Funktionsprinzip vun engem Spindelwierkzeug - Léien a Spannen an CNC-Bearbeitungszentren
Resumé: Dësen Artikel beschreift am Detail d'Grondstruktur an de Funktionsprinzip vum Spindel-Léisungs- a Spannmechanismus an CNC-Bearbeitungszentren, inklusiv der Zesummesetzung vun de verschiddene Komponenten, dem Aarbechtsprozess an de Schlësselparameteren. Zil ass et, den internen Mechanismus vun dëser entscheedender Funktioun grëndlech ze analyséieren, theoretesch Referenzen fir relevant technescht Personal ze bidden, hinnen ze hëllefen, de Spindelsystem vun CNC-Bearbeitungszentren besser ze verstoen an z'ënnerhalen, an déi héich Effizienz a Präzisioun vum Bearbeitungsprozess ze garantéieren.
I. Aféierung
D'Funktioun vum Spindel-Tool-Léisen an -Spannen a Bearbeitungszentren ass eng wichteg Basis fir CNC-Bearbeitungszentren fir automatiséiert Bearbeitung z'erreechen. Och wann et verschidden Ënnerscheeder an der Struktur a vum Funktionsprinzip tëscht de verschiddene Modeller gëtt, ass de Basisrahmen ähnlech. Eng grëndlech Fuerschung iwwer säi Funktionsprinzip ass vu grousser Bedeitung fir d'Leeschtung vu Bearbeitungszentren ze verbesseren, d'Bearbeitungsqualitéit ze garantéieren an d'Maintenance vun der Ausrüstung ze optimiséieren.
II. Grondstruktur
De Spindel-Léisungs- a Spannmechanismus an CNC-Bearbeitungszentren besteet haaptsächlech aus de folgende Komponenten:
- Zuchbolzen: Um Enn vum konische Schaft vum Tool installéiert, ass et e wichtege Verbindungskomponent fir d'Zuchstang fir d'Tool unzezéien. Et kooperéiert mat de Stolkugelen um Kapp vun der Zuchstang fir d'Positionéierung an d'Spannung vum Tool z'erreechen.
- Zuchstang: Duerch d'Interaktioun mam Zuchbolzen iwwer Stolkugelen iwwerdroe se Zuch- a Schubkräfte fir d'Spann- a Léisaktioune vum Werkzeug ze realiséieren. Seng Bewegung gëtt vum Kolben a Federe gesteiert.
- Riemscheif: Normalerweis déngt se als Zwëschenkomponent fir d'Kraaftiwwerdroung, am Spindel-Léisungs- a Spannmechanismus, a kann un den Iwwerdroungsglieder bedeelegt sinn, déi d'Bewegung vu verwandte Komponenten undreiwen. Zum Beispill kann se mam hydraulesche System oder aneren Undriffsapparater verbonne sinn, fir d'Bewegung vu Komponenten wéi de Kolben unzedreiwen.
- Belleville-Feder: Zesummegesat aus verschiddene Pairen vu Federblieder, ass se e Schlësselkomponent fir d'Spannkraaft vum Tool ze generéieren. Seng staark elastesch Kraaft kann dofir suergen, datt d'Tool während dem Bearbechtungsprozess stabil am konischen Lach vun der Spindel fixéiert ass, wat d'Bearbechtungsgenauegkeet garantéiert.
- Kontermutter: Gëtt benotzt fir Komponenten wéi d'Belleville-Fieder ze fixéieren, fir ze verhënneren datt se sech während dem Aarbechtsprozess lassmaachen an d'Stabilitéit a Zouverlässegkeet vum gesamte Werkzeug-Léisungs- a Spannmechanismus ze garantéieren.
- Astellungsschiif: Duerch d'Schleife vum Astellungsschiif kann den Kontaktzoustand tëscht der Zéistang an dem Zéibolt um Enn vum Kolbenschlag präzis kontrolléiert ginn, wat e reibungslosen Léisen an Unzéien vum Werkzeug garantéiert. Et spillt eng entscheedend Roll bei der präziser Astellung vum gesamte Léis- a Spannmechanismus vum Werkzeug.
- Spiralfieder: Si spillt eng Roll beim Prozess vum Léise vum Werkzeug an ënnerstëtzt d'Bewegung vum Kolben. Zum Beispill, wann de Kolben no ënnen beweegt fir d'Zuchstang ze drécken fir d'Werkzeug ze léisen, liwwert d'Spiralfieder eng gewëssen elastesch Kraaft fir d'Liichtegkeet an d'Zouverlässegkeet vun der Aktioun ze garantéieren.
- Kolben: Et ass déi kraftausféierend Komponent am Werkzeuglösungs- a Spannmechanismus. Ugedriwwe vun hydrauleschen Drock beweegt en sech erop an erof, an dréckt dann d'Zuchstang un, fir d'Spann- a Léisaktioune vum Werkzeug auszeféieren. Déi präzis Kontroll vu sengem Schlag a Schub ass entscheedend fir de ganze Prozess vum Werkzeuglösungs- a Spannprozess.
- Grenzschalter 9 an 10: Si gi jeeweileg benotzt fir Signaler fir d'Spannung an d'Léisung vum Werkzeug ze schécken. Dës Signaler ginn un den CNC-System zréckgeleet, sou datt de System de Bearbechtungsprozess präzis kontrolléiere kann, de koordinéierte Fortschrëtt vun all Prozess garantéiere kann, a Bearbechtungsaccidenter vermeiden, déi duerch eng falsch Bewäertung vum Zoustand vum Werkzeugspannung verursaacht ginn.
- Riemscheif: Ähnlech wéi d'Riemscheif, déi am Punkt 3 uewe genannt ass, bedeelegt se sech zesummen um Transmissiounssystem, fir eng stabil Kraaftiwwerdroung ze garantéieren an all Komponenten vum Werkzeug-Léis- a Spannmechanismus zesummen no dem virbestëmmte Programm ze erméiglechen.
- Enddeckel: Et spillt d'Roll vum Schutz an der Ofdichtung vun der interner Struktur vun der Spindel, verhënnert datt Ongereimtheeten wéi Stëbs a Spanen an d'Spindel erakommen an den normale Betrib vum Léis- a Spannmechanismus vum Werkzeug beaflossen. Gläichzäiteg bitt et och eng relativ stabil Aarbechtsëmfeld fir déi intern Komponenten.
- Astellungsschrauf: Si kann benotzt ginn, fir fein Upassunge vun de Positiounen oder de Spalten vu bestëmmte Komponenten ze maachen, fir d'Leeschtung vum Werkzeug-Léisungs- a Spannmechanismus weider ze optimiséieren an dofir ze suergen, datt en och bei laangfristegem Gebrauch en héichpräzisen Aarbechtszoustand behält.
III. Funktionsprinzip
(I) Werkzeugspannprozess
Wann de Bearbeitungszentrum am normalen Bearbeitungszoustand ass, gëtt et keen hydrauleschen Uelegdrock um ieweschten Enn vum Kolben 8. Zu dësem Zäitpunkt ass d'Spiralfieder 7 an engem natierlech ausgestreckten Zoustand, an hir elastesch Kraaft beweegt de Kolben 8 no uewe an eng spezifesch Positioun. Gläichzäiteg spillt d'Belleville-Fieder 4 och eng Roll. Wéinst hiren eegenen elastesche Charakteristiken dréckt d'Belleville-Fieder 4 d'Zuchstang 2 no uewe, sou datt déi 4 Stahlkugelen um Kapp vun der Zuchstang 2 an d'Ringnut um Enn vum Zuchbolzen 1 vum Werkzeugschaft kommen. Mat der Aufsiedlung vun de Stahlkugelen gëtt d'Spannkraaft vun der Belleville-Fieder 4 iwwer d'Zuchstang 2 an d'Stahlkugelen op de Zuchbolzen 1 iwwerdroen, wouduerch de Werkzeugschaft fest gehale gëtt an déi präzis Positionéierung an d'fest Spannung vum Werkzeug am konischen Lach vun der Spindel realiséiert gëtt. Dës Spannmethod notzt déi staark elastesch potenziell Energie vun der Belleville-Fieder a kann eng genuch Spannkraaft liwweren, fir sécherzestellen, datt d'Werkzeug net ënner der Aktioun vun héijer Rotatiouns- a Schnëttkräfte léist, wat d'Bearbeitungsgenauegkeet an d'Stabilitéit garantéiert.
(II) Prozess vum Léisung vum Werkzeug
Wann et néideg ass, den Tool ze wiesselen, gëtt den hydraulesche System aktivéiert, an hydraulescht Ueleg kënnt an den ënneschten Enn vum Kolben 8 eran, wouduerch en no uewen geriichten Drock entsteet. Ënnert der Wierkung vum hydraulesche Drock iwwerwënnt de Kolben 8 d'elastesch Kraaft vun der Spiralfieder 7 a fänkt un, no ënnen ze beweegen. Déi no ënnen Bewegung vum Kolben 8 dréckt d'Zuchstang 2, fir synchron no ënnen ze beweegen. Wann d'Zuchstang 2 no ënnen beweegt, ginn d'Stolkugelen vun der ringfërmeger Nut um Enn vum Zuchstëft 1 vum Toolschaft fräigelooss a kommen an d'ringfërmeg Nut am ieweschten Deel vum hënneschte konischen Lach vun der Spindel eran. Zu dësem Zäitpunkt hunn d'Stolkugelen keen zréckhalenden Effekt méi op den Zuchstëft 1, an den Tool gëtt geléist. Wann de Manipulator de Toolschaft aus der Spindel zitt, bléist kompriméiert Loft duerch déi zentral Lächer vum Kolben an der Zuchstang eraus, fir Ongereimtheeten wéi Splitter a Stëbs am konischen Lach vun der Spindel ze botzen, fir déi nächst Toolinstallatioun virzebereeden.
(III) D'Roll vun de Grenzschalter
D'Grenzschalter 9 an 10 spillen eng entscheedend Roll beim Signalfeedback während dem ganze Prozess vum Werkzeuglösen a Spannen. Wann d'Werkzeug festgeklemmt ass, léist d'Positiounsännerung vun de jeeweilege Komponenten den Grenzschalter 9 aus, an den Grenzschalter 9 schéckt direkt e Spannsignal fir d'Werkzeug un den CNC-System. Nodeems dëst Signal kritt ass, bestätegt den CNC-System, datt d'Werkzeug an engem stabile Spannzoustand ass, a kann dann déi spéider Bearbechtungsoperatiounen, wéi Spindelrotatioun an Werkzeugzufuhr, starten. Ähnlech gëtt den Grenzschalter 10 ausgeléist, wann d'Werkzeuglösungsaktioun ofgeschloss ass, an en schéckt e Signal fir d'Werkzeuglösung un den CNC-System. Zu dësem Zäitpunkt kann den CNC-System de Manipulator steieren, fir d'Werkzeugwiesseloperatioun duerchzeféieren, fir d'Automatiséierung an d'Prezisioun vum gesamte Werkzeugwiesselprozess ze garantéieren.
(IV) Schlësselparameteren a Konzeptpunkten
- Spannkraaft: De CNC-Bearbeitungszentrum benotzt insgesamt 34 Puer (68 Stéck) Belleville-Federn, déi eng staark Spannkraaft generéiere kënnen. Ënner normalen Ëmstänn ass d'Spannkraaft fir d'Spannung vum Tool 10 kN, an si kann maximal 13 kN erreechen. Sou eng Spannkraaftkonstruktioun ass genuch fir mat verschiddene Schnëttkräften an Zentrifugalkräften ëmzegoen, déi um Tool während dem Bearbeitungsprozess wierken, wouduerch déi stabil Fixatioun vum Tool am konischen Lach vun der Spindel garantéiert gëtt, verhënnert datt d'Tool sech verréckelt oder eroffält während dem Bearbeitungsprozess, an doduerch d'Bearbeitungsgenauegkeet an d'Uewerflächenqualitéit garantéiert gëtt.
- Kolbenhub: Beim Wiessel vum Werkzeug ass de Schub vum Kolben 8 12 mm. Wärend dësem 12-mm-Schub ass d'Bewegung vum Kolben an zwou Etappen opgedeelt. Als éischt, nodeems de Kolben ongeféier 4 mm virukomm ass, fänkt en un, d'Zuchstang 2 ze drécken, fir sech ze beweegen, bis d'Stolkugelen an d'Φ37-mm-Ringnut am ieweschten Deel vum konischen Lach vun der Spindel erakommen. Zu dësem Zäitpunkt fänkt d'Werkzeug un, sech ze léisen. Duerno geet d'Zuchstang weider erof, bis d'Uewerfläch "a" vun der Zuchstang d'Spëtzt vum Zuchbolzen beréiert, wouduerch d'Werkzeug komplett aus dem konischen Lach vun der Spindel gedréckt gëtt, sou datt de Manipulator d'Werkzeug sanft eraushuele kann. Duerch d'präzis Kontroll vum Schub vum Kolbenhub kënnen d'Léisungs- an d'Spannaktioune vum Werkzeug präzis ofgeschloss ginn, wouduerch Problemer wéi en net genuch oder exzessive Schub vermeit ginn, deen zu engem lockere Spannungszoustand oder der Onméiglechkeet, d'Werkzeug ze léisen, féiere kann.
- Kontaktspannung a Materialufuerderungen: Well déi 4 Stolkugelen, d'konisch Uewerfläch vum Zéibolzen, d'Uewerfläch vum Spindellach an d'Lächer, wou sech d'Stolkugelen befannen, wärend dem Aarbechtsprozess eng bedeitend Kontaktspannung ausüben, ginn héich Ufuerderungen un d'Materialien an d'Uewerflächenhärte vun dësen Deeler gestallt. Fir d'Konsistenz vun der Kraaft op d'Stolkugelen ze garantéieren, sollten d'Lächer, wou sech déi 4 Stolkugelen befannen, strikt an der selwechter Fläch sinn. Normalerweis gi fir dës Schlësseldeeler héichfest, héichhärteg a verschleißbeständeg Materialien benotzt a gi präzis Bearbechtungs- a Wärmebehandlungsprozesser duerchgefouert, fir hir Uewerflächenhärte a Verschleißbeständegkeet ze verbesseren, sou datt d'Kontaktflächen vun de verschiddene Komponenten e gudden Aarbechtszoustand bei laangfristegem a reegelméissegem Gebrauch behalen, Verschleiung a Verformung reduzéiert an d'Liewensdauer vum Werkzeug-Léisungs- a Spannmechanismus verlängert gëtt.
IV. Schlussfolgerung
Déi grondleeënd Struktur an de Funktionsprinzip vum Spindel-Tool-Léisungs- a Spannmechanismus an CNC-Bearbeitungszentren bilden e komplexen a sophistikéierte System. All Komponent kooperéiert a koordinéiert enk mateneen. Duerch e präzisen mechaneschen Design an genial mechanesch Strukturen gëtt eng séier an präzis Spannung an d'Léisung vun den Tools erreecht, wat eng staark Garantie fir déi effizient an automatiséiert Bearbeitung vun CNC-Bearbeitungszentren bitt. E grëndlecht Verständnis vu sengem Funktionsprinzip a wichtegen technesche Punkten ass vu grousser Bedeitung fir den Design, d'Fabrikatioun, d'Benotzung an d'Ënnerhalt vun CNC-Bearbeitungszentren. An der zukünfteger Entwécklung, mam kontinuéierleche Fortschrëtt vun der CNC-Bearbeitungstechnologie, gëtt de Spindel-Tool-Léisungs- a Spannmechanismus och kontinuéierlech optimiséiert a verbessert, fir op méi héich Präzisioun, méi séier Geschwindegkeet a méi zouverlässeg Leeschtung hinzegoen, fir den wuessenden Ufuerderunge vun der High-End-Fabrikatiounsindustrie gerecht ze ginn.