Nyheter - Arbeidsprinsipp for spindelverktøy – Løsning og fastspenning i CNC-maskineringssentre

Arbeidsprinsipp for spindelverktøy – Løsning og fastspenning i CNC-maskineringssentre

Sammendrag: Denne artikkelen utdyper i detalj den grunnleggende strukturen og arbeidsprinsippet til spindelverktøyets løsne- og klemmemekanisme i CNC-maskineringssentre, inkludert sammensetningen av ulike komponenter, arbeidsprosessen og nøkkelparametere. Den tar sikte på å analysere den interne mekanismen til denne avgjørende funksjonen grundig, gi teoretiske referanser for relevant teknisk personell, hjelpe dem med å bedre forstå og vedlikeholde spindelsystemet i CNC-maskineringssentre, og sikre høy effektivitet og presisjon i maskineringsprosessen.

I. Innledning

Funksjonen til spindelverktøyets løsning og fastspenning i maskineringssentre er et viktig grunnlag for CNC-maskineringssentre for å oppnå automatisert maskinering. Selv om det er visse forskjeller i struktur og arbeidsprinsipp mellom forskjellige modeller, er det grunnleggende rammeverket likt. Dybdegående forskning på arbeidsprinsippet er av stor betydning for å forbedre ytelsen til maskineringssentre, sikre maskineringskvalitet og optimalisere vedlikehold av utstyr.

II. Grunnleggende struktur

Spindelverktøyets løsne- og klemmemekanisme i CNC-maskineringssentre består hovedsakelig av følgende komponenter:

Trekkbolt: Installert på enden av verktøyets koniske skaft, er den en viktig forbindelseskomponent for trekkstangen for å stramme verktøyet. Den samarbeider med stålkulene på hodet av trekkstangen for å oppnå posisjonering og fastklemming av verktøyet.
Trekkstang: Gjennom samspillet med trekkbolten via stålkuler overfører den strekk- og skyvekrefter for å utføre verktøyets klemme- og løsnefunksjoner. Bevegelsen styres av stempelet og fjærene.
Trinse: Vanligvis fungerer den som en mellomliggende komponent for kraftoverføring, i spindelverktøyets løsne- og klemmemekanisme, og kan være involvert i transmisjonsleddene som driver bevegelsen til relaterte komponenter. For eksempel kan den være koblet til det hydrauliske systemet eller andre drivenheter for å drive bevegelsen til komponenter som stempelet.
Bellevillefjær: Bestående av flere par fjærblad, er den en nøkkelkomponent for å generere verktøyets strammekraft. Den kraftige elastiske kraften kan sikre at verktøyet er stabilt festet i spindelens koniske hull under maskineringsprosessen, noe som garanterer maskineringsnøyaktighet.
Låsemutter: Brukes til å feste komponenter som Belleville-fjæren for å forhindre at de løsner under arbeidsprosessen og sikre stabilitet og pålitelighet til hele verktøyets løsne- og klemmemekanisme.
Justeringsskiven: Ved å slipe justeringsskiven kan kontakttilstanden mellom trekkstangen og trekkbolten på slutten av stempelslaget kontrolleres presist, noe som sikrer jevn løsning og stramming av verktøyet. Den spiller en avgjørende rolle i presisjonsjusteringen av hele verktøyets løsnings- og klemmemekanisme.
Spiralfjær: Den spiller en rolle i prosessen med å løsne verktøyet og hjelper stempelets bevegelse. For eksempel, når stempelet beveger seg nedover for å skyve trekkstangen for å løsne verktøyet, gir spiralfjæren en viss elastisk kraft for å sikre jevn og pålitelig bevegelse.
Stempel: Det er den kraftutførende komponenten i verktøyets løsne- og klemmemekanisme. Drevet av hydraulisk trykk beveger den seg opp og ned, og driver deretter trekkstangen for å utføre verktøyets klemme- og løsnebevegelser. Den nøyaktige kontrollen av slaglengde og skyvekraft er avgjørende for hele verktøyets løsne- og klemmeprosess.
Grensebrytere 9 og 10: De brukes henholdsvis til å sende signaler for verktøyklemming og -løsning. Disse signalene sendes tilbake til CNC-systemet slik at systemet kan kontrollere maskineringsprosessen presist, sikre koordinert fremdrift i hver prosess og unngå maskineringsulykker forårsaket av feilvurdering av verktøyets klemmetilstand.
Trinse: I likhet med trinsen nevnt i punkt 3 ovenfor, deltar den i transmisjonssystemet sammen for å sikre stabil kraftoverføring og gjøre det mulig for alle komponenter i verktøyets løsne- og klemmemekanisme å samarbeide i henhold til det forhåndsbestemte programmet.
Endedeksel: Dette beskytter og forsegler spindelens indre struktur, og forhindrer at urenheter som støv og spon kommer inn i spindelens indre og påvirker normal drift av verktøyets løsne- og klemmemekanisme. Samtidig gir det også et relativt stabilt arbeidsmiljø for de indre komponentene.
Justeringsskrue: Den kan brukes til å finjustere posisjonene eller klaringene til enkelte komponenter for å optimalisere ytelsen til verktøyets løsne- og klemmemekanisme ytterligere og sikre at den opprettholder en høypresisjons driftstilstand under langvarig bruk.

III. Arbeidsprinsipp

(I) Verktøyklemmingsprosess

Når maskineringssenteret er i normal maskineringstilstand, er det ikke noe hydraulisk oljetrykk i den øvre enden av stempel 8. På dette tidspunktet er spiralfjæren 7 i en naturlig utstrakt tilstand, og dens elastiske kraft får stempelet 8 til å bevege seg oppover til en bestemt posisjon. Samtidig spiller Belleville-fjæren 4 også en rolle. På grunn av sine egne elastiske egenskaper skyver Belleville-fjæren 4 trekkstangen 2 til å bevege seg oppover, slik at de 4 stålkulene i hodet på trekkstangen 2 går inn i det ringformede sporet ved enden av verktøyskaftets trekkbolt 1. Ved å legge stålkulene i stålkulene overføres spennkraften fra Belleville-fjæren 4 til trekkbolten 1 gjennom trekkstangen 2 og stålkulene, og dermed holdes verktøyskaftet tett og verktøyet oppnås presis posisjonering og fastklemming i spindelens koniske hull. Denne klemmemetoden utnytter den kraftige elastiske potensielle energien til Belleville-fjæren og kan gi tilstrekkelig spennkraft til å sikre at verktøyet ikke løsner under påvirkning av høyhastighetsrotasjon og skjærekrefter, noe som garanterer maskineringsnøyaktighet og stabilitet.

(II) Løsningsprosess for verktøy

Når det er nødvendig å bytte verktøy, aktiveres det hydrauliske systemet, og hydraulisk olje kommer inn i den nedre enden av stempel 8, noe som genererer et oppovergående trykk. Under påvirkning av det hydrauliske trykk, overvinner stempel 8 den elastiske kraften fra spiralfjæren 7 og begynner å bevege seg nedover. Den nedadgående bevegelsen til stempel 8 skyver trekkstangen 2 til å bevege seg synkront nedover. Når trekkstangen 2 beveger seg nedover, frigjøres stålkulene fra det ringformede sporet ved enden av verktøyskaftets trekkbolt 1 og går inn i det ringformede sporet i den øvre delen av det bakre koniske hullet på spindelen. På dette tidspunktet har stålkulene ikke lenger en tilbakeholdende effekt på trekkbolten 1, og verktøyet løsnes. Når manipulatoren trekker verktøyskaftet ut av spindelen, vil trykkluft blåse ut gjennom de sentrale hullene i stempelet og trekkstangen for å rense opp urenheter som spon og støv i det koniske hullet på spindelen, og forberede neste verktøyinstallasjon.

(III) Grensebryternes rolle

Grensebryterne 9 og 10 spiller en avgjørende rolle i signaltilbakemeldingen gjennom hele verktøyløsne- og fastspenningsprosessen. Når verktøyet er fastspent, utløser posisjonsendringen til relevante komponenter grensebryter 9, og grensebryter 9 sender umiddelbart et verktøyfastspenningssignal til CNC-systemet. Etter å ha mottatt dette signalet, bekrefter CNC-systemet at verktøyet er i en stabil fastspenningstilstand og kan deretter starte påfølgende maskineringsoperasjoner, for eksempel spindelrotasjon og verktøymating. På samme måte, når verktøyløsneoperasjonen er fullført, utløses grensebryter 10, og den sender et verktøyløsnesignal til CNC-systemet. På dette tidspunktet kan CNC-systemet styre manipulatoren til å utføre verktøybytteoperasjonen for å sikre automatisering og presisjon i hele verktøybytteprosessen.

(IV) Nøkkelparametere og designpunkter

Spenningskraft: CNC-maskineringssenteret bruker totalt 34 par (68 stk.) Belleville-fjærer, som kan generere en kraftig spennkraft. Under normale omstendigheter er spennkraften for å stramme verktøyet 10 kN, og den kan nå maksimalt 13 kN. En slik spennkraftutforming er tilstrekkelig til å håndtere ulike skjærekrefter og sentrifugalkrefter som virker på verktøyet under maskineringsprosessen, og sikrer stabil fiksering av verktøyet i spindelens koniske hull, forhindrer at verktøyet forskyves eller faller av under maskineringsprosessen, og garanterer dermed maskineringsnøyaktighet og overflatekvalitet.
Stempelslag: Ved verktøybytte er slaglengden til stempel 8 12 mm. I løpet av dette 12 mm-slaget er stempelbevegelsen delt inn i to trinn. Først, etter at stempelet har beveget seg ca. 4 mm, begynner det å skyve trekkstangen 2 til stålkulene går inn i det ringformede sporet på Φ37 mm i den øvre delen av spindelens koniske hull. På dette tidspunktet begynner verktøyet å løsne. Deretter fortsetter trekkstangen å synke til overflaten "a" på trekkstangen berører toppen av trekkbolten, og skyver verktøyet helt ut av spindelens koniske hull slik at manipulatoren kan fjerne verktøyet jevnt. Ved å kontrollere stempelslaget nøyaktig, kan verktøyets løsnings- og klemmebevegelser utføres nøyaktig, og unngå problemer som utilstrekkelig eller overdreven slaglengde som kan føre til løs klemme eller manglende evne til å løsne verktøyet.
Kontaktspenning og materialkrav: Siden de fire stålkulene, den koniske overflaten på trekkbolten, overflaten på spindelhullet og hullene der stålkulene er plassert utsettes for betydelig kontaktspenning under arbeidsprosessen, stilles det høye krav til materialene og overflatehardheten til disse delene. For å sikre konsistens i kraften på stålkulene, bør hullene der de fire stålkulene er plassert, strengt sikres at de er i samme plan. Vanligvis vil disse nøkkeldelene bruke materialer med høy styrke, høy hardhet og slitestyrke, og de gjennomgår presise maskinerings- og varmebehandlingsprosesser for å forbedre overflatehardheten og slitestyrken. Dette sikrer at kontaktflatene til ulike komponenter kan opprettholde en god driftstilstand under langvarig og hyppig bruk, reduserer slitasje og deformasjon og forlenger levetiden til verktøyets løsne- og klemmemekanisme.

IV. Konklusjon

Grunnstrukturen og arbeidsprinsippet til spindelverktøyets løsne- og klemmemekanisme i CNC-maskineringssentre danner et komplekst og sofistikert system. Hver komponent samarbeider og koordinerer tett med hverandre. Gjennom presis mekanisk design og geniale mekaniske strukturer oppnås rask og nøyaktig fastspenning og løsning av verktøy, noe som gir en kraftig garanti for effektiv og automatisert maskinering av CNC-maskineringssentre. En dyptgående forståelse av arbeidsprinsippet og viktige tekniske punkter er av stor veiledende betydning for design, produksjon, bruk og vedlikehold av CNC-maskineringssentre. I fremtidig utvikling, med kontinuerlig fremgang innen CNC-maskineringsteknologi, vil spindelverktøyets løsne- og klemmemekanisme også kontinuerlig optimaliseres og forbedres, og bevege seg mot høyere presisjon, raskere hastighet og mer pålitelig ytelse for å møte de økende kravene fra den avanserte produksjonsindustrien.