Ремонт шпиндельного узла
Определение причины выхода из строя шпинделя
Ремонт шпинделя начинается с правильного определения причины поломки. В лучшем случае причина известна – это может быть удар, износ подшипников или инструментального конуса, электронные неполадки датчиков, поломка системы фиксации и уплотнений. Кроме этого, могут сгореть подшипники из-за повышенной нагрузки, а внутрь шпиндельного узла попасть смазочно-охлаждающие технологические средства.
В мотор-шпинделях причиной поломки бывает сгорание мотора вследствие подачи высокой нагрузки на шпиндель. Шпиндель вращается и обрабатывает заготовку, если при этом скорость для обработки недостаточна, увеличивается ток, подающийся на мотор. Если же величина тока недостаточна для прокрутки инструмента, например, фрезы, то из-за увеличения нагрузки растет температура обмотки и мотор шпинделя сгорает.
Все вышеперечисленные причины могут привести к поломке шпинделя. Однако, шпиндельный узел может выйти из строя при неявных причинах. Чтобы их определить, необходимо провести диагностику шпиндельного узла.
В мотор-шпинделях причиной поломки бывает сгорание мотора вследствие подачи высокой нагрузки на шпиндель. Шпиндель вращается и обрабатывает заготовку, если при этом скорость для обработки недостаточна, увеличивается ток, подающийся на мотор. Если же величина тока недостаточна для прокрутки инструмента, например, фрезы, то из-за увеличения нагрузки растет температура обмотки и мотор шпинделя сгорает.
Все вышеперечисленные причины могут привести к поломке шпинделя. Однако, шпиндельный узел может выйти из строя при неявных причинах. Чтобы их определить, необходимо провести диагностику шпиндельного узла.
Определение выхода из строя подшипников
Определить, что подшипник вышел из строя, можно по вращению шпинделя, звуку во время работы и величине радиального биения. Однако, если радиальное биение больше допустимого, а звук нормальный, причиной может послужить не только поломка подшипников. Например, подшипники могут сгореть вследствие повышенной нагрузки.
Определить, что подшипник вышел из строя, можно по вращению шпинделя, звуку во время работы и величине радиального биения. Однако, если радиальное биение больше допустимого, а звук нормальный, причиной может послужить не только поломка подшипников. Например, подшипники могут сгореть вследствие повышенной нагрузки.
С чего начать ремонт шпиндельного узла ?
Ремонт шпиндельного узла начинается с визуального осмотра. Далее снимаются все технические показатели шпинделя: радиальное биение на конусе и на оправке, электрические показатели двигателей мотор-шпинделей, датчиков, энкодеров и т.п.
Следующий этап ремонта шпинделя – его аккуратная разборка с тщательным осмотром и дефектовкой каждого элемента. После разборки производится общая дефектовка, определение точной причины неполадок шпиндельного узла.
Отдельно осматривается вал на наличие дефектов: биение торцов, посадочных поверхностей, инструментального конуса. Если эти параметры вне поля допуска, то назначается шлифовка поверхностей, которые не удовлетворяют требованиям. Заказываются новые подшипники или уплотнения, при сгорании мотора он перематывается, все вышедшие из строя детали заменяются на новые, которые можно купить или изготовить под заказ.
Например, при установке нового комплекта роликовых подшипников с конической посадкой потребуются новые проставки, на которые также устанавливается допуск на плоскостность величиной 2 мкм.
Ремонт шпиндельного узла начинается с визуального осмотра. Далее снимаются все технические показатели шпинделя: радиальное биение на конусе и на оправке, электрические показатели двигателей мотор-шпинделей, датчиков, энкодеров и т.п.
Следующий этап ремонта шпинделя – его аккуратная разборка с тщательным осмотром и дефектовкой каждого элемента. После разборки производится общая дефектовка, определение точной причины неполадок шпиндельного узла.
Отдельно осматривается вал на наличие дефектов: биение торцов, посадочных поверхностей, инструментального конуса. Если эти параметры вне поля допуска, то назначается шлифовка поверхностей, которые не удовлетворяют требованиям. Заказываются новые подшипники или уплотнения, при сгорании мотора он перематывается, все вышедшие из строя детали заменяются на новые, которые можно купить или изготовить под заказ.
Например, при установке нового комплекта роликовых подшипников с конической посадкой потребуются новые проставки, на которые также устанавливается допуск на плоскостность величиной 2 мкм.
Сборка и обкатка шпинделя
Все необходимые комплектующие на месте. Теперь можно приступать к сборке шпинделя. Перед этим необходимо подготовить и хорошо промыть все детали, так как за слоем грязи можно обнаружить дефекты.
Работа начинается со сборки подшипников: определяется предварительный натяг, который зависит от типа и размеров подшипников, и подшипники складывают определенным образом, чтобы обеспечить данный параметр. Далее они собираются с новыми проставками, заполняются смазкой и ставятся на вал, в корпус монтируются датчики, и производится юстировка. Особое внимание следует уделить качеству смазки. Часто, если смазка поставляется заводом, это может говорить о ее невысоком качестве. Мы не экономим и используем лучшие смазки - продукты фирмы Kluber ISOFLEX NBU 15
Далее шпиндель проходит процесс обкатки. Обкатка длится в среднем около 8 часов, в течение которых последовательно увеличивается количество оборотов шпинделя от 200 об/мин до рабочих скоростей. Процесс обкатки необходим для того, чтобы выявить все дефекты и стабилизировать рабочую температуру шпинделя. При увеличении скорости работы вала температура повышается, что может послужить причиной выгорания смазки и привести к поломке шпинделя. Оптимальная рабочая температура ненагруженного шпинделя 40-45 градусов, повышение до 50-60 уже может привести к плохим последствиям. Если обкатка длится долгое время, а температура шпинделя не падает до нормальной, необходимо либо продлить процесс, либо принимать соответствующие меры.
Работа начинается со сборки подшипников: определяется предварительный натяг, который зависит от типа и размеров подшипников, и подшипники складывают определенным образом, чтобы обеспечить данный параметр. Далее они собираются с новыми проставками, заполняются смазкой и ставятся на вал, в корпус монтируются датчики, и производится юстировка. Особое внимание следует уделить качеству смазки. Часто, если смазка поставляется заводом, это может говорить о ее невысоком качестве. Мы не экономим и используем лучшие смазки - продукты фирмы Kluber ISOFLEX NBU 15
Далее шпиндель проходит процесс обкатки. Обкатка длится в среднем около 8 часов, в течение которых последовательно увеличивается количество оборотов шпинделя от 200 об/мин до рабочих скоростей. Процесс обкатки необходим для того, чтобы выявить все дефекты и стабилизировать рабочую температуру шпинделя. При увеличении скорости работы вала температура повышается, что может послужить причиной выгорания смазки и привести к поломке шпинделя. Оптимальная рабочая температура ненагруженного шпинделя 40-45 градусов, повышение до 50-60 уже может привести к плохим последствиям. Если обкатка длится долгое время, а температура шпинделя не падает до нормальной, необходимо либо продлить процесс, либо принимать соответствующие меры.
Вибрации и балансировка
Рассмотрим ситуацию, когда температура шпинделя в пределах нормы, но на половине рабочих оборотов вал начинает сильно вибрировать. Тогда необходима балансировка шпинделя.
Дисбаланс может возникать в результате смещения центра масс от оси вращения шпинделя. Происходит это из-за неточной установки подшипников, которые имеют погрешность смещения центра масс в несколько микрометров. На высоких скоростях работы шпинделя (от 16000 об/мин) любое, даже минимальное, отклонение приводит к дисбалансу и вибрациям.
Предельно допустимое значение виброскорости при обкатке 1,8 мм/с. При сильном дисбалансе и невозможности достижения рабочих оборотов проводят предварительную балансировку, при которой снижают уровень вибрации ниже предельного значения, и продолжают дальше обкатывать шпиндель.
В итоге уровень вибрации должен лежать в пределах допуска, и в идеале должен быть в 2 раза ниже допустимого значения.
Рассмотрим ситуацию, когда температура шпинделя в пределах нормы, но на половине рабочих оборотов вал начинает сильно вибрировать. Тогда необходима балансировка шпинделя.
Дисбаланс может возникать в результате смещения центра масс от оси вращения шпинделя. Происходит это из-за неточной установки подшипников, которые имеют погрешность смещения центра масс в несколько микрометров. На высоких скоростях работы шпинделя (от 16000 об/мин) любое, даже минимальное, отклонение приводит к дисбалансу и вибрациям.
Предельно допустимое значение виброскорости при обкатке 1,8 мм/с. При сильном дисбалансе и невозможности достижения рабочих оборотов проводят предварительную балансировку, при которой снижают уровень вибрации ниже предельного значения, и продолжают дальше обкатывать шпиндель.
В итоге уровень вибрации должен лежать в пределах допуска, и в идеале должен быть в 2 раза ниже допустимого значения.
Заключительный этап. Комплектовка
После успешной обкатки шпиндель докомплектовывается – ставятся недостающие датчики и приборы. Они устанавливаются уже после, так как во время обкатки могут возникнуть неполадки, и шпиндель придется разбирать заново. Чтобы сделать этот процесс менее трудозатратным, для обкатки на шпиндель устанавливаются только те комплектующие, которые непосредственно влияют на работу узла – подшипники, гайки, фланцы, систему фиксации, оправку.
Производится измерение радиального биения внутреннего конуса – в него вставляется контрольная оправка, которая имитирует работу длинного инструмента. Радиальное биение проверяется на вылете 300 мм оно должно составлять от 0 до 10 мкм.
Работа со шпиндельными валами наше пристрастие. Сотрудники Frezeron имеют многолетний опыт работы с данным механизмом и знакомы со шпинделями различных фирм, размеров и применений.
Производится измерение радиального биения внутреннего конуса – в него вставляется контрольная оправка, которая имитирует работу длинного инструмента. Радиальное биение проверяется на вылете 300 мм оно должно составлять от 0 до 10 мкм.
Работа со шпиндельными валами наше пристрастие. Сотрудники Frezeron имеют многолетний опыт работы с данным механизмом и знакомы со шпинделями различных фирм, размеров и применений.
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних новостей нашей компании