Objašnjen je princip rada velike-mašine za piling bez centra i uticaj koaksijalnosti svake komponente na kvalitet obrade. Na osnovu strukture opreme i proizvodne prakse date su metode detekcije i podešavanja koaksijalnosti velike-mašine za ljuštenje bez centra i odgovarajućih alata i pribora.
Mašina za ljuštenje bez centra, poznata i kao strug bez centra, osnovna je oprema za preciznu proizvodnju dugog okruglog svijetlog čelika [1]. Koristi-brzi rotirajući alat za rezanje i ljuštenje površinskog materijala ultra-čeličnih šipki, koji je efikasniji od običnih strugova u uklanjanju oksidnog kamenca i sloja hrđe na površini čelika, čime se poboljšava izgled i kvalitet površine gotovog čelika. Trenutno, prečnik obrade velikog -strug bez centra može doseći 500 mm, stepen tolerancije prečnika može doseći IT9, vrijednost hrapavosti površine Ra je 1,6-3,2 μm, a vrijednost hrapavosti površine Ra nakon poliranja može doseći 0,8 μm.
Glavne komponente mašine za ljuštenje bez centra uključuju: uređaj za stezanje, uređaj za ulaznu vođicu, rotirajuću glavu rezača, uređaj za izlaznu vođicu i kolica za pražnjenje. Koaksijalnost gornjih 5 komponenti (u daljem tekstu "koaksijalnost od pet- centara") je najvažniji indikator preciznosti mašine za piling bez centra. Koaksijalnost pet centara direktno utiče na kvalitet površine proizvoda; prekoračenje ove tolerancije će dovesti do raznih defekata na površini radnog komada.
Otkrivanje i podešavanje koaksijalnosti pet centara je prilično teško. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] i drugi proučavali su korištenje vlastite strukture opreme kao mjerilo za podešavanje tačnosti svake komponente posebno, ali malo je diskusije o jedinstvenom prilagođavanju koaksijalnosti pet centara. Metoda podešavanja koaksijalnosti koju su dali Dou Weitao et al.[4] primjenjiv je na male-mašine za ljuštenje bez jezgra, ali za velike-mašine za ljuštenje bez jezgra, zbog veće veličine i težine dijelova, detekcija i podešavanje tačnosti su teži. Stoga je još uvijek potrebno proučiti operativnije šeme detekcije i podešavanja i napraviti odgovarajuće alate i uređaje.
Naša kompanija raspolaže sa dve mašine za piling bez jezgra i to američku HETRAN BT16 i Yantai Kejie WCS300S mašinu za piling bez jezgra. Maksimalne veličine gotovih proizvoda su φ400mm i φ305mm, respektivno. Naša kompanija je istražila i pokušala da se pozabavi uticajem greške koaksijalnosti sa pet-centara na kvalitet proizvoda i metodom podešavanja koaksijalnosti sa pet{7}}centra u velikim-mašinama za piling u praksi. Slijedi uvod koji koristi mašinu za piling bez centra BT16 kao primjer.
Slika 2 Princip rada i struktura opreme
Za razliku od principa rada rotacije radnog komada i aksijalnog pomaka alata pri obradi okruglih čeličnih šipki na konvencionalnom strugu, alat se rotira i radni komad se pomiče aksijalno kada radi mašina za ljuštenje bez centra. Kratak radni proces je da uređaj za stezanje stegne šipku i ubacuje je, glavna mašina obavlja obradu ljuštenja, uređaji za vođicu za ulaz i izlaz amortizuju vibracije, a zatim kolica za pražnjenje izvlače šipku [5].
Rezni dio glavne mašine BT16 je rotirajuća rezna glava postavljena na šuplje vreteno unutrašnjeg prečnika 600 mm (vidi sliku 1). Šuplje vreteno je ugrađeno u kutiju vretena i pokreće ga glavni motor da se okreće velikom brzinom. 4 do 8 alata koji su simetrično instalirani na glavi rezača, što rezultira visokom efikasnošću rezanja.
Slika Slika 1 Rotirajuća glava rezača
Aksijalno pomicanje obratka je završeno pomoću uređaja za stezanje (vidi sliku 2). Na steznom uređaju su postavljena dva para valjaka za uvlačenje. Stezanje valjaka pokreće hidraulični cilindar i zupčasti mehanizam. Rotaciju valjaka pokreće servo motor, a brzina pomaka je stabilna i podesiva.
Slika Slika 2: Stezni uređaj i kutija vretena
Uređaj za vođenje ulaza (vidi sliku 3) sastoji se od tri samocentrirajuće čeljusti povezane polužnim mehanizmom.
Slika Slika 3: Uređaj za vođenje ulaza
Uređaj za vođenje izlaza (vidi sliku 4) je instaliran unutar šupljeg vretena kutije vretena. To je samocentrirajući uređaj za stezanje sa četiri-čeljusti povezani-, sa bakarnim pločama ugrađenim u čeljusti za zaštitu površine gotovog obratka. Zbog dodatka mehaničkog uređaja za podešavanje za podešavanje koaksijalnosti njegove ose sa rotirajućom glavom rezača, struktura je složenija, ali struktura veze i funkcija koju postiže slični su ulaznoj vodilici. Neka oprema ima dva seta uređaja za vođenje izlaza, koji se nazivaju srednja vodilica i stražnja vodilica, respektivno, prema njihovoj udaljenosti od rotirajuće glave rezača, ili se zajedno nazivaju srednjim i stražnjim vodilicama.
Slika
Slika 4. Izlazni vodič
Funkcija uređaja za dovod i izlaz je da stegnu i podupru radni komad, obezbeđujući pouzdano vođenje, održavajući glatko aksijalno kretanje i sprečavajući vibracije i rotaciju.
Glavna komponenta kolica za pražnjenje je par nakovnja u obliku slova V-. Djelovanje stezanja gornjeg i donjeg nakovnja povezano je sa samocentrirajućim zupčanikom i mehanizmom zupčanika. Radni komad se steže neposredno prije nego što napusti valjke za uvlačenje, osiguravajući silu stezanja i aksijalnu silu uvlačenja.
Ukratko, koaksijalnost centara pet komponenti-uređaja za stezanje, rotacione glave rezača, uređaja za vođenje ulaza, uređaja za vođenje izlaza i kolica za pražnjenje{1}}mora se testirati i podesiti na određenu preciznost. U suprotnom, šipka će doživjeti trenutni pomak pri ulasku i izlasku iz uređaja za stezanje i vođenje. Čak i mali pomak će negativno utjecati na kvalitetu površine obratka.
Slika 3. Uticaj prekoračenja tolerancije peto-koaksijalnosti na tačnost obrade
Prekoračenje tolerancije koaksijalnosti od pet-centra će dovesti do defekata na površini radnog komada kao što su tragovi vibracija, stepenice, ekscentricitet okretanja, skupljanje repa obratka i replikacija greške.
3.1 Oznake vibracija
Oznake vibracija se obično pojavljuju na prednjem kraju obratka, kao što je prikazano na slici 5. Kako princip rada opreme kaže, kada radni komad prvi put počne s obradom i još nije ušao u opseg stezanja izlazne vodilice, drže ga dva para valjaka za uvlačenje i ulazni uređaj za vođenje na uređaju za stezanje, dok glava rezača vrši obradu ljuštenja. Ako je odstupanje koaksijalnosti dva para valjaka za uvlačenje i uređaja za vođenje ulaza veliko, radni komad je u pre-pozicioniranom stanju, njegova krutost se smanjuje i teži savijanju i deformaciji. Pod dejstvom sile rezanja, radni komad će vibrirati, formirajući tragove vibracija. S druge strane, prilikom preko-pozicioniranja, sile stezanja gornjih i donjih valjaka steznog uređaja su različite, što će uticati na stabilnost brzine dovoda i pogoršati stvaranje tragova vibracija.
Slika: Slika 5 Oznake vibracija se pojavljuju na površini radnog komada
3.2 Koraci
Koraci (vidi sliku 6) uglavnom se pojavljuju na oba kraja obratka. Koraci se pojavljuju na prednjem kraju obratka jer kada se radni komad povlači aksijalno, kada prednji kraj obratka dostigne položaj izlazne vodilice ili položaj stezanja kolica za pražnjenje, izlazna vodilica i kolica za pražnjenje će stegnuti radni komad. Kada izlazni uređaj za vođenje i kolica za pražnjenje nisu koaksijalni s rotirajućom glavom rezača, radni komad će doživjeti radijalni relativni pomak u odnosu na rezač, što će rezultirati korakom na odgovarajućoj poziciji na radnom komadu. Udaljenost od mjesta koraka do prednjeg kraja obratka jednaka je udaljenosti od uređaja za vođenje izlaza ili kolica za pražnjenje do rezača.
Korak se pojavljuje na stražnjem kraju obratka, što se događa kada se radni komad odvoji od valjaka za uvlačenje i ulaznog uređaja za vođenje. To je zbog toga što su valjci za ubacivanje i uređaj za vođenje ulaza koaksijalni s rotirajućom glavom rezača. Mehanizam je isti kao kada se na prednjem kraju obratka pojavi stepenica. Udaljenost od mjesta koraka do stražnjeg kraja obratka jednaka je udaljenosti od valjaka za uvlačenje ili ulaznog vodiča do rezača.
Slika Slika 6: Koraci se pojavljuju na površini obratka
3.3 Ekscentricitet okretanja
Glavni uzrok ekscentriciteta okretanja (vidi sliku 7) je veliko odstupanje između uređaja za vođenje ulaza i centra rotacije rotacijske glave rezača. To dovodi do toga da je centar obratka koaksijalan sa centrom rotacione glave rezača, što uzrokuje ekscentricitet, a jedna strana obima obratka nije obrađena. Ako su uređaj za stezanje i uređaj za vođenje ulaza također koaksijalni, ekscentricitet će biti dodatno pojačan. Stoga, bez uzimanja u obzir greške u ravnosti samog obratka, neusklađenost steznog uređaja, ulaznog vodiča i rotacijske glave rezača je glavni uzrok ekscentriciteta okretanja.
Slika Slika 7 Ekscentricitet okretanja
3.4 Skupljanje repa obratka
Skupljanje repa (vidi sliku 8) uzrokovano je velikim odstupanjem koaksijalnosti između uređaja za vođenje izlaza, kolica za pražnjenje i centra rotacije rotacijske glave rezača. Tokom ljuštenja, radni komad je podvrgnut kombinovanom dejstvu radijalne sile rezanja u smeru prečnika i sile stezanja uređaja za vođenje izlaza i kolica za pražnjenje. Kada se radni komad dovede do repa i sprema se napustiti alat, ravnoteža sila između ova tri se prekida. Samo uređaj za vođenje izlaza i kolica za pražnjenje primjenjuju silu stezanja na radni komad, uzrokujući radijalni pomak i rezultirajući skupljanjem repa.
Slika Slika 8 Skupljanje repa
3.5 Replikacija greške
Površina radnog komada se naizmjenično mijenja između svijetlih i hrapavih područja (vidi sliku 9). Crveni krug na slici 9 označava bakrenu prašinu koja pada kada bakarna ploča izlazne vodilice klizi u odnosu na radni komad. Pojava bakrene prašine ukazuje na to da je površina radnog komada relativno hrapava u ovom području. Ovaj nedostatak je uzrokovan značajnim spiralnim defektom kovanja na površini gredice prije ljuštenja (vidi sliku 10). Udaljenost između susjednih grubih područja na površini obrađenog obratka jednaka je "nagibu" spirale.
Teoretski, ovaj nedostatak se ne bi trebao pojaviti na površini gotovog obratka kada je širina čeljusti uređaja za dovod vode veća od "nagiba" spirale. Međutim, kada uređaj za vođenje ulaza i uređaj za stezanje nisu koaksijalni, čeljusti ulaznog uređaja za vođenje su u jednoj-točki u kontaktu sa gredicom. Budući da se gredica zapravo dovodi spiralno, spirala kovanja na površini gredice se reflektuje na obrađenu površinu.
Slika Slika 9: Naizmjenično svijetle i grube površine
Slika Slika 10: Kovanje spirale na površini gredice prije strojne obrade
Slika 4: Metoda podešavanja za pet{1}}koaksijalnost
Detekcija i podešavanje koaksijalnosti od pet-centra trebalo bi da se zasniva na centru rotirajuće glave rezača postavljene na šupljem vretenu kao teoretskoj referenci. Budući da os šupljeg vretena nije čvrst entitet, potrebna je referentna šipka kao referenca za podešavanje. Poteškoća leži u tome kako odabrati razumnu poziciju oslonca i metodu potpore za precizno postavljanje referentne šipke na osu opreme. Velike-mašine za ljuštenje bez centra zahtijevaju ispitne šipke značajnog promjera i mase, što zahtijeva visoku preciznost i krutost u odabiru potpornih komponenti. Za ispitne šipke, ključno je smanjiti njihovu masu uz zadržavanje njihove krutosti.
Nakon brojnih pokušaja, naša kompanija je finalizirala sljedeći plan podešavanja: Prvo, podesite ulaznu vodilicu tako da bude koncentrična s rotirajućom glavom rezača. Zatim poduprite ispitne šipke otvorima za cilindar na ulaznim i izlaznim vodilicama i podesite centar steznih valjaka za dovod i kolica za pražnjenje. Pojednostavljeni dijagram metode potpore ispitne šipke i procedure testiranja za BT16 mašinu za guljenje bez centra prikazan je na slici 11.
Slika 11. Metoda podrške i dijagram inspekcije mašine za pregled šipke
1-Bar Inspection
2-Stezni uređaj
3-prednji potporni rukav
4-uređaj za vođenje ulaza
5-Dial Indicator
6-glava rezača
7-uređaj za vođenje
8-stražnji potporni rukav
9-Kolica za pražnjenje
Prednje i stražnje potporne čahure postavljene su na ulaznim i izlaznim vodilicama. Kontrola šipke je podržana sa ove dvije potporne čahure (vidi slike 12 i 13) jer ove dvije komponente imaju dobru krutost i pouzdanu potporu. Dvije potporne čahure se koriste kao prelazne reference. Poravnavanje potpornih čaura sa rotirajućom glavom rezača je relativno jednostavno i lako se može postići visoka preciznost. Druga funkcija potpornih rukava je da uravnoteži zahtjeve krutosti i kvaliteta inspekcije šipki, omogućavajući da inspekcija šipke bude manja i lakša, što je korisno za poboljšanje točnosti inspekcije i efikasnosti rada.
Slika 12 Prednja potporna šipka za podupiranje
Slika 13 Potporna šipka stražnjeg potpornog rukava
Naša kompanija koristi šipku dužine 3500 mm, prečnika 120 mm i ravnosti od 0,7 mm po dužini.
Specifični koraci za podešavanje koaksijalnosti od pet-centra su sljedeći:
1) Ugradite prednju potpornu čahuru i poravnajte njen centar. Kao što je prikazano na slici 14, stegnite prednju potpornu čauru pomoću uređaja za vođenje ulaza. Upotrijebite indikator kotača da provjerite koaksijalnost između središta prednje potporne čahure i centra rotirajuće glave rezača: Baza indikatora magnetnog točkića pričvršćena je na rotirajuću glavu rezača, a glava indikatora brojčanika mjeri unutrašnju rupu prednje potporne čahure. Indikator brojčanika se rotira za 360 stepeni sa rotirajućom glavom rezača. Na osnovu očitavanja indikatora brojčanika odredite grešku koaksijalnosti i njen smjer. Podesite debljinu podložaka ispod tri hvatača prednjeg uređaja za vođenje u skladu s tim kako biste osigurali da je središte prednje potporne čahure koaksijalno s rotirajućom glavom rezača. Nakon podešavanja, ulazna vodilica mora ostati stegnuta.
Slika
Slika 14 Provjera koaksijalnosti prednje potporne čahure i glave rezača
2) Ugradite stražnju potpornu čahuru na otvor cilindra uređaja za vođenje izlaza. Budući da su izlazni uređaj za vođicu i vreteno rotirajuće glave rezača montirani zajedno u kutiji vretena (konstrukcija prikazana na slici 15), njegov lijevi kraj podupire rotirajuća glava rezača, a desni kraj podupire krajnji poklopac. Prema tome, struktura kutije vretena određuje da je otvor cilindra izlazne vođice koaksijalan sa rotirajućom glavom rezača, što omogućava da se stražnja potporna čaura direktno instalira kao potporna komponenta bez podešavanja.
Slika
Slika 15 Šematski dijagram strukture vretena
1-Glava rezača 2-Uređaj za vođenje izlaza 3-Krajnji poklopac 4-Zadnji potporni rukav
3) Umetnite ispitnu šipku u rupe prednjih i stražnjih potpornih rukava. Oba kraja su unutar opsega stezanja uređaja za dovod i kolica za pražnjenje, respektivno. U ovom trenutku, koaksijalnost ispitne šipke i glave rezača ovisi o preciznosti proizvodnje same opreme i preciznosti poravnanja prednje potporne čahure.
4) Provjerite koaksijalnost između središta uređaja za dovođenje i ispitne šipke. 5) Provjerite razmake G i H između ispitne šipke i gornjih i donjih steznih valjaka pomoću mjernih blokova (vidi sliku 11). Podesite debljinu podmetača ispod osnove steznog uređaja kako bi G i H vrijednosti bile jednake. U ovom trenutku, centri gornjih i donjih steznih valjaka su koaksijalni sa ispitnom šipkom.
6) Provjerite koaksijalnost između središta kolica za pražnjenje i ispitne šipke. Metoda provjere i podešavanja je slična koraku 4: podesite debljinu podmetača ispod hvataljki prema izmjerenim vrijednostima E i F (vidi sliku 11).
7) Uređaj za vođenje izlaza ima uređaj za mehaničko podešavanje koji može direktno podesiti koaksijalnost sa ispitnom šipkom.
Napomena: Tokom procesa testiranja i podešavanja, uređaj za vođenje ulaza mora ostati stegnut, stežući prednju potpornu čahuru dok se sav posao ne završi; gornji i donji stezni valjci i nakovanj u obliku slova V- kolica ne bi trebali dodirivati ispitnu šipku, samo joj se približavati kako bi se olakšalo mjerenje udaljenosti do ispitne šipke, kako bi se održala tačnost ispitne šipke. Zahtjevi za tačnost za prednje i stražnje potporne čahure su: razmak od 0,10 mm između unutrašnje rupe prednje potporne čahure i ispitne šipke i koaksijalnost od 0,05 mm između unutrašnje rupe i vanjskog kruga. Razmak između unutrašnjeg otvora stražnje potporne čahure i ispitne šipke je 0,10 mm, koaksijalnost između unutrašnje rupe i vanjskog kruga je 0,05 mm, a razmak između vanjskog kruga i otvora cilindra izlaznog uređaja je 0,15 mm.
Slika 5 Zaključak
Princip podešavanja je da se središte rotirajuće glave rezača koristi kao referenca za podešavanje koaksijalnosti od pet-centra i da se testna šipka koristi za testiranje. Krutost položaja nosača ispitne šipke trebala bi biti dobra. Ispitna šipka je poduprta potpornom čahurom, koja služi kao referenca za prijelaz, i prilagođena je da bude koaksijalna s glavom rezača. Druga funkcija potporne čahure je smanjenje težine ispitne šipke, poboljšanje točnosti testiranja i povećanje efikasnosti podešavanja. Podešavanjem koaksijalnosti pet-koaksijalnosti mašine za ljuštenje gore navedenom metodom postižu se zadovoljavajući rezultati, a kvalitet obrade proizvoda je značajno poboljšan.
