איזון ציר CNC ואיזון מחזיקי כלים
ספר עזר למכונאי לאיזון ציר במקום ותיקון מחזיקי כלים - החל מבדיקה האם חוסר איזון הוא אכן הבעיה ועד לאימות עמידת התוצאה ביעדי ISO. מכסה צירים לכרסום, מחרטה וליטוש.
העלות האמיתית של ציר לא מאוזן
ציר המסתובב במהירות של 12,000 סל"ד מבצע 200 סיבובים בשנייה. אם מרכז המסה מוזז ב-5 מיקרון בלבד מציר הסיבוב, הכוח הצנטריפוגלי שנוצר פוגע במיסבים 200 פעמים בשנייה - וכוח זה גדל בריבוע המהירות. הכפלת הסל"ד, הכפלת הכוח פי ארבעה. זו אינה מטאפורה; זוהי הפיזיקה ששולטת בכל ציר בכל מכונת CNC.
ההשפעות מופיעות במהירות ובדרכים מדידות:
גליות, סימני רטיבות, חיתוך פאזי. חלקים שאמורים להיות בעלי Ra של 0.4 מיקרון נמדדים ב-Ra של 0.6 מיקרון או פחות.
רעידות גורמות לשבירת סדקים על קצוות הקרביד. כלים שאמורים להחזיק מעמד 60 דקות מחזיקים מעמד 20-30 דקות.
סטים של מגעים זוויתיים מדויקים (דרגה P4/P2) + עבודה + 1-4 שבועות של זמן השבתה של המכונה.
מיסבי הציר הם הנפגע היקר ביותר. סט מיסבים דופלקס או טריפלקס מדויק טיפוסי עבור ציר בעל 12,000+ סל"ד עולה 2,000-6,000 אירו עבור החלקים בלבד. הוסיפו עבודה, יישור, הפעלה וזמן השבתה של המכונה - הסכום הכולל מגיע לעתים קרובות ל-8,000-25,000 אירו. והמיסבים כושלים לא מעומס יתר, אלא מעומס הפגיעה המחזורי שחוסר האיזון יוצר. כל סיבוב, כל פגיעה, כל שעה שהמכונה פועלת.
התוצאה היקרה ביותר אינה המיסב - אלא הגרוטאות. ציר שפועל בקצב של 0.5 מ"מ/שנייה מעל הרטט המקובל יכול לייצר חלקים שנראים בסדר גמור אך נכשלים בבדיקות מידות. אם תתפסו את זה אחרי 200 חלקים במקום 20, גרטתם פי 10 יותר חומר וזמן מכונה.
ציוני איזון ISO: לאיזו מטרה לשאוף
לפני שאתם בוחרים מאזן, הגדירו מה המשמעות של "מאוזן" עבור הציר שלכם. התשובה תלויה במהירות, בסוג המיסב ובמה שאתם מעבדים.
דירוגי איזון (ISO 1940-1 / ISO 21940-11)
איכות האיזון מתבטאת בדרגה G (מ"מ/שנייה) - המהירות המותרת של תזוזת מרכז המסה הנותרת במהירות פעולה. G נמוך יותר = סובלנות הדוקה יותר = פחות רעידות.
| ציון | בַּקָשָׁה | שימוש טיפוסי ב-CNC |
|---|---|---|
| G 6.3 | פירים תעשייתיים כלליים, גלגלות, משאבות | לעיתים רחוקות מספיק עבור צירים - שולי בסל"ד נמוך בלבד |
| G 2.5 | מנועים חשמליים, צירים סטנדרטיים של מכונות | רוב מרכזי הכרסום והחריטה של CNC מתחת ל-12,000 סל"ד |
| G 1.0 | רוטורים מדויקים, מכונות במהירות גבוהה | צירים לכרסום HSC מעל 12,000 סל"ד, מחרטות מדויקות |
| G 0.4 | רוטורים מדויקים במיוחד | צירים ליטוש, מקדחי ג'יג'ינג, עיבוד שבבי במהירות גבוהה במיוחד |
חישוב סובלנות
חוסר האיזון השיורי המותר \(U_{\mathrm{per}}\) (בגרם·מ"מ) מחושב ממסת הרוטור ומהירות הפעולה:
דוּגמָה: ציר במשקל 20 ק"ג ב-10,000 סל"ד, דרגה G 2.5:
\(U_{\mathrm{per}}\) = 9549 × 2.5 × 20 / 10,000 = 47.7 גרם·מ"מ
זה שווה ערך ל-0.48 גרם ברדיוס של 100 מ"מ - פחות מחצי גרם.
ב-G 1.0, אותו ציר יורד ל 19.1 גרם·מ"מ — כ-0.2 גרם ב-100 מ"מ. ב-24,000 סל"ד, הסבילות צרה עוד יותר פי 4.
עבור צירים מעל 15,000 סל"ד, המספרים קטנים מאוד. מחזיק כלי במשקל 5 ק"ג במהירות 20,000 סל"ד ו-G 2.5 בעל סובלנות של רק 5.97 גרם·מ"מ — גרגר מתכת. זו הסיבה שעיבוד שבבי במהירות גבוהה דורש גם ציר and איזון מחזיק הכלים כשלבים נפרדים.
איזון ציר במקום - שלב אחר שלב
"In-situ" פירושו "במיקום" - הציר נשאר במכונה, פועל במיסבים שלו. זוהי השיטה הסטנדרטית עבור צירים של CNC מכיוון שהיא לוכדת את כל מה שמשפיע על הרטט: ההינע, המיסבים, ההידוק, המצב התרמי ומהירות הפעולה בפועל. צירים מאוזנים בסדנה שנמדדים על מיסבים של מכונת איזון לרוב רוטטים לאחר התקנה מחדש, מכיוון שהתנאים שונים.
צִיוּד: Balanset-1A מאזן נייד, מחשב נייד, מד תאוצה, טכומטר לייזר, משקולות ניסיון, משקולות תיקון או ברגי סט, מחוון חוגה (לבדיקת ריסון).
בדיקה מקדימה: האם אכן מדובר בחוסר איזון?
לפני האיזון, יש לוודא שחוסר האיזון הוא מקור הרטט העיקרי. שתי בדיקות מהירות:
בדיקת ריצה. הרכיבו מחוון חוגה כנגד התחדדות הציר וסובבו אותו ידנית. מרחק ההתחדדות צריך להיות במסגרת המפרט של יצרן המכונה - בדרך כלל < 0.002 מ"מ עבור HSK, < 0.005 מ"מ עבור BT/CAT. אם מרחק ההתחדדות חורג מהמפרט, ההתחדדות פגומה או מזוהמת. נקו אותה תחילה.
ספקטרום FFT. הפעל את הציר במהירות פעולה ולכוד ספקטרום רעידות בעזרת ה- Balanset-1A. שיא דומיננטי ב-1× סל"ד = חוסר איזון. אנרגיה חזקה ב-2× סל"ד = חוסר יישור. שיאים בתדרי פגמי מיסב (BPFO, BPFI) = נזק למסב. איזון מתקן רק את הרכיב של 1×. אם אתה רואה תדרים דומיננטיים אחרים, טפל בהם תחילה.
התקנת חיישן וטכומטר
הרכיבו את מד התאוצה על בית הציר קרוב ככל האפשר למסב הקדמי. השתמשו בתושבת מגנטית (מועדף) או בתושבת עם פין עבור בתי שימוש שאינם מגנטיים. החיישן חייב להיות מחובר בצורה קשיחה - כל רפיון גורם לשגיאת מדידה.
חברו סרט מחזיר אור למשטח מסתובב הנראה לטכומטר הלייזר. על צירים של CNC, אוגן מחזיק הכלי או קצה מוט הגרירה פועלים לרוב. מקמו את הטכומטר על המעמד המגנטי שלו עם קו ראייה ברור. ודאו קריאת סל"ד יציבה לפני שתמשיכו.
חברו את שניהם ליחידת Balanset-1A, חברו באמצעות USB למחשב הנייד, והפעילו את התוכנה.
איזון שלוש ריצות: ראשוני → ניסיון → תיקון
ריצה 1 - בסיס. הפעל את הציר במהירות פעולה (או המהירות שבה הרטט הוא הגבוה ביותר). רשום את משרעת הרטט ואת המופע. זהו המספר "לפני" שלך.
ריצה 2 - משקל ניסיון. עצור את הציר. התקן משקולת ניסיון ידועה במיקום נגיש - חור איזון מושחל על אוגן הציר, או משקולת מגנטית על ציר איזון. הפעל את הציר, רשום את וקטור הרטט החדש. האמפליטודה או הפאזה חייבות להשתנות לפחות ב-20-30% מקו הבסיס. אם לא, הגדל את משקולת הניסיון או העבר אותה לרדיוס גדול יותר.
תַחשִׁיב. תוכנת Balanset-1A מחשבת את מסת התיקון והזווית משתי נקודות הנתונים. דוגמה לתוצאה: "14.2 גרם ב-237°" — כלומר אתה צריך 14.2 גרם של תיקון בזווית של 237° ממיקום משקולת הניסיון, בכיוון הסיבוב.
החל תיקון ואימות
הסר את משקולת הניסיון. התקן את התיקון המחושב באמצעות אחת מהשיטות הבאות:
ברגי סט — הנפוץ ביותר עבור צירים של CNC עם חורי איזון ייעודיים באוגן או בטבעת האף. הברגו את המסות המכוילות בזווית המחושבת.
טבעות איזון — שתי טבעות אקסצנטריות המחליקות זו כנגד זו. סיבובן זו ביחס לזו יוצר וקטור תיקון נטו. נפוץ בצירי השחזה ובצירי איזון.
הסרת חומרים — קידוח מתכת בנקודה הכבדה. בלתי הפיך אך מדויק. משמש כאשר לציר אין אמצעי איזון.
ריצה 3 - אימות. הפעל את הציר, מדוד את הרטט השיורי. עבור ציר כרסום CNC סטנדרטי ב-12,000 סל"ד, היעד הוא מתחת 0.5 מ"מ/שנייה. לטחינה מדויקת, להלן 0.1 מ"מ/שנייה. אם התוצאה מעל היעד, התוכנה מציעה תיקון גימור - משקל נוסף קטן לכוונון עדין.
כרסום, מחרטה וליטוש: הערות ספציפיות לציר
שיטת שקילת הניסיון זהה בכל סוגי הציר. מה שמשתנה הוא הגישה, שיטת התיקון ודרגת האיזון שאליה אתם מכוונים.
צירים כרסומת
סל"ד גבוה, עומסי חיתוך משתנים. לספירלים רבים יש חורי איזון מובנים באוגן האף. מעל 15,000 סל"ד, התרחבות ההתחדדות תחת עומס צנטריפוגלי משפיעה על מיקום הכלי - ממשקי HSK עולים על BT/CAT עקב מגע כפול (התחדדות + משטח). כלי עבודה הם לעתים קרובות מקור חוסר האיזון הדומיננטי.
צירים למחרטה
מורכבות: הצ'אק. צ'אקים כבדים עם לסתות נעות יוצרים חוסר איזון משתנה בהתאם למיקום הלסת ולכוח הידוק החלק. לאזן את הציר כאשר הצ'אק מותקן. לצ'אקים רבים יש חורי איזון - השתמשו בהם. עבור תת-צירים במחרטות מרובות צירים, הגישה צרה יותר; תכננו את מיקום החיישן מראש.
צירים ליטוש
הסבולות הצפופות ביותר. גלגלי השחזה משנים את איזונם ככל שהם נשחקים. מכונות השחזה רבות משתמשות בראשי איזון אוטומטיים - מסות אקסצנטריות בתוך הציר שמפצות באופן רציף. אם למכונה אין מאזן אוטומטי, השתמשו באוגני גלגלים עם משקולות הזזה בחריץ טבעתי, או תקנו בעזרת Balanset-1A ומשקולות קבועות.
איזון מחזיק כלים
מעל 8,000 סל"ד, מחזיק הכלי הופך למקור חוסר האיזון העיקרי. ניתן לאזן את הציר בצורה מושלמת, והרטט עדיין יהיה בלתי מקובל אם מכלול הכלי אינו תואם את המפרט. ב-20,000+ סל"ד, זו אינה הצעה - זוהי הפיזיקה של המצב.
מהיכן נובע חוסר האיזון במחזיק הכלים?
עיצוב אסימטרי. ברגי וולדון שטוחים, ברגי נעילה צדדיים, חריצי מפתח וגיאומטריות של שוברי שבבים - כל אלה יוצרים אסימטריה אינהרנטית של מסה. מחזיק וולדון עם בורג צדדי אינו מאוזן באופן מדיד מעצם תכנונו - הוא מעולם לא נועד למהירויות מעל 5,000 סל"ד.
ייצור אקסצנטריות. ציר ההתחדדות וציר הקדח לעולם אינם קונצנטריים לחלוטין. וגם ציר הקדח אינו קונצנטרי לחלוטין עם קנה הכלי. כל ממשק מוסיף ריצה והיסט מסה.
קולט ואום. אומי קולט ER נושאים לעיתים קרובות אקסצנטריות מההברגה. במהירות גבוהה, האום עצמו הופך למקור רטט. השתמשו באומים מאוזנים ומושחזים במדויק לעבודות HSC.
כלי החיתוך. טחינות קצה חד-חריציות, כלי חיתוך אסימטריים וכלים בגיאומטריה אקסצנטרית מוסיפים חוסר איזון שאף תיקון של המחזיק לא יכול לבטל. לכלים אלה יש תקרת סל"ד מעשית הנשלטת על ידי פיזור המסה שלהם.
שיטות איזון
ברגי איזון
ברגים מכוילים בעלי מסה שונה המושחלים לתוך חורים ייעודיים בגוף התושבת. השיטה הנפוצה ביותר. גמיש - ניתן לאזן מחדש עבור כלים שונים באותו תושבת. רוב תושבות ה-HSC מגיעות עם חורי איזון שנקדחו מראש.
טבעות איזון אקסצנטריות
שתי טבעות עם מסה לא ממרכזית. סיבובן זו ביחס לזו יוצר וקטור תיקון נטו בכל כיוון. כוונון מהיר, ללא הסרת מתכת. נפוץ בתפסני קולט ומערכות כלים מודולריות.
הסרת חומר (קידוח)
בלתי הפיך - קדח את המסה בנקודה הכבדה. מדויק וקבוע. פרקטי רק למחזיקים המיועדים לכלי אחד. לא מתאים אם מחליפים כלים לעתים קרובות.
מחזיקי התאמה מתכווצת
סימטרי באופן טבעי - המחזיק הוא גליל מוצק ללא מנגנוני הידוק. בדרך כלל דורש תיקון מינימלי. הבחירה הטובה ביותר עבור HSC מעל 20,000 סל"ד בשילוב עם כלים מאוזנים.
שלב 1: לאזן את הציר החשוף במקום (Balanset-1A). שלב 2: איזנו כל מחזיק כלים + מכלול כלים במכונת איזון אנכית. שלב 3: לאחר הכנסת המכלול המאוזן לתוך הציר, יש לוודא את הרטט הסופי במקום. אם שניהם נמצאים במסגרת המפרט כל אחד בנפרד, התוצאה המשולבת כמעט תמיד נמצאת במסגרת המפרט.
דוח שטח: ציר כרסום HSC ב-24,000 סל"ד
קבלן משנה בתחום התעופה והחלל במערב אירופה עסק בעיבוד שבבי של רכיבי מבנה מאלומיניום על מרכז HSC בעל 5 צירים - מכונה עם ציר הנעה ישירה במהירות 24,000 סל"ד. לאחר החלפת מיסב מתוכננת, הציר עבר את מבחן הקבלה של יצרן המכונות, אך הסדנה שמה לב לשני דברים: גימור פני השטח על משטחים קריטיים ירד מ-Ra 0.4 ל-Ra 0.7 מיקרומטר, ומכונות חיתוך קצה קרביד החזיקו מעמד 25 דקות במקום 55 דקות כרגיל.
צוות השירות של יצרן המכונות בדק את היישור ואת עומס המיסב מראש - שניהם בהתאם למפרט. הבעיה הייתה חוסר איזון שיורי כתוצאה מהחלפת המיסב. למיסבים החדשים יש פיזור מסה שונה במקצת מזה של הישן, והציר שהורכב מחדש לא היה מאוזן עוד למצבו המקורי.
הצבנו את ה-Balanset-1A על בית הציר, הפעלנו את ה-FFT ב-24,000 סל"ד, ואישרנו שיא נקי של 1× סל"ד - חוסר איזון בסיסי. רעידות ראשוניות: 4.2 מ"מ/שנייה על המיסב הקדמי. עבור ציר במהירות זו, היעד הוא מתחת ל-0.5 מ"מ/שנייה (G 1.0).
ריצת ניסיון אחת, תיקון אחד - בורג סט 3.8 גרם המותקן בזווית של 194° בחור איזון אף הציר. זמן הליך כולל: 55 דקות כולל התקנה.
מרכז HSC 5 צירים - ציר הנעה ישירה 24,000 סל"ד
עיבוד שבבי של אלומיניום בתחום התעופה והאוירונולוגיה. עלייה חדה ברעידות לאחר החלפת מיסבים מתוכננת. מבחן הקבלה של יצרן המכונה עבר בהצלחה, אך גימור פני השטח וחיי הכלי נפגעו.
לאחר התיקון, גימור פני השטח חזר ל-Ra של 0.38 מיקרון. אורך חיי הכלי חזר ל-50+ דקות. כעת הסדנה מודדת את רעידות הציר לאחר כל טיפול במסב - בדיקה של 55 דקות המונעת שבועות של ייצור פגום.
כאשר איזון לא מתקן את הרטט
ביצעת את ההליך, התקנת את התיקון, והרטט עדיין גבוה. לפני שאתה מניח שהמכשיר שגוי, בדוק את ארבעת החוסמים הנפוצים הבאים:
1. תהודה מבנית. אם מהירות הפעולה של הציר תואמת את התדר הטבעי של מבנה המכונה, הרטט מתגבר ללא קשר לאיכות האיזון. בדיקה: בצעו עלייה איטית מסל"ד נמוך למהירות פעולה תוך כדי רישום רטט. אם אתם רואים עלייה חדה בסל"ד מסוים שיורדת מעל ומתחתיו, זוהי תהודה. התיקון אינו איזון - אלא שינוי מהירות הפעולה ב-5–10%, הקשחת המבנה או הוספת ריכוך.
2. בעיות עם מוט גרירה / קפיץ בלוויל. אם קפיצי הבלוויל שמצמידים את מחזיק הכלי עייפים או שבורים, הכלי אינו יושב בצורה קשיחה בתוך החיבור. זה יוצר חוסר איזון "צף" - הוא משתנה בכל פעם שמשחררים ומהדקים מחדש. הרטט משתנה באופן אקראי בין סיבובים. שום כמות של איזון לא יכולה לפצות על התאמה מכנית שאינה ניתנת לחזרה.
3. זיהום התחדדות. שבבים, שאריות נוזל קירור או מיקרו-קוצים בזווית הציר מונעים ממחזיק הכלי להתיישב במלואו. התוצאה: סיבוב גבוה ורעידות המשתנות עם כל החלפת כלי. נקו את הזווית בעזרת מגב זווית ובדקו עם כחול פרוסי (דפוס המגע צריך להיות >80% מסביב להיקף).
4. שגיאת מוסכמה של פתח המפתח. בעת איזון ציר המונע דרך מפתח (מכונות ישנות יותר, צירים המונעים על ידי רצועה), יש לפעול לפי מוסכמת חצי המפתח: הרוטור מאוזן בהנחה שהוא נושא חצי מהפתח, והחלק המחבר (גלגלת, צימוד) נושא את החצי השני. אם צד אחד מניח מפתח מלא והשני מניח שאין מפתח, המכלול המשולב יהיה לא מאוזן.
הפעל את מבחן החוף: אפשרו לציר להאט באופן טבעי ממהירות הפעולה תוך כדי רישום רעידות לעומת סל"ד. אם הרעידות יורדות בצורה חלקה עם המהירות → חוסר איזון (מועמד טוב לאיזון). אם הרעידות עולות בסל"ד מסוים במהלך ההאטה → תהודה. אם הרעידות אינן יציבות ואינן ניתנות לחזרה → בעיית רפיון מכני או הידוק. ה-Balanset-1A רושם נתוני ריחוף אוטומטית.
ציוד: מפרט Balanset-1A
ההליך לעיל משתמש ב- Balanset-1A מערכת איזון ניידת. מפרטים רלוונטיים לעבודת ציר:
הערכה כוללת שני מדי תאוצה, טכומטר לייזר, סרט מחזיר אור, תושבות מגנטיות, תוכנה ב-USB ונרתיק נשיאה. ללא מנויים. ללא דמי רישיון חוזרים.
רעידות בציר גורמות לכם לגימור פני השטח ולאורך חיי הכלי?
Balanset-1A מכסה כל ציר CNC מ-100 עד 100,000 סל"ד. מכשיר אחד. ללא חיובים חוזרים. אחריות לשנתיים.
שאלות נפוצות
סיימת לנחש - מוכנים למדוד?
Balanset-1A. מכשיר אחד לכל ציר - מכרסמת CNC ועד למטחנה מדויקת. משלוח לכל העולם באמצעות DHL. ללא מנויים.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 
0 תגובות