Система фиксации инструмента - Часть 3: Неисправности и причины

Что и почему ломается в системе фиксации.

1. Выход из строя пружин.
- Пружины «лопаются» из-за усталости.
- Пружины могут корродировать из-за попадания СОЖ в затяг.

Есть нормальный цикл использования затяга — 2 миллиона циклов или падение усилия зажима более чем на 30%. Но эти циклы же никто не считает. Мы в Ш-С при ремонте шпинделя всегда меняем пружины, считая, что это расходник.

Здесь, на 4ой странице есть нормативы по усилию.

2. Выход из строя уплотнений затяга.
В затягах есть уплотнения и их достаточное количество:
- Сзади на толкателе, чтобы СОЖ не попала в затяг при пролитии.
- На стыке затяг-адаптер ротационного соединения для герметизации.
- Ближе к конусу как контур герметичности для трансфера воздуха и СОЖ в вал (охлаждение или обдув конуса вала).
- На стыке затяг-цанга, также для герметизации трансфера СОЖ.
- В пальце системы фиксации для герметизации трансфера СОЖ между пальцем и инструментальной оправкой.

Уплотнения могут «рассыпаться со временем» — с этим ничего не поделаешь. Уплотнения могут быть «срезаны» в результате неаккуратного демонтажа/монтажа затяга в шпиндель.

Регламент на замену уплотнений в цанге - 500 000 циклов.

Есть специальные ремкомплекты резиновых уплотнений.
Инструкция по замене здесь.
Инструкция по демонтажу/монтажу цанги - здесь.

3. Закупоривание каналов.
Некачественная подготовка воздуха приводит к коррозии в каналах.
Неправильный уровень кислотности pH СОЖ - к солевым отложениям.

Правильный рН - 8,5-9,5

#причины_поломок

4. Выход из строя кулачков цанги.
- Естественный износ.
Периодически цангу нужно осматривать; если на ней есть задиры — менять. Так как изношенная цанга «убивает» хорошие оправки и штревели оправок.
- Критические поломки — деформации и разрушения. Такие поломки происходят из-за ударов или неправильной работы смены инструмента.

Идеально - чистить и смазывать цангу раз в неделю.

5. Износ
- При неправильно подобранных пружинах (пружины должны базироваться или по штоку затяга, или по валу) происходит истирание штока пружинами.
- В концентраторах напряжений — переходы от резьбы в цилиндр может произойти разрушение. Причина этому — неправильная работа затяга: перекосы, удары, неправильная работа автосмены инструмента.

6. Разрушение механических элементов.
- Это могут быть элементы «мультипликаторов силы» или толкатели. Как правило — это или естественный износ или коррозия из-за проникновения СОЖ.

Резюме:
Затяг — важный элемент шпинделя, который влияет на надежность закрепления оправки с инструментом в шпинделе. При падении силы зажима ухудшается чистота обработки и есть риск «вылетания» оправки из шпинделя. Поэтому очень важно в процессе эксплуатации контролировать и обслуживать затяг:
- Измерять усилие зажима.
- Инспектировать цангу.
- Смазывать цангу.
- Менять уплотнения в пальце цанги.
- Контролировать утечки СОЖ.

При ремонте шпинделя нужно восстанавливать ресурс затяга — менять пружины, менять уплотнения, инспектировать шток и цангу на износы и механические повреждения и при необходимости — менять их или менять затяг целиком.


В следующий раз я напишу про регламенты, инструмент и ремонтные комплекты.

Всем хорошей и безопасной работы!

Система фиксации - часть 4: Регламенты технического обслуживания

Полностью восстановить ресурс затяга можно при его демонтаже из шпинделя. Этим лучше всего заниматься, когда шпиндель демонтирован из станка.

Однако существуют регламенты по обслуживанию, которые не требуют таких радикальных мер. Выполняя регламент, мы продлеваем ресурс затяга, оправок, инструмента и даже ресурс шпинделя.

Приведу пример:

Идет работа с внутренней подачей СОЖ, в пальце системы фиксации износилось уплотнение. Уплотнение «задубело» и перестало выполнять свою функцию — обеспечивать герметичность. В конус начинает попадать СОЖ, она поднимается к цанге и дальше к пружинам затяга, смазка в цанге и пружинах вымывается. Усилие зажима падает. Это приводит к потере жесткости и повышенной вибрации.

Стойкость инструмента уменьшается, начинает появляться фреттинг-коррозия в стыке инструментальный конус - оправка. Так как пружины будут сильно залиты СОЖ, они подвергнутся коррозии и преждевременному износу, шток тоже будет в коррозии, все уплотнения на штоке также выйдут из строя. А общий уровень повышенной вибрации будет сказываться на сокращении ресурса подшипников.

В итоге:
- Затяг умрет.
- Конус умрет.
- Оправки умрут.
- Подшипники умрут.

И все это из-за резинки в цанге.

Теперь к регламентам:
1. Измерение усилия зажима.
2. Контроль утечек СОЖ в конус.
3. Чистка и смазывание цанги.
4. Контроль вылета пальца (ЕМ).
5. Замена резины в пальце цанги.
6. Инспекция цанги.
7. Инспекция адаптеров оправок под СОЖ (для HSK/PSC).
8. Инспекция состояния каналов под СОЖ на торце вала шпинделя (для SK).
9. Регулировка работы автоматической смены инструмента.
10. Контроль качества воздуха (фильтр, наличие влаги).
11. Контроль качества СОЖ (фильтрация, уровень кислотности pH).

Мотивирующий фактор к периодическому техническому обслуживанию — стоимость нового затяга:

В среднем затяг с цангой стоит 4000 евро.
Пружины и уплотнения — в десятки раз ниже.

Следите за оборудованием, вовремя обслуживайте и не допускайте поломок!

#состав_шпинделя

Датчики системы фиксации: глаза автоматической смены инструмента

Для правильной работы автоматической смены инструмента станку необходимо знать, в каком состоянии находится шпиндель:

1. Без инструмента.
2. Без инструмента, но с поданным давлением — готов взять оправку с инструментом.
3. С инструментом.

Для лучшего понимания можно еще раз посмотреть анимацию работы системы фиксации.

У затяга есть две крайние и одна промежуточная точка:

- Оправки нет, давление не подано — все элементы затяга максимально смещены к задней части шпинделя — крайняя точка 1.
- Давление в цилиндр подано, пружины сжаты, цанга открыта, и вся система готова к установке оправки — все элементы затяга максимально смещены к передней части шпинделя — крайняя точка 2.
- Оправка установлена, давления в цилиндре нет, цанга закрывается и втягивает оправку в конус — все элементы затяга смещаются от точки 2 и стремятся к точке 1 под действием силы пружин, но так до точки 1 и не дойдут — будет промежуточное положение 3.

Это реализуется разными способами. Рассмотрим, что может встречаться:

1. Система из двух-трех датчиков и втулка-индикатор.
2. Система из одного датчика с конической втулкой-индикатором.
3. Катушка индуктивности.
4. Турбины, которые считают расход масла цилиндра.
5. Электрический привод с энкодером вместо цилиндра.

Самые распространенные — первые три.

Самый простой и надежный — первый метод: система из двух-трех датчиков и втулка-индикатор. Этот метод применим, если у затяга достаточно большие хода и в задней части шпинделя достаточное количество места для размещения этой системы.

Если места мало, но ход системы фиксации достаточный — больше 15 мм, то применяют систему с одним датчиком и конической втулкой.

Если ход системы фиксации маленький, что характерно для миниатюрных затягов (HSK 25, 40, 50), то применяется система с катушкой индуктивности.

Здесь у меня презентация с наглядными примерами работы датчиков системы фиксации.

#состав_шпинделя

Кулачки — ключи на шпиндельных валах для позиционирования оправок

На шпиндельных валах имеются специальные кулачки-ключи. Они необходимы не для передачи момента и не для того, чтобы оправка не проворачивалась внутри конуса, а исключительно для правильного позиционирования оправки.

На валах с SK интерфейсом кулачки прикручиваются к торцу вала:
- Один кулачок маленький.
- Другой большой.

Если попытаться установить оправку с поворотом на 180 градусов, установка не удастся. Большой или фигурный кулачок не пройдет в паз на оправке. Соответственно, оправку можно устанавливать только в одном положении.

В валах с HSK интерфейсом внутри вала также присутствуют кулачки, которые, как правило, не съемные:
- Один кулачок высокий.
- Другой низкий.

Ситуация аналогична SK. Если оправку устанавливать неправильно, то большой кулачок упрется в короткий паз в оправке, и оправка не сядет в конус.

В валах с Capto/PSC не используются традиционные кулачки для позиционирования оправок. Вместо этого применяется специальный подпружиненный штифт, расположенный прямо на конической поверхности вала. Этот штифт обеспечивает точное и однозначное позиционирование оправки при установке.

Важные моменты при ремонте валов:
- При снятии кулачков с SK валов важно делать метки, где какой кулачок стоял. Если их перепутать, возникнет большой дисбаланс, и систему будет сложнее балансировать.
- В HSK валах кулачки, как правило, снять не удастся, хотя встречаются конструкции со сменными кулачками. Это хорошо, так как исключает ошибку. Однако это добавляет сложности, так как после перешлифовки вала нужно «подрезать» эти кулачки.

Казалось бы, мелочь, но это важно. Часто к нам приходят механизмы без кулачков или с демонтированными кулачками. Мы обязательно запрашиваем их у клиента, так как балансировать шпиндель после сборки без них — неправильно!

#состав_шпинделя

А вот здесь есть наглядное видео, как меняют энкодер без съема шпинделя.

Потом проверяют работу энкодера специальным прибором - Heidenhain PWM20

https://youtu.be/Jt_wNLLXeKU?si=unpxCue3vFgu5RXy

Все хорошо сделали, но крутить шпиндель без оправки нельзя )))