріплення інструменту мають власні виробничі допуски та схеми зносу. Пошкоджені конуси, зношені цанги, тримачі низької якості, неправильне встановлення цанги або надмірне затягування можуть збільшити биття інструменту.

Знос підшипника, удар або пошкодження шпинделя

Аварія, тривала вібрація, погане змащення, забруднення або нормальний знос підшипника можуть вплинути на точність обертання шпинделя. Якщо биття залишається високим із чистим, завідомо справним інструментом, огляд шпинделя стає більш важливим.

Проблеми теплового зростання та охолодження

Температура шпинделя змінює попередній натяг підшипника, розміри валу та геометрію корпусу. Шпиндельні системи з водяним і повітряним охолодженням, таким чином, слід оцінювати в реалістичних умовах експлуатації та з урахуванням рекомендацій виробника про розігрів і охолодження.

Дисбаланс інструментів і надмірне стирчання

Статичне биття та динамічний дисбаланс є різними проблемами, але обидві можуть спричиняти вібрацію та низьку продуктивність обробки. Високошвидкісні інструменти повинні бути правильно збалансовані для запланованих обертів, а непотрібне стирчання інструменту має бути зведене до мінімуму.

Як зменшити биття шпинделя та інструменту

Найбільш ефективні виправлення залежать від джерела помилки. Дотримуйтесь такої послідовності перед заміною дорогих компонентів шпинделя:

• Ретельно очистіть конус шпинделя, цангу, гайку, тримач і хвостовик інструменту.

• Огляньте сполучувані поверхні на наявність вм’ятин, задирів, задирок і зносу.

• Для порівняння використовуйте завідомо справну випробувальну оправу, тримач, цангу та ріжучий інструмент.

• Встановіть цангу та інструмент правильно та використовуйте вказаний момент затягування.

• Зберігайте виступ інструмента настільки коротким, наскільки дозволяє операція.

• Використовуйте збалансований інструмент для високошвидкісних додатків.

• Дотримуйтеся вимог виробника шпинделя до розігріву, охолодження та змащення.

• Виміряйте биття після аварії, аномальної вібрації або незрозумілого погіршення якості.

• Відстежуйте TIR у часі, щоб можна було визначити поступову деградацію шпинделя до серйозної несправності.

Про що покупці B2B повинні запитати постачальника шпинделів з ЧПК

Для машинобудівників, дистриб’юторів і груп промислових закупівель корисна специфікація биття має містити більше одного числа. Попросіть постачальника чітко вказати метод вимірювання та умови тестування.

Вибір правильного шпинделя з ЧПК Zhong Hua Jiang для вашого застосування

Шпиндель слід обирати як частину повної системи ЧПК, а не лише за потужністю чи максимальними обертами. Правильний вибір залежить від матеріалу, діаметра фрези, робочого циклу, необхідної обробки поверхні, допуску на розміри, методу охолодження, сумісності VFD, цангової або конічної системи та конструкції машини.

Для машинобудівників OEM, дистриб’юторів і покупців запасних шпинделів надайте модель машини, потужність шпинделя, напругу, частоту, максимальні оберти за хвилину, монтажні розміри, параметри охолодження, інтерфейс цанги або інструменту та цільове застосування. Це дозволяє оцінити конфігурацію шпинделя щодо фактичних вимог до обробки.

Щоб вибрати шпиндель, зв’яжіться з Чжун Хуа Цзяном

Поширені запитання про биття шпинделя ЧПУ

Чи має значення биття шпинделя для фрезера з ЧПК?

так Надмірне биття може вплинути на точність розмірів, обробку поверхні, довговічність інструменту та повторюваність. Його важливість зростає з меншими інструментами, вищими обертами та меншими допусками на обробку.

Що таке TIR у вимірюванні биття шпинделя?

TIR означає загальне показання індикатора. Це різниця між максимальним і мінімальним показаннями індикатора, які спостерігаються протягом одного повного оберту.

Яке значення хорошого биття шпинделя?

Не існує єдиного правильного значення для кожного шпинделя. Використовуйте обмеження TIR, указані виробником шпинделя або машини, і переконайтеся, що точка вимірювання, довжина калібру та метод випробування відповідають специфікації.

Чи може брудна цанга спричинити биття?

так Сколки, пил або залишки між цангою, гайкою, хвостовиком інструменту або шпинделем можуть перешкоджати правильному кріпленню та створювати вимірне биття інструменту.

Чи може велике биття означати, що підшипники шпинделя погані?

Може, але пошкодження підшипника є лише однією з можливих причин. Спочатку ізолюйте шпиндель від тримача, цанги та інструменту. Якщо високе биття залишається з чистим, завідомо справним інструментом, а вимірювання з боку шпинделя виходить за межі специфікації, може знадобитися перевірка підшипника, вала або конусності.

Як перевірити биття шпинделя за допомогою циферблатного індикатора?

Жорстко встановіть індикатор, розташуйте наконечник перпендикулярно чистому точному відліку, повільно поверніть шпиндель на один повний оборот, відзначте найвищі та найнижчі показання та відніміть їх, щоб отримати TIR. Повторіть перевірку в додаткових точках, щоб ізолювати джерело.

Чому биття збільшується далі від носа шпинделя?

Невелика кутова похибка на шпинделі або тримачі може призвести до більшого зміщення зі збільшенням відстані вимірювання. Зігнута тестова оправа або інструмент можуть створити такий самий малюнок, тому сам еталон також потрібно перевірити.

Чи слід перевіряти биття шпинделя після аварії?

так Збій інструмента може пошкодити інструмент, тримач, конічні або шпиндельні підшипники. Перевірка биття після удару допомагає визначити, чи змінилася точність обертання до відновлення виробництва.

Висновок

Биття шпинделя має значення, оскільки воно безпосередньо впливає на те, як ріжучий інструмент зачепить заготовку. Практичні наслідки можуть включати похибку розмірів, нерівномірне навантаження стружки, погану обробку, передчасний знос інструменту, тріскотіння та вищу вартість виробництва.

Найважливіший принцип діагностики полягає в тому, щоб не розглядати кожну проблему біття наконечника інструмента як поломку шпинделя. Вимірюйте шпиндель і систему утримування інструменту поетапно, порівнюйте результат із правильною специфікацією OEM і змінюйте одну змінну за раз. Для закупівлі нових шпинделів порівнюйте постачальників, використовуючи задокументовані умови випробувань, а не лише число биття.

Отримайте технічну підтримку шпинделя з ЧПУ