S'explica el principi de funcionament de la-máquina de pelar sense centres a gran escala i la influència de la coaxialitat de cada component en la qualitat del processament. A partir de l'estructura de l'equip i de la pràctica de producció, es donen els mètodes de detecció i ajust de la coaxialitat de la màquina de pelar sense centres a gran-escala i les eines i accessoris corresponents.
La màquina de pelar sense centres, també coneguda com a torn sense centres, és l'equip bàsic per a la producció de precisió d'acer brillant rodó llarg [1]. Utilitza una eina giratòria d'alta velocitat-per tallar i pelar el material superficial de barres d'acer ultra-llargues, que és més eficient que els torns normals per eliminar l'escala d'òxid i la capa d'òxid de la superfície de l'acer, millorant així l'aspecte i la qualitat superficial de l'acer acabat. Actualment, el diàmetre de processament del torn sense centre a gran -escala pot arribar als 500 mm, el grau de tolerància del diàmetre pot arribar a IT9, el valor de rugositat superficial Ra és d'1,6-3,2 μm i el valor de rugositat superficial Ra després del poliment pot arribar als 0,8 μm.
Els components principals de la màquina de pelar sense centre inclouen: dispositiu de subjecció, dispositiu de guia d'entrada, capçal de tall giratori, dispositiu de guia de sortida i carro de descàrrega. La coaxialitat dels 5 components anteriors (en endavant "coaxialitat de cinc-centres") és l'indicador de precisió més important de la màquina de pelar sense centres. La coaxialitat dels cinc centres afecta directament la qualitat superficial del producte; superar aquesta tolerància comportarà diversos defectes a la superfície de la peça.
Detectar i ajustar la coaxialitat dels cinc centres és força difícil. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] i altres han estudiat l'ús de la pròpia estructura de l'equip com a referència per ajustar la precisió de cada component per separat, però hi ha poca discussió sobre l'ajust unificat de la coaxialitat dels cinc centres. El mètode d'ajust de coaxialitat donat per Dou Weitao et al.[4] s'aplica a màquines de pelar sense nucli de mida petita-, però per a màquines de pelar sense nucli de mida gran{-, a causa de la mida i el pes més grans de les peces, la detecció i l'ajust de precisió són més difícils. Per tant, encara cal estudiar esquemes de detecció i ajust més operables i fer les eines i accessoris corresponents.
La nostra empresa disposa de dues màquines de pelar sense nucli, a saber, la americana HETRAN BT16 i la màquina de pelar sense nucli Yantai Kejie WCS300S. Les mides màximes del producte acabat són φ400 mm i φ305 mm, respectivament. La nostra empresa ha explorat i tractat d'abordar l'impacte de l'error de coaxialitat de cinc-centres en la qualitat del producte i el mètode d'ajust de la coaxialitat de cinc-centres en màquines de pelar a gran-escala. La següent és una introducció que utilitza la màquina de pelar sense centres BT16 com a exemple.
Imatge 2 Principi de funcionament i estructura de l'equip
A diferència del principi de funcionament de la rotació de la peça i l'alimentació axial de l'eina quan es processen barres d'acer rodones en un torn convencional, l'eina gira i la peça s'alimenta axialment quan la màquina de pelar sense centre està funcionant. El breu procés de treball és que el dispositiu de subjecció subjecta la barra i l'alimenta, la màquina principal realitza el processament de pelat, la guia d'entrada i els dispositius de guia de sortida amortitzen la vibració i, a continuació, el carro de descàrrega treu la barra [5].
La part de tall de la màquina principal BT16 és un capçal de tall giratori muntat en un eix buit amb un diàmetre interior de 600 mm (vegeu la figura 1). L'eix buit s'instal·la a la caixa de l'eix i és accionat pel motor principal per girar a gran velocitat. 4 fins que s'instal·len simètricament 8 eines al capçal de tall, donant com a resultat una alta eficiència de tall.
Imatge Figura 1 Capçal de tall giratori
L'alimentació axial de la peça es completa amb el dispositiu de subjecció (vegeu la figura 2). Dos parells de corrons d'alimentació estan instal·lats al dispositiu de subjecció. L'acció de subjecció dels corrons és impulsada per un cilindre hidràulic i un mecanisme d'engranatges. La rotació dels corrons és impulsada per un servomotor i la velocitat d'alimentació és estable i ajustable.
Imatge Figura 2: Dispositiu de subjecció i caixa del cargol
El dispositiu de guia d'entrada (vegeu la figura 3) consta de tres mordasses auto-centradores enllaçades per un mecanisme de palanca.
Imatge Figura 3: Dispositiu de guia d'entrada
El dispositiu de guia de sortida (vegeu la figura 4) s'instal·la a l'interior del cargol buit de la caixa del cargol. Es tracta d'un dispositiu de subjecció auto-concentrat amb quatre-mordasses, amb plaques de coure incrustades a les mordasses per protegir la superfície de la peça de treball acabada. A causa de l'addició d'un dispositiu d'ajust mecànic per ajustar la coaxialitat del seu eix amb el capçal de tall giratori, l'estructura és més complexa, però l'estructura d'enllaç i la funció que aconsegueix són similars a la guia d'entrada. Alguns equips tenen dos conjunts de dispositius de guia de sortida, que s'anomenen guia central i guia posterior, respectivament, segons la seva distància des del capçal de tall giratori, o anomenades col·lectivament guies mitjanes i posteriors.
Imatge
Figura 4. Dispositiu de guia de sortida
La funció dels dispositius de guia d'entrada i sortida és subjectar i suportar la peça de treball, proporcionant una guia fiable, mantenint un moviment axial suau i evitant la vibració i la rotació.
El component principal del carro de descàrrega és un parell d'encluses en forma de V-. L'acció de subjecció de les encluses superior i inferior està vinculada per un mecanisme d'engranatge i cremallera auto-centrant. La peça de treball es subjecta just abans de sortir dels corrons d'alimentació, proporcionant força de subjecció i força d'alimentació axial.
En resum, la coaxialitat dels centres dels cinc components-el dispositiu de subjecció, el capçal de tall rotatiu, el dispositiu de guia d'entrada, el dispositiu de guia de sortida i el carro de descàrrega-s'ha de provar i ajustar amb una certa precisió. En cas contrari, l'estoc de barres experimentarà un desplaçament momentani en entrar i sortir dels dispositius de subjecció i guia. Fins i tot un petit desplaçament afectarà negativament la qualitat superficial de la peça de treball.
Imatge 3. Impacte de la coaxialitat de cinc-centres que supera la tolerància en la precisió del mecanitzat
Superar la tolerància de coaxialitat de cinc-centres provocarà defectes a la superfície de la peça, com ara marques de vibració, esglaons, excentricitat de gir, contracció de la cua de la peça i replicació d'errors.
3.1 Marques de vibració
Les marques de vibració solen aparèixer a l'extrem frontal de la peça de treball, tal com es mostra a la figura 5. Tal com indica el principi de treball de l'equip, quan la peça comença a processar-se i encara no ha entrat al rang de subjecció del dispositiu de guia de sortida, està subjecta per dos parells de corrons d'alimentació i el dispositiu de guia d'entrada del dispositiu de subjecció, mentre que el capçal de tall realitza el processament de pelat. Si la desviació de coaxialitat dels dos parells de corrons d'alimentació i el dispositiu de guia d'entrada és gran, la peça es troba en un estat de sobre-posició, la seva rigidesa disminueix i tendeix a doblegar-se i deformar-se. Sota l'acció de la força de tall, la peça vibrarà, formant marques de vibració. D'altra banda, durant el sobre-posicionament, les forces de subjecció dels corrons superior i inferior del dispositiu de subjecció són diferents, cosa que afectarà l'estabilitat de la velocitat d'alimentació i agreujarà la formació de marques de vibració.
Imatge: Figura 5 Apareixen marques de vibració a la superfície de la peça
3.2 Passos
Els passos (vegeu la figura 6) solen aparèixer als dos extrems de la peça de treball. Els passos apareixen a l'extrem frontal de la peça de treball perquè quan la peça s'alimenta axialment, quan l'extrem frontal de la peça arriba a la posició del dispositiu de guia de sortida o la posició de subjecció del carro de descàrrega, el dispositiu de guia de sortida i el carro de descàrrega subjectaran la peça. Quan el dispositiu de guia de sortida i el carro de descàrrega no són coaxials amb el capçal de tall rotatiu, la peça experimentarà un desplaçament relatiu radial respecte al tallador, donant lloc a un pas a la posició corresponent de la peça. La distància des de la ubicació del pas fins a l'extrem frontal de la peça és igual a la distància des del dispositiu de guia de sortida o el carro de descàrrega fins al tallador.
El pas apareix a l'extrem posterior de la peça de treball, que es produeix quan la peça es desenganxa dels rodets d'alimentació i del dispositiu de guia d'entrada. Això es deu al fet que els rodets d'alimentació i el dispositiu de guia d'entrada són coaxials amb el capçal de tall rotatiu. El mecanisme és el mateix que quan apareix un pas a l'extrem frontal de la peça. La distància des de la ubicació del pas fins a l'extrem posterior de la peça és igual a la distància des dels rodets d'alimentació o el dispositiu de guia d'entrada fins al tallador.
Imatge Figura 6: Apareixen passos a la superfície de la peça
3.3 Excentricitat de gir
La causa principal de l'excentricitat de gir (vegeu la figura 7) és una gran desviació entre el dispositiu de guia d'entrada i el centre de rotació del capçal de tall rotatiu. Això fa que el centre de la peça sigui coaxial amb el centre del capçal de tall rotatiu, provocant excentricitat i un costat de la circumferència de la peça no es mecanitza. Si el dispositiu de subjecció i el dispositiu de guia d'entrada també són coaxials, l'excentricitat s'amplificarà encara més. Per tant, sense tenir en compte l'error de rectitud de la peça, la desalineació del dispositiu de subjecció, el dispositiu de guia d'entrada i el capçal de tall rotatiu és la principal causa de l'excentricitat de gir.
Imatge Figura 7 Excentricitat de gir
3.4 Encongiment de la cua de la peça
La contracció de la cua (vegeu la figura 8) és causada per una gran desviació de coaxialitat entre el dispositiu de guia de sortida, el carro de descàrrega i el centre de rotació del capçal de tall rotatiu. Durant el pelat, la peça està sotmesa a l'acció combinada de la força de tall radial en la direcció del diàmetre i la força de subjecció del dispositiu de guia de sortida i del carro de descàrrega. Quan la peça de treball s'alimenta a la cua i està a punt de sortir de l'eina, l'equilibri de forces entre aquestes tres es trenca. Només el dispositiu de guia de sortida i el carro de descàrrega apliquen força de subjecció a la peça de treball, provocant un desplaçament radial i provocant una contracció de la cua.
Imatge Figura 8 Encongiment de la cua
3.5 Replicació d'errors
La superfície de la peça alterna entre zones brillants i rugoses (vegeu la figura 9). El cercle vermell de la figura 9 marca la pols de coure que cau quan la placa de coure de la guia de sortida llisca respecte a la peça de treball. L'aparició de pols de coure indica que la superfície de la peça és relativament rugosa en aquesta zona. Aquest defecte és causat per un defecte en espiral de forja important a la superfície de la palangana abans de pelar (vegeu la figura 10). La distància entre les zones rugoses adjacents a la superfície de la peça mecanitzada és igual al "pas" de l'espiral.
Teòricament, aquest defecte no hauria d'aparèixer a la superfície de la peça acabada quan l'amplada de les mordasses del dispositiu de guia d'entrada és més gran que el "pas" de l'espiral. Tanmateix, quan el dispositiu de guia d'entrada i el dispositiu de subjecció no són coaxials, les mordasses del dispositiu de guia d'entrada estan en contacte únic-punt amb la palangana. Com que la palangana s'alimenta en espiral, l'espiral de forja a la superfície de la palangana es reflecteix a la superfície mecanitzada.
Imatge Figura 9: Altern zones lluminoses i rugoses
Imatge Figura 10: Forja en espiral a la superfície de la palangana abans del mecanitzat
Imatge 4: mètode d'ajust per a la coaxialitat de cinc-centres
La detecció i l'ajust de la coaxialitat de cinc-centres s'han de basar en el centre del capçal de tall giratori muntat a l'eix buit com a referència teòrica. Com que l'eix de l'eix buit no és una entitat sòlida, es necessita una barra de referència com a referència d'ajust. La dificultat rau en com seleccionar una posició de suport raonable i un mètode de suport per col·locar amb precisió la barra de referència a l'eix de l'equip. Les màquines de pelar sense centres a gran-escala requereixen barres de prova amb un diàmetre i una massa importants, la qual cosa requereix una gran precisió i rigidesa en la selecció dels components de suport. Per a les barres de prova, és crucial reduir la seva massa mantenint la seva rigidesa.
Després de nombroses proves, la nostra empresa va finalitzar el següent pla d'ajust: Primer, ajusteu el dispositiu de guia d'entrada perquè quedi concèntric amb el capçal de tall giratori. A continuació, recolzeu les barres de prova amb els forats del cilindre dels dispositius de guia d'entrada i sortida i ajusteu el centre dels corrons de subjecció d'alimentació i el carro de descàrrega. A la figura 11 es mostra un diagrama simplificat del mètode de suport de la barra de prova i del procediment de prova per a la màquina de pelar sense centres BT16.
Figura 11. Mètode de suport i diagrama d'inspecció de la màquina d'inspecció de barres
1-Inspecció de barra
2-Dispositiu de subjecció
3-Màniga de suport frontal
Dispositiu de guia de 4 entrades
Indicador de 5 dial
6-Capçal de tall
Dispositiu de guia de 7 preses
8-Funda de suport posterior
9-Carro de descàrrega
Les mànigues de suport davantera i posterior s'instal·len als dispositius de guia d'entrada i sortida respectivament. La inspecció de la barra està recolzada per aquests dos mànigues de suport (vegeu les figures 12 i 13) perquè aquests dos components tenen una bona rigidesa i un suport fiable. Les dues mànigues de suport s'utilitzen com a referències de transició. Alinear les mànigues de suport amb el capçal de tall giratori és relativament senzill i pot aconseguir fàcilment una gran precisió. Una altra funció de les mànigues de suport és equilibrar els requisits de rigidesa i qualitat de la inspecció de la barra, permetent que la inspecció de la barra es faci més petita i lleugera, cosa que és beneficiós per millorar la precisió de la inspecció i l'eficiència del treball.
Imatge 12 Barra de suport de màniga de suport frontal
Imatge 13 Barra de suport de la màniga de suport posterior
La nostra empresa utilitza una barra amb una longitud de 3500 mm, un diàmetre de 120 mm i una rectitud de 0,7 mm/longitud.
Els passos específics per ajustar la coaxialitat de cinc-centres són els següents:
1) Instal·leu la funda de suport frontal i alineeu-ne el centre. Com es mostra a la figura 14, subjecteu la funda de suport frontal amb el dispositiu de guia d'entrada. Utilitzeu un indicador de dial per comprovar la coaxialitat entre el centre de la màniga de suport frontal i el centre del capçal de tall giratori: la base de l'indicador de dial magnètic està connectada al capçal de tall giratori i el capçal de l'indicador de dial mesura el forat interior de la màniga de suport frontal. L'indicador gira 360 graus amb el capçal de tall giratori. A partir de la lectura de l'indicador de marcatge, determineu l'error de coaxialitat i la seva direcció. Ajusteu el gruix de les calces sota les tres pinces del dispositiu de guia frontal en conseqüència per assegurar-vos que el centre de la màniga de suport frontal sigui coaxial amb el capçal de tall giratori. Després de l'ajust, el dispositiu de guia d'entrada ha de romandre subjectat.
Imatge
Figura 14 Comprovació de la coaxialitat de la funda de suport frontal i del capçal de tall
2) Instal·leu la funda de suport posterior al forat del cilindre del dispositiu de guia de sortida. Com que el dispositiu de guia de sortida i l'eix del capçal de tall giratori estan muntats junts a la caixa de l'eix (estructura que es mostra a la figura 15), el seu extrem esquerre està recolzat pel capçal de tall giratori i el seu extrem dret està recolzat per la coberta final. Per tant, l'estructura de la caixa del cargol determina que el forat del cilindre del dispositiu de guia de sortida és coaxial amb el capçal de tall giratori, la qual cosa permet que la màniga de suport posterior s'instal·li directament com a component de suport sense ajust.
Imatge
Figura 15 Diagrama esquemàtic de l'estructura de la caixa del cargol
1-Capçal de tallador 2-Dispositiu de guia de sortida 3-Coberta final 4-Màniga de suport posterior
3) Inseriu la barra de prova als forats de les mànigues de suport davantera i posterior. Els dos extrems es troben dins del rang de subjecció del dispositiu d'alimentació i del carro de descàrrega, respectivament. En aquest moment, la coaxialitat de la barra de prova i el capçal de tall depèn de la precisió de fabricació del propi equip i de la precisió d'alineació de la funda de suport frontal.
4) Comproveu la coaxialitat entre el centre del dispositiu d'alimentació i la barra de prova. 5) Comproveu les distàncies G i H entre la barra de prova i els corrons de subjecció superior i inferior mitjançant blocs de calibre (vegeu la figura 11). Ajusteu el gruix de les calces sota la base del dispositiu de subjecció per igualar els valors G i H. En aquest punt, els centres dels corrons de subjecció superior i inferior són coaxials amb la barra de prova.
6) Comproveu la coaxialitat entre el centre del carro de descàrrega i la barra de prova. El mètode de verificació i ajust és similar al pas 4: ajusteu el gruix de les calces sota els coixinets de pinça segons els valors mesurats E i F (vegeu la figura 11).
7) El dispositiu de guia de sortida té un dispositiu d'ajust mecànic que pot ajustar directament la coaxialitat amb la barra de prova.
Nota: durant el procés de prova i ajust, el dispositiu de guia d'entrada ha de romandre subjectat, subjectant la màniga de suport frontal fins que s'hagi completat tot el treball; els corrons de subjecció superior i inferior i l'enclusa en forma de V del carretó no haurien de contactar amb la barra de prova, només apropar-s'hi per facilitar la mesura de la distància a la barra de prova, per tal de mantenir la precisió de la barra de prova. Els requisits de precisió per a les mànigues de suport davantera i posterior són: un espai lliure de 0,10 mm entre el forat interior de la màniga de suport frontal i la barra de prova, i una coaxialitat de 0,05 mm entre el forat interior i el cercle exterior. L'espai lliure entre el forat interior de la màniga de suport posterior i la barra de prova és de 0,10 mm, la coaxialitat entre el forat interior i el cercle exterior és de 0,05 mm i l'espai lliure entre el cercle exterior i el forat del cilindre del dispositiu de guia de sortida és de 0,15 mm.
Imatge 5 Conclusió
El principi d'ajust és utilitzar el centre del capçal de tall giratori com a referència per ajustar la coaxialitat de cinc-centres i utilitzar la barra de prova per fer proves. La rigidesa de la posició de suport de la barra de prova ha de ser bona. La barra de prova està suportada per la funda de suport, que serveix com a referència de transició, i s'ajusta per ser coaxial amb el capçal de tall. Una altra funció de la funda de suport és reduir el pes de la barra de prova, millorar la precisió de les proves i augmentar l'eficiència de l'ajust. L'ajust de la coaxialitat de cinc-centres de la màquina peladora mitjançant el mètode anterior aconsegueix resultats satisfactoris i la qualitat del processament del producte es millora significativament.
