CNC orsókiegyensúlyozás és szerszámtartó kiegyensúlyozás
Gépész referenciaanyag a helyszíni orsókiegyensúlyozáshoz és a szerszámtartó korrekciójához – attól az ellenőrzéstől kezdve, hogy a kiegyensúlyozatlanság valóban a probléma-e, egészen az eredmény ISO-céloknak való megfelelésének ellenőrzéséig. Lefedi a maró-, esztergály- és köszörűorsókat.
A kiegyensúlyozatlan orsó valódi költsége
Egy 12 000 fordulat/perc sebességgel forgó orsó másodpercenként 200 fordulatot tesz meg. Ha a tömegközéppont mindössze 5 mikronnal el van tolva a forgástengelytől, a keletkező centrifugális erő másodpercenként 200-szor éri a csapágyakat – és ez az erő a sebesség négyzetével növekszik. Duplázd meg a fordulatszámot, négyszeresedj meg az erő. Ez nem metafora; ez a fizika, amely minden CNC gép minden orsóját irányítja.
A hatások gyorsan és mérhető módon jelentkeznek:
Hullámosság, rezgésnyomok, fazettásodás. Azok az alkatrészek, amelyeknek Ra 0,4 µm-esnek kellene lenniük, Ra 0,6 µm-es vagy rosszabb értéket mutatnak.
A rezgés mikrokorróziót okoz a keményfém éleken. Azoknak a szerszámoknak, amelyeknek 60 percig kellene kitartaniuk, 20–30 percig kell kitartaniuk.
Precíziós ferde érintkezőkészletek (P4/P2 osztály) + munkadíj + 1–4 hét gépleállás.
Az orsócsapágyak a legdrágább áldozatok. Egy tipikus precíziós duplex vagy triplex csapágykészlet egy 12 000+ fordulat/perc fordulatú orsóhoz csak az alkatrészekért 2000–6000 euróba kerül. Ehhez jön még a munkadíj, a beállítás, a bejáratás és a gép állásideje – az összeg gyakran eléri a 8000–25 000 eurót. A csapágyak pedig nem a túlterhelés, hanem az egyensúlyhiány okozta ciklikus ütésterhelés miatt romlanak el. Minden fordulat, minden ütés, a gép minden órája.
A legdrágább következmény nem a csapágy, hanem a selejt. Egy olyan orsó, amely 0,5 mm/s-mal az elfogadható rezgés felett forog, olyan alkatrészeket hozhat létre, amelyek jól néznek ki, de a méretellenőrzéseken nem mennek keresztül. Ha 200 alkatrész után veszed észre a problémát 20 helyett, akkor tízszer több anyagot és megmunkálási időt pazarolsz el.
ISO egyensúlyi fokozatok: Milyen célt kell elérni
Mielőtt kiegyensúlyozót vásárolna, határozza meg, hogy mit jelent a "kiegyensúlyozott" az orsója esetében. A válasz a sebességtől, a csapágyosztálytól és a megmunkálandó anyagtól függ.
Kiegyensúlyozottsági fokozatok (ISO 1940-1 / ISO 21940-11)
A kiegyensúlyozottság minőségét G fokozattal (mm/s) fejezzük ki – ez a tömegközéppont maradék elmozdulásának megengedett sebessége üzemi sebességnél. Alacsonyabb G = szűkebb tűréshatár = kisebb rezgés.
| Fokozat | Alkalmazás | Tipikus CNC felhasználás |
|---|---|---|
| G 6.3 | Általános ipari tengelyek, szíjtárcsák, szivattyúk | Ritkán elegendő orsókhoz – csak alacsony fordulatszámon marginális |
| G 2.5 | Villanymotorok, standard géporsók | A legtöbb CNC maró- és esztergálóközpont 12 000 fordulat/perc alatti fordulatszámmal |
| G 1.0 | Precíziós rotorok, nagy sebességű gépek | HSC maróorsók 12 000 ford/perc felett, precíziós esztergák |
| G 0.4 | Ultraprecíziós rotorok | Köszörűorsók, koordináta-fúrók, ultragyors megmunkálás |
Tolerancia számítása
A megengedett maradék kiegyensúlyozatlanságot (U_{\mathrm{per}}\) (g·mm-ben) a rotor tömegéből és az üzemi sebességből számítjuk ki:
Példa: Egy 20 kg-os orsó 10 000 fordulat/perc fordulatszámon, G 2,5 minőség:
\(U_{\mathrm{per}}\) = 9549 × 2,5 × 20 / 10 000 = 47,7 g·mm
Ez 100 mm-es sugarú körben 0,48 g-nak felel meg – kevesebb, mint fél gramm.
G 1.0-nál ugyanaz az orsó visszaesik 19,1 g·mm — körülbelül 0,2 g 100 mm-en. 24 000 fordulat/percnél a tűréshatár még négyszer szigorúbb.
15 000 ford/perc feletti orsók esetén a számok nagyon kicsik lesznek. Egy 5 kg-os szerszámtartó 20 000 ford/perc fordulatszámon és G 2,5 tűréshatárral rendelkezik, ami éppen ... 5,97 g·mm — egy fémdarab. Ezért van szükség a nagysebességű megmunkáláshoz mindkét orsóhoz és a szerszámtartó kiegyensúlyozása külön lépésekben történik.
Helyszíni orsókiegyensúlyozás – lépésről lépésre
Az "in-situ" jelentése „a helyén” – az orsó a gépben marad, saját csapágyai között forog. Ez a CNC-orsók standard módszere, mivel mindent rögzít, ami befolyásolja a rezgést: a hajtást, a csapágyakat, a befogást, a hőállapotot és a tényleges üzemi sebességet. A műhelyben kiegyensúlyozott orsók, amelyeket a kiegyensúlyozó gép csapágyain mérnek, gyakran rezegnek az újratelepítés után, mivel a körülmények eltérőek.
Felszerelés: Balanset-1A hordozható kiegyensúlyozó, laptop, gyorsulásmérő, lézeres fordulatszámmérő, próbasúlyok, korrekciós súlyok vagy állítócsavarok, mérőóra (ütés ellenőrzéséhez).
Előzetes ellenőrzés: Valóban egyensúlyhiányról van szó?
Kiegyensúlyozás előtt győződjön meg arról, hogy az egyensúlyhiány a domináns rezgésforrás. Két gyors ellenőrzés:
Kifutás ellenőrzése. Szereljen fel egy mérőórát az orsó kúpjára, és forgassa el kézzel. A kúp ütésének a gépgyártó specifikációján belül kell lennie – jellemzően < 0,002 mm HSK esetén, < 0,005 mm BT/CAT esetén. Ha az ütés a specifikáción kívül esik, a kúp sérült vagy szennyezett. Először tisztítsa meg.
FFT spektrum. Járassa az orsót üzemi fordulatszámon, és rögzítse a rezgési spektrumot a Balanset-1A készülékkel. Domináns csúcs 1× RPM-nél = kiegyensúlyozatlanság. Erős energia 2× RPM-nél = eltérés a tengelyirányban. Csapágyhiba-frekvenciákon (BPFO, BPFI) megjelenő csúcsok = csapágykárosodás. A kiegyensúlyozás csak az 1× komponenst javítja ki. Ha más domináns frekvenciákat is lát, először azokat kezelje.
Szerelje be az érzékelőt és a fordulatszámmérőt
Szerelje fel a gyorsulásmérőt az orsóházra a lehető legközelebb az első csapágyhoz. Használjon mágneses rögzítést (ajánlott) vagy csapos rögzítést nem mágneses házakhoz. Az érzékelőt mereven kell csatlakoztatni – bármilyen lazaság mérési hibát okoz.
Ragasszon fényvisszaverő szalagot egy forgó felületre, amely látható a lézeres fordulatszámmérő számára. CNC orsókon gyakran a szerszámtartó pereme vagy a vonórúd vége működik. Helyezze a fordulatszámmérőt a mágneses állványára, tiszta rálátással. Folytatás előtt ellenőrizze a stabil fordulatszám-kijelzést.
Csatlakoztasd mindkettőt a Balanset-1A egységhez, az USB-t a laptophoz, és indítsd el a szoftvert.
Hárommenetes kiegyensúlyozás: kezdeti → próba → korrekció
1. futtatás – Alapvonal. Járassa az orsót üzemi fordulatszámon (vagy azon a fordulatszámon, amelyen a rezgés a legnagyobb). Jegyezze fel a rezgés amplitúdóját és fázisát. Ez az "előtte" érték.
2. futtatás – Próbasúly. Állítsa le az orsót. Szereljen fel egy ismert próbasúlyt egy könnyen hozzáférhető helyre – egy menetes kiegyensúlyozó furatba az orsó peremén, vagy egy mágneses súlyt egy kiegyensúlyozó tengelyre. Indítsa el az orsót, rögzítse az új rezgésvektort. Az amplitúdónak vagy a fázisnak legalább 20–30%-val kell megváltoznia az alapértékhez képest. Ha nem, növelje a próbasúlyt, vagy helyezze át nagyobb sugárra.
Számítás. A Balanset-1A szoftver a két adatpontból kiszámítja a korrekciós tömeget és szöget. Eredmény példa: ""14,2 g 237°-on"" — ami azt jelenti, hogy 14,2 gramm korrekcióra van szükség a próbasúly pozíciójától 237°-os szögben, a forgás irányában.
Alkalmazza a korrekciót és ellenőrizze
Távolítsa el a próbasúlyt. A kiszámított korrekciót az alábbi módszerek egyikével alkalmazza:
Csavarok beállítása — leggyakoribb CNC orsóknál, amelyeknek külön kiegyensúlyozó furatai vannak a peremben vagy az orrgyűrűben. Csavarja be a kalibrált tömegeket a kiszámított szögben.
Kiegyensúlyozó gyűrűk — két excentrikus gyűrű, amelyek egymásnak csúsznak. Egymáshoz képesti forgatásuk egy nettó korrekciós vektort hoz létre. Gyakori a köszörűorsókon és a kiegyensúlyozó tengelyeken.
Anyageltávolítás — fém kifúrása a nehéz helyen. Visszafordíthatatlan, de pontos. Akkor használják, ha az orsó nem rendelkezik kiegyensúlyozó lehetőségekkel.
3. futtatás – Ellenőrzés. Indítsa el az orsót, mérje meg a maradék rezgést. Egy szabványos CNC maróorsó esetén 12 000 ford/perc fordulatszámon a célérték az alábbiakban található. 0,5 mm/s. Precíziós csiszoláshoz, alább 0,1 mm/s. Ha az eredmény a célérték felett van, a szoftver javaslatot tesz egy trimmelés korrekciójára – egy kis plusz súly hozzáadására a finomhangoláshoz.
Marás, esztergálás és köszörülés: Orsóspecifikus megjegyzések
A próbasúlyozási módszer minden orsótípusnál azonos. Ami változik, az a hozzáférés, a korrekciós módszer és a célzott kiegyensúlyozási fokozat.
Maróorsók
Magas fordulatszám, változó forgácsolási terhelések. Sok orsó beépített kiegyensúlyozó furatokkal rendelkezik az orrkarimában. 15 000 fordulat/perc felett a centrifugális terhelés alatti kúptágulás befolyásolja a szerszámfekvést – a HSK csatlakozófelületek a kettős érintkezés (kúp + felület) miatt felülmúlják a BT/CAT csatlakozókat. A szerszámozás gyakran a kiegyensúlyozatlanság domináns forrása.
Esztergaorsók
Komplexitás: a tokmány. A mozgó pofás nehéz tokmányok változó kiegyensúlyozatlanságot hoznak létre a pofa helyzetétől és a munkadarab szorítóerejétől függően. Egyensúlyozza ki az orsót a beépített tokmánnyal. Sok tokmányon vannak kiegyensúlyozó furatok – használja azokat. A többtengelyes esztergák mellékorsóihoz nehezebb hozzáférni; tervezze meg előre az érzékelő elhelyezését.
Csiszolóorsók
A legszűkebb tűrések. A köszörűkorongok kopás közben változtatják az egyensúlyukat. Sok köszörűgép automatikus kiegyensúlyozó fejeket használ – excentrikus tömegeket az orsó belsejében, amelyek folyamatosan kompenzálnak. Ha a gépen nincs automatikus kiegyensúlyozó, használjon gyűrű alakú horonyban lévő csúszó súlyokkal ellátott korongkarimákat, vagy korrigálja a helyzetet a Balanset-1A-val és fix súlyokkal.
Szerszámtartó kiegyensúlyozása
8000 fordulat/perc felett a szerszámtartó válik az elsődleges kiegyensúlyozatlansági forrássá. Az orsó tökéletesen kiegyensúlyozott lehet, és a rezgés továbbra is elfogadhatatlan lesz, ha a szerszámösszeállítás nem felel meg a specifikációnak. 20 000+ fordulat/perc felett ez nem javaslat – ez a helyzet fizikája.
Honnan ered a szerszámtartó kiegyensúlyozatlansága?
Aszimmetrikus kialakítás. A Weldon síkfelületek, az oldalra rögzítő csavarok, a reteszhornyok és a forgácstörő geometriák mind inherens tömegaszimmetriát hoznak létre. Az oldalra rögzítő csavarral ellátott Weldon befogó mérhetően kiegyensúlyozatlan kialakítású – soha nem szánták 5000 ford/perc feletti sebességre.
Gyártási excentricitás. A kúptengely és a furattengely soha nem tökéletesen koncentrikus. A furattengely sem tökéletesen koncentrikus a szerszámszárral. Minden egyes illesztési pont ütést és tömegeltolást eredményez.
Szorítóhüvely és anya. Az ER szorítóhüvelyek gyakran excentricitást hordoznak magukban a menetből. Nagy sebességnél maga az anya rezgésforrássá válik. HSC munkákhoz precíziósan köszörült, kiegyensúlyozott anyákat használjon.
A vágószerszám. Az egyélű marók, az aszimmetrikus lapkaszerkezetek és az excentrikus geometriájú szerszámok olyan kiegyensúlyozatlanságot okoznak, amelyet semmilyen tartókorrekció nem tud kiküszöbölni. Ezeknek a szerszámoknak a gyakorlati fordulatszám-plafonja a saját tömegeloszlásuk által szabályozott.
Kiegyensúlyozási módszerek
Kiegyensúlyozó csavarok
Különböző tömegű kalibrált csavarok, amelyek a tartó testében erre a célra kialakított furatokba vannak menetelve. A leggyakoribb módszer. Rugalmas – ugyanazon tartóban különböző szerszámokhoz újraegyensúlyozható. A legtöbb HSC befogó előre fúrt kiegyensúlyozó furatokkal rendelkezik.
Excentrikus kiegyensúlyozó gyűrűk
Két gyűrű excentrikus tömeggel. Egymáshoz képesti forgatásuk nettó korrekciós vektort hoz létre bármilyen irányban. Gyors beállítás, nincs fémleválasztás. Gyakori a szorítóhüvelyes tokmányokon és a moduláris szerszámrendszereken.
Anyageltávolítás (fúrás)
Visszafordíthatatlan – fúrja ki a tömeget a nehéz ponton. Precíz és állandó. Csak egyetlen szerszámhoz tartozó befogóknál praktikus. Nem alkalmas gyakori szerszámcserék esetén.
Zsugorkötésű befogók
Természetesen szimmetrikus – a tartó egy tömör henger befogó mechanizmusok nélkül. Általában minimális korrekciót igényel. A legjobb választás 20 000 ford/perc feletti nagy sebességű vágáshoz kiegyensúlyozott szerszámokkal kombinálva.
1. lépés: Egyensúlyozza ki a csupasz orsót a helyszínen (Balanset-1A). 2. lépés: Egyensúlyozza ki az egyes szerszámtartókat + szerszámegységeket egy függőleges kiegyensúlyozó gépen. 3. lépés: Miután a kiegyensúlyozott szerelvényt behelyezte az orsóba, ellenőrizze a végső rezgést a helyszínen. Ha mindkettő külön-külön is a specifikáción belül van, az összesített eredmény szinte mindig a specifikáción belül van.
Terepi jelentés: HSC maróorsó 24 000 ford/perc fordulatszámon
Egy nyugat-európai repülőgépipari alvállalkozó alumínium szerkezeti alkatrészeket forgácsolt meg egy 5 tengelyes HSC központon – egy 24 000 fordulat/perc fordulatszámú közvetlen hajtású orsóval felszerelt gépen. Egy ütemezett csapágycsere után az orsó átment a gépgyártó átvételi tesztjén, de a műhely két dolgot vett észre: a kritikus felületek felületi minősége Ra 0,4-ről Ra 0,7 µm-re romlott, és a keményfém marók a szokásos 55 helyett 25 percig bírták.
A gépgyártó szervizcsapata ellenőrizte az illesztést és a csapágy-előfeszítést – mindkettőt a specifikációnak megfelelően. A probléma a csapágycsere utáni maradék kiegyensúlyozatlanság volt. Az új csapágyak tömegeloszlása kissé eltér a régi készletétől, és az összeszerelt orsó már nem volt az eredeti állapotához igazodva kiegyensúlyozva.
Beállítottuk a Balanset-1A rezgéscsillapítót az orsóházra, 24 000 fordulat/perc fordulatszámon lefuttattuk az FFT-t, és tiszta, 1× fordulat/perc csúcsértéket igazoltunk – tankönyvi kiegyensúlyozatlanságot. Kezdeti rezgés: 4,2 mm/s az első csapágyon. Egy ilyen fordulatszámú orsónál a célérték 0,5 mm/s (G 1,0) alatt van.
Egy próbaüzem, egy korrekció – egy 3,8 g-os rögzítőcsavar 194°-os szögben az orsóorr kiegyensúlyozó furatába beszerelve. Teljes eljárásidő: 55 perc, a beállítással együtt.
5 tengelyes HSC központ — 24 000 ford/perc közvetlen hajtású orsó
Repülőgépipari alumínium megmunkálás. Rezgéscsúcs az ütemezett csapágycsere után. A gépgyártó átvételi tesztje sikeres volt, de a felületminőség és a szerszám élettartama romlott.
A korrekció után a felületi minőség visszaállt Ra 0,38 µm-re. A szerszám élettartama több mint 50 percre nőtt. A műhely most minden csapágyszervizelés után méri az orsó rezgését – ez egy 55 perces ellenőrzés, amely megakadályozza a hetekig tartó romló termelést.
Amikor a kiegyensúlyozás nem szünteti meg a rezgést
Követte az eljárást, telepítette a korrekciót, és a rezgés továbbra is magas. Mielőtt feltételezné, hogy a műszer hibás, ellenőrizze ezt a négy gyakori akadályt:
1. Szerkezeti rezonancia. Ha az orsó üzemi sebessége egybeesik a gépszerkezet természetes frekvenciájával, a rezgés felerősödik a kiegyensúlyozás minőségétől függetlenül. Teszt: végezzen lassú felpörgést alacsony fordulatszámról üzemi fordulatszámra, miközben rögzíti a rezgést. Ha egy adott fordulatszámnál éles kiugrást lát, amely felette és alatta is csökken, az rezonancia. A megoldás nem a kiegyensúlyozás – vagy az üzemi sebesség 5–10%-vel történő megváltoztatása, a szerkezet merevítése, vagy csillapítás hozzáadása.
2. Vonórúd/Belleville-rugó problémák. Ha a szerszámtartót rögzítő Belleville-rugók elfáradnak vagy eltörnek, a szerszám nem illeszkedik mereven a kúpba. Ez "lebegő" kiegyensúlyozatlanságot hoz létre – minden alkalommal elmozdul, amikor kioldják és újra befogják. A rezgés véletlenszerűen változik a futtatások között. Semmilyen kiegyensúlyozás nem tudja kompenzálni a megismételhetetlen mechanikai illeszkedést.
3. Kúpos szennyeződés. A forgácsok, hűtőfolyadék-maradványok vagy mikrosorják az orsó kúpjában megakadályozzák a szerszámtartó teljes illeszkedését. Az eredmény: nagy ütés és rezgés, amely minden szerszámcserével változik. Tisztítsa meg a kúpot kúplehúzóval, és ellenőrizze poroszkékkel (az érintkezési mintázatnak >80%-nek kell lennie a kerület mentén).
4. Reteszhorony-konvenció hiba. Egy retesz által meghajtott orsó (régebbi gépek, szíjhajtású orsók) kiegyensúlyozásakor a fél retesz konvenciót kell követni: a rotor akkor van kiegyensúlyozva, ha feltételezzük, hogy a reteszhorony felét hordozza, az illeszkedő alkatrész (szíjtárcsa, tengelykapcsoló) pedig a másik felét. Ha az egyik oldal teljes reteszelést, a másik pedig retesz nélküli orsót feltételez, akkor az együttes kiegyensúlyozatlansága fennáll.
Futtassa a kigurulási teszt: Hagyja, hogy az orsó természetesen lassuljon le az üzemi sebességről, miközben rögzíti a rezgést a fordulatszám függvényében. Ha a rezgés simán csökken a sebességgel → kiegyensúlyozatlanság (jó jelölt a kiegyensúlyozásra). Ha a rezgés egy bizonyos fordulatszámon megugrik lassítás közben → rezonancia. Ha a rezgés szabálytalan és nem megismételhető → mechanikai lazaság vagy befogási probléma. A Balanset-1A automatikusan rögzíti a lefutási adatokat.
Felszerelés: Balanset-1A specifikációk
A fenti eljárás a Balanset-1A Hordozható kiegyensúlyozó rendszer. Orsómunkához kapcsolódó specifikációk:
A készlet tartalmaz két gyorsulásmérőt, lézeres fordulatszámmérőt, fényvisszaverő szalagot, mágneses tartókat, USB-n tárolt szoftvert és hordtáskát. Nincs előfizetés. Nincsenek rendszeres licencdíjak.
Az orsó rezgése rontja a felületminőséget és a szerszám élettartamát?
A Balanset-1A minden CNC orsót lefed 100 és 100 000 fordulat/perc között. Egyetlen eszköz. Nincsenek ismétlődő díjak. 2 év garancia.
Gyakran ismételt kérdések
Feladta a találgatást – készen áll a mérésre?
Balanset-1A. Egyetlen eszköz minden orsóhoz – CNC marógéptől precíziós köszörűig. Szállítás világszerte DHL-lel. Nincs előfizetés.
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 hozzászólás