Принцип работы шпиндельного инструмента – ослабление и зажим в обрабатывающих центрах с ЧПУ_Новости отрасли_Новости_Qingdao Taizheng Precision Machinery Co., Ltd.

Принцип работы шпиндельного инструмента – ослабление и зажим в обрабатывающих центрах с ЧПУ

Аннотация: В статье подробно рассмотрена основная конструкция и принцип работы шпиндельного механизма ослабления и зажима инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ, включая состав различных компонентов, рабочий процесс и ключевые параметры. Он направлен на глубокий анализ внутреннего механизма этой важной функции, предоставление теоретических справок для соответствующего технического персонала, помощь им лучше понимать и обслуживать систему шпинделей обрабатывающих центров с ЧПУ, а также обеспечивать высокую эффективность и точность процесса обработки.

I. Введение

Функция ослабления и зажима инструмента шпинделя в обрабатывающих центрах является важной основой для обрабатывающих центров с ЧПУ для достижения автоматизированной обработки. Хотя между разными моделями существуют определенные различия в его структуре и принципе работы, базовая структура одинакова. Углубленное исследование принципа его работы имеет большое значение для повышения производительности обрабатывающих центров, обеспечения качества обработки и оптимизации обслуживания оборудования.

II. Базовая структура

Механизм ослабления и зажима инструмента шпинделя в обрабатывающих центрах с ЧПУ в основном состоит из следующих компонентов:

Тяговая шпилька: установлена на хвостовой части конического хвостовика инструмента и является ключевым соединительным компонентом тяги для затягивания инструмента. Он взаимодействует со стальными шариками в головке тяги, обеспечивая позиционирование и зажим инструмента.
Тяговый стержень: Благодаря взаимодействию со стержнем через стальные шарики он передает растягивающие и осевые силы, реализуя зажимные и ослабляющие действия инструмента. Его движение контролируется поршнем и пружинами.
Шкив: обычно служит промежуточным компонентом для передачи мощности, в механизме ослабления и зажима инструмента шпинделя он может участвовать в звеньях передачи, которые приводят в движение соответствующие компоненты. Например, он может быть подключен к гидравлической системе или другим приводным устройствам для приведения в движение таких компонентов, как поршень.
Тарельчатая пружина: состоит из нескольких пар пружинных пластин и является ключевым компонентом для создания силы натяжения инструмента. Его мощная сила упругости может гарантировать, что инструмент стабильно фиксируется внутри конического отверстия шпинделя во время процесса обработки, гарантируя точность обработки.
Стопорная гайка: используется для фиксации таких компонентов, как тарельчатая пружина, чтобы предотвратить их ослабление во время рабочего процесса и обеспечить стабильность и надежность всего механизма ослабления и зажима инструмента.
Регулировочная прокладка: путем шлифования регулировочной прокладки можно точно контролировать состояние контакта между тягой и тяговой шпилькой в конце хода поршня, обеспечивая плавное ослабление и затягивание инструмента. Он играет решающую роль в точной регулировке всего механизма ослабления и зажима инструмента.
Винтовая пружина: играет роль в процессе ослабления инструмента и способствует движению поршня. Например, когда поршень движется вниз, подталкивая тягу и ослабляя инструмент, винтовая пружина создает определенную упругую силу, обеспечивающую плавность и надежность действия.
Поршень: это силовой компонент механизма ослабления и зажима инструмента. Под действием гидравлического давления он перемещается вверх и вниз, а затем приводит в движение тягу, выполняя зажимные и ослабляющие действия инструмента. Точный контроль хода и усилия имеет решающее значение для всего процесса ослабления и зажима инструмента.
Концевые выключатели 9 и 10: используются соответственно для подачи сигналов на зажим и ослабление инструмента. Эти сигналы передаются обратно в систему ЧПУ, чтобы система могла точно контролировать процесс обработки, обеспечивать скоординированный ход каждого процесса и избегать несчастных случаев при обработке, вызванных неправильной оценкой состояния зажима инструмента.
Шкив: Подобно шкиву, упомянутому в пункте 3 выше, он вместе участвует в системе передачи, обеспечивая стабильную передачу мощности и позволяя всем компонентам механизма ослабления и зажима инструмента работать совместно в соответствии с заранее определенной программой.
Торцевая крышка: играет роль защиты и герметизации внутренней структуры шпинделя, предотвращая попадание загрязнений, таких как пыль и стружка, внутрь шпинделя и влияя на нормальную работу механизма ослабления и зажима инструмента. В то же время он также обеспечивает относительно стабильную рабочую среду для внутренних компонентов.
Регулировочный винт: его можно использовать для точной регулировки положения или зазоров некоторых компонентов, чтобы дополнительно оптимизировать работу механизма ослабления и зажима инструмента и обеспечить поддержание высокоточного рабочего состояния во время длительного использования.

III. Принцип работы

(I) Процесс зажима инструмента

Когда обрабатывающий центр находится в нормальном состоянии обработки, давление гидравлического масла на верхнем конце поршня 8 отсутствует. В это время винтовая пружина 7 находится в естественно растянутом состоянии, и ее упругая сила заставляет поршень 8 двигаться вверх в определенное положение. Между тем, Бельвильская весна 4 также играет свою роль. Благодаря своим упругим характеристикам тарельчатая пружина 4 подталкивает тягу 2 к перемещению вверх, так что 4 стальных шарика в головке тяги 2 входят в кольцевой паз на хвостовой части тяги 1 хвостовика инструмента. При заделке стальных шариков натяжное усилие тарельчатой пружины 4 передается на тягу 1 через тягу 2 и стальные шарики, тем самым плотно удерживая хвостовик инструмента. и обеспечение точного позиционирования и надежного зажима инструмента внутри конического отверстия шпинделя. Этот метод зажима использует мощную потенциальную энергию упругости тарельчатой пружины и может обеспечить достаточную силу натяжения, чтобы гарантировать, что инструмент не ослабнет под действием высокоскоростного вращения и сил резания, гарантируя точность и стабильность обработки.

(II) Процесс ослабления инструмента

При необходимости смены инструмента срабатывает гидросистема, и гидравлическое масло поступает в нижний конец поршня 8, создавая тягу вверх. Под действием гидравлической тяги поршень 8 преодолевает силу упругости винтовой пружины 7 и начинает двигаться вниз. Движение поршня 8 вниз подталкивает тягу 2 к синхронному перемещению вниз. При движении тяги 2 вниз стальные шарики выходят из зацепления с кольцевой канавкой на хвостовой части тяги 1 хвостовика инструмента и входят в кольцевую канавку в верхней части заднего конического отверстия шпинделя. В это время стальные шарики больше не оказывают сдерживающего воздействия на тягу 1, и инструмент ослабляется. Когда манипулятор вытягивает хвостовик инструмента из шпинделя, сжатый воздух будет выдуваться через центральные отверстия поршня и тяги для очистки таких загрязнений, как стружка и пыль, в коническом отверстии шпинделя, подготавливая его к следующей установке инструмента.

(III) Роль концевых выключателей

Концевые выключатели 9 и 10 играют решающую роль в обратной связи на протяжении всего процесса ослабления и зажима инструмента. Когда инструмент зафиксирован на месте, изменение положения соответствующих компонентов запускает концевой выключатель 9, и концевой выключатель 9 немедленно отправляет сигнал о зажиме инструмента в систему ЧПУ. После получения этого сигнала система ЧПУ подтверждает, что инструмент находится в стабильном состоянии зажима, и затем может начать последующие операции обработки, такие как вращение шпинделя и подача инструмента. Аналогичным образом, когда действие по ослаблению инструмента завершено, срабатывает концевой выключатель 10, и он отправляет сигнал ослабления инструмента в систему ЧПУ. В это время система ЧПУ может управлять манипулятором для выполнения операции смены инструмента, чтобы обеспечить автоматизацию и точность всего процесса смены инструмента.

(IV) Ключевые параметры и расчетные точки

Сила натяжения: обрабатывающий центр с ЧПУ использует в общей сложности 34 пары (68 штук) тарельчатых пружин, которые могут создавать мощное усилие натяжения. В обычных условиях усилие натяжения инструмента составляет 10 кН, а максимально оно может достигать 13 кН. Такая конструкция силы натяжения достаточна, чтобы справиться с различными силами резания и центробежными силами, действующими на инструмент во время процесса обработки, обеспечивая стабильную фиксацию инструмента внутри конического отверстия шпинделя, предотвращая смещение или падение инструмента во время процесса обработки и, таким образом, гарантируя точность обработки и качество поверхности.
Ход поршня: При смене инструмента ход поршня 8 составляет 12 мм. Во время этого 12-миллиметрового хода движение поршня делится на два этапа. Сначала, после продвижения поршня примерно на 4 мм, он начинает толкать тягу 2 в движение до тех пор, пока стальные шарики не войдут в кольцевую канавку Ф37 мм в верхней части конического отверстия шпинделя. В это время инструмент начинает расшатываться. Впоследствии тяга продолжает опускаться до тех пор, пока поверхность «а» тяги не коснется верхней части тяги, полностью выталкивая инструмент из конического отверстия шпинделя, чтобы манипулятор мог плавно извлечь инструмент. Точно контролируя ход поршня, можно точно выполнять действия по ослаблению и зажиму инструмента, избегая таких проблем, как недостаточный или чрезмерный ход, которые могут привести к ослаблению зажима или невозможности ослабить инструмент.
Контактное напряжение и требования к материалам: поскольку 4 стальных шарика, коническая поверхность тягового штифта, поверхность отверстия шпинделя и отверстия, в которых расположены стальные шарики, испытывают значительные контактные напряжения во время рабочего процесса, к материалам и поверхностной твердости этих деталей предъявляются высокие требования. Чтобы обеспечить единообразие силы, действующей на стальные шарики, отверстия, в которых расположены 4 стальных шарика, должны строго следить за тем, чтобы они находились в одной плоскости. Обычно эти ключевые детали изготавливаются из высокопрочных, высокотвердых и износостойких материалов и подвергаются процессам точной механической обработки и термообработки для повышения твердости поверхности и износостойкости, гарантируя, что контактные поверхности различных компонентов могут сохранять хорошее рабочее состояние в течение длительного и частого использования, уменьшая износ и деформацию, а также продлевая срок службы механизма ослабления и зажима инструмента.

IV. Заключение

Базовая структура и принцип работы механизма ослабления и зажима инструмента шпинделя в обрабатывающих центрах с ЧПУ образуют сложную и сложную систему. Каждый компонент сотрудничает и тесно координирует свои действия друг с другом. Благодаря точному механическому проектированию и продуманным механическим конструкциям достигается быстрый и точный зажим и ослабление инструментов, что обеспечивает надежную гарантию эффективной и автоматизированной обработки на обрабатывающих центрах с ЧПУ. Глубокое понимание принципа его работы и ключевых технических моментов имеет большое значение для проектирования, производства, использования и обслуживания обрабатывающих центров с ЧПУ. В будущем, с постоянным развитием технологии обработки с ЧПУ, механизм ослабления и зажима инструмента шпинделя также будет постоянно оптимизироваться и улучшаться, обеспечивая более высокую точность, более высокую скорость и более надежную работу, чтобы удовлетворить растущие потребности высокотехнологичной обрабатывающей промышленности.