Шпиндель и сервис
1.06K subscribers
325 photos
17 videos
46 files
90 links
Я - Кандлин Максим.
Рассказываю о сервисном обслуживании металлообрабатывающих станков.
Шпиндельные узлы, револьверы, поворотные столы:
- правила эксплуатации для сохранения ресурса;
- оптимизация затрат на обслуживание.

www.kandlin.com
Download Telegram
👍3🔥2👏2👀1
Измерительная система шпинделя — Часть 1: Энкодеры - датчики обратной связи

Энкодеры — это датчики, которые позволяют определять угловое положение вала. В шпинделе энкодеры необходимы для решения двух задач:

1. Автоматическая смена инструмента. Те самые кулачки, про которые мы уже говорили, должны быть параллельны оси Х при смене инструментальной оправки.
2. Управление мотором. Частотный привод управляет мотором с обратной связью, что позволяет более эффективно использовать его мощность.

Измерительная система шпиндельных узлов всегда включает в себя колесо энкодера, которое крепится к валу, и сам датчик-энкодер, который крепится к корпусу и реагирует на колесо.

Колеса бывают зубчатые, магнитные и с интегрированной перфорированной лентой.

Датчики-энкодеры отличаются по типу и уровню выходного сигнала: sin/cos, TTL.

Как правило, колесо энкодера и сам энкодер устанавливаются в задней части шпинделя. При установке важно точно выставлять осевой и угловой зазор между колесом и самим энкодером.

В следующих разделах мы подробно поговорим о колесах и измерительных головках.

А пока посмотрим на список основных брендов, которые мы встречаем в шпинделях:

- Lenord Bauer - www.lenord.de
- Siemens - www.siemens.com/
- Heidenhain - www.heidenhain.com
- VS Sensorik - www.vs-sensorik.com
- AMO - www.amo-gmbh.com
- Woelke - www.woelke-gmbh.eu
- Fanuc - www.fanuc.com
- Mitsubishi - www.mitsubishielectric.com
- Tamagawa - www.tamagawa-seiki.com
- Fagor - www.fagorautomation.com
- СКБ ИС - ЛИР - www.skbis.ru

#состав_шпинделя
👍102🔥1
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 )))
👍8😁1🤝1
Измерительная система шпинделя — Часть 2: Колеса энкодеров

Датчикам необходим источник информации, и они получают её от колеса энкодера.

Простейший пример — тахометр: метка на валу и приёмник (датчик), который улавливает эту метку. Сколько раз за минуту датчик улавливает метку, такая и скорость вращения (rpm, об/мин, 1/мин).

У колеса энкодера также есть референтная метка, которая может быть выполнена в виде отдельной впадины или большого зуба — флага.

Однако задача ставится шире — необходимо знать точное положение. Для этого на колесе размещено множество меток по всей его окружности, обычно 128, 256 или 512. Количество меток определяет точность определения угла поворота.

Методы исполнения меток:
- Магнитный: чередование северного и южного полюсов.
- Оптический: чередование тёмных и светлых полос.
- Механический: чередование возвышений и впадин.

Соответственно, существуют различные типы колес:
- Механические: зубчатые, с перфорированной лентой.
- Магнитные.
- Оптические.

Механическое колесо — самое простое и надёжное, но создание колеса с большим количеством зубьев особенно на малых диаметрах сложно.

Магнитное колесо решает проблему большого количества зубьев. Плюсы:
- Хорошая работоспособность в загрязнённых условиях.
- Стабильный сигнал с энкодера на высоких скоростях вращения вала за счёт отсутствия акустических шумов.

Минусы магнитных колёс включают возможность случайного размагничивания, о чём я напишу отдельно.

Оптика представляет собой высший класс исполнения, но, как и всё высококлассное, стоит дорого.

Также существуют перфорированные ленты — интересное решение, которое интегрируется на большие диаметры и встраивается в подшипники поворотных осей.

Если тема вас заинтересовала, обязательно посмотрите подборку материала:

Ссылка на материал

#состав_шпинделя
👍132🔥1
Измерительная система шпинделя — Часть 3: Что внутри

Есть две большие группы энкодеров:

Абсолютные
- каждая метка колеса уникальная, и энкодер всегда знает, в каком положении находится вал, даже после перезапуска станка или отключения электричества. Это особенно важно для энкодеров, которые установлены на перемещениях осей станка.

Инкрементальные
- метки не уникальные, и чтобы энкодер сориентировался, валу нужно сделать полный оборот и найти референтную метку. Референт на метке — начало отсчета, дальше энкодер уже не «слепой». Поэтому при запуске шпиндель делает один оборот — ориентируется.

Далее энкодеры нужно классифицировать по сигналам и протоколам:

Сразу нужно сказать, что протоколов много, они разные.

Для тех, кто эксплуатирует, разницы практически нет.

Для тех, кто ремонтирует и диагностирует, разница очень большая, для разных протоколов нужны свои приборы и адаптеры.

Аналоговые сигналы:

- 1Vpp, 1Vss — это sin/cos сигнал со смещением.
- Минимум 8 проводов: 2 на синус, 2 на косинус, 2 на референтный сигнал, 2 на питание.
- Аналоговый сигнал поступает в сервоусилитель и обрабатывается им.

Цифровые сигналы:

- TTL сигнал или сигнал в битах по какому-то цифровому интерфейсу: EnDat, DriveCliq, IOLink, ProfiBus, RS485 и другие.
- Здесь мы уже получаем обработанный сигнал от энкодера, который поступает в сервоусилитель, и сервоусилитель берет его «как есть».
- В случае с TTL — это обработанный sin/cos: сигнал есть/сигнала нет = 1/0 = черное/белое = зуб/впадина = мальчик/девочка))))

Цифровые интерфейсы — это очень хорошо для тех, кто их эксплуатирует, так как это расширяет возможности. Энкодер умеет общаться с сервоусилителем, ему можно присвоить новую ноль-метку в любом месте, спрашивать дополнительную информацию, проводить дополнительные проверки и диагностику.

Интерфейсы и протоколы — обширная тема. Давайте обсудим?

В нашем сервисном центре мы умеем хорошо диагностировать энкодеры с аналоговыми сигналами и энкодеры EnDat и DriveCliq.

#состав_шпинделя
👍11🔥1👏1🤝1
Измерительная система шпинделя — Часть 4: Настройка и диагностика

После замены энкодера или колеса энкодера требуется настройка, или юстировка измерительной системы.

Установка колеса:

Если в шпинделе используется синхронный мотор, управление им сложнее, и нулевая точка колеса должна совпадать с нулевым магнитным полем мотора. Вероятно, после переустановки измерительной системы потребуется адаптация мотора с энкодером.

Также существует общее требование к радиальному биению колеса энкодера — не более 0,02 мм. Повышенное биение влияет на стабильность уровня сигнала, так как изменяется зазор между считывающей головкой (энкодером) и штрихами колеса энкодера.

Со всеми видами колес нужно обращаться аккуратно при демонтаже и монтаже, избегать ударных нагрузок и поддерживать чистоту.

Особенности обращения с колесами:

- Магнитные колеса: Необходимо размагничивать инструмент, избегать попадания колеса в зону действия других магнитных полей, не ставить колесо на его радиальную поверхность и не подвергать его резкому и высокому нагреву (выше 140 градусов Цельсия).
- Оптические колеса: Особенно аккуратно обращаться, так как они хрупкие.

Установка считывающей головки:

Плоскость датчика должна быть перпендикулярна нормали колеса энкодера. Зазор между считывающей головкой и колесом выставляется по щупу, который идет в комплекте. Рекомендуется использовать пластиковые щупы вместо металлических.

Общая проверка и диагностика:

После установки системы её необходимо протестировать. Для этого нужно подать питание на энкодер и считывать сигналы с него. Для этой задачи подойдет источник питания и двухканальный осциллограф. Если есть специализированные приборы для диагностики, это ещё лучше.
PWM 20, 21, 10 от Хайденхайн
GEL 210 от Ленорд Бауер.

Ключевая задача — убедиться в уровне и характере сигнала.

При правильной подготовке и аккуратности у вас все получится!

Подобранный материал с рекомендациями по настройке и монтажу.

#состав_шпинделя
👍9👏2🔥1
Контуры охлаждения - Часть 1: Зачем, Что, Как?

Из названия понятно, что контуры охлаждения необходимы для охлаждения.

Самый распространённый контур охлаждения — это рубашка охлаждения мотора шпинделя. Её задача — снимать избыточный нагрев с мотора.

Существуют и другие контуры охлаждения, например, контур охлаждения подшипников передней и задней опоры. Охлаждение может также применяться к ротационному соединению, чтобы торцевые уплотнения работали в нужном температурном режиме.

Охлаждаются также измерительные системы (колесо энкодера и энкодер), чтобы уменьшить погрешность измерений.

Охлаждение применяется к самому валу через систему каналов внутри вала.

А если говорить о системах «вне шпинделя», то охлаждение может применяться к винтам ШВП и станине для стабилизации линейных размеров.

«Что» и «Зачем» мы обсудили. Осталось затронуть тему «Как» охлаждают.

Самый распространённый способ — контуры охлаждения или рубашки охлаждения. Это система незамкнутого контура: внутренняя поверхность выполняет роль спирали, а внешняя — цилиндра. С одной стороны подаётся хладагент, с другой — выходит. Жидкость проходит по спиральному пути, снимает тепло и уходит в чиллер для охлаждения уже самой себя, и так снова и снова. Избыточное тепло уходит, все счастливы.

Альтернативный способ спиральной рубашки — система из большого количества прямолинейных цилиндрических каналов, которые сообщаются между собой по торцевым поверхностям. Этот метод проще в изготовлении, но менее эффективен.

По ссылке подборка различных контуров охлаждения.

В следующий раз я расскажу о причинах выхода из строя, связанных с контурами охлаждения, и требованиях к хладагентам.

#состав_шпинделя
👍52🔥1💯1
EMAG USC-11 - сборка.

А вот видео с одним из моих любимых проектов — ремонтом большого токарного шпинделя Emag USC-11.

На видео есть момент монтажа рубашки охлаждения мотора в корпус.
👍132🔥2
Контуры охлаждения. Часть 2: Требования к охлаждающей жидкости и последствия неправильной эксплуатации.

...Просто используй правильный теплоноситель и не ошибайся. Можно было бы на этом закончить, но давайте разберемся подробнее.

Основные требования к охлаждающей жидкости
— это состав, температура, степень фильтрации и объем.
Список требований.

Состав:
Теплоноситель нужно правильно подготовить — дистиллированная вода плюс покупной компонент. Такой подход предотвращает разрушение резиновых уплотнений, содержит ингибиторы коррозии (что снижает коррозию и разрушение рубашки охлаждения) и значительно повышает температуру кипения до 170 градусов Цельсия, снижая риск испарения жидкости.

Температура:
На чиллере должно быть выставлено +1 градус. Если окружающая среда 25 градусов, температура теплоносителя должна быть 26 градусов. Это предотвращает образование конденсата внутри шпинделя, что может привести к выходу мотора из строя и коррозии внутри шпинделя.

Степень фильтрации и корректный объем заполнения:
Объем проверяем по уровню на баке, чистоту фильтрации — по состоянию механических фильтров. После фильтрации фракция включений должна быть не более 100 мкм.
Проверяем все раз в неделю.

Это необходимо, чтобы каналы рубашки охлаждения не забивались и охлаждающая жидкость эффективно циркулировала.

Герметичность контуров охлаждения:

- Давление в контурах — 2-3 бара.
- Объемный расход — 5-15 литров в минуту.

Контур должен быть герметичен, чтобы утечки отсутствовали.


Правилом хорошего тона у производителей шпинделей является наличие детекторов утечек в контурах охлаждения. Если у вас есть такая опция, не пренебрегайте контролем.

В подборке на этот раз — фотографии забитых и сгнивших рубашек охлаждения.

Хочется добавить, что при правильном обслуживании проблем не будет.

#состав_шпинделя
👍92🔥1🤝1
Лабиринтные уплотнения и дренажные отверстия — Часть 1: Зачем нужны и как устроены

Лабиринтные уплотнения и дренажи — инструменты защиты от проникновения загрязнений и технологических жидкостей внутрь шпинделя.

Лабиринтное уплотнение представляет собой сложный контур бесконтактного уплотнения, как правило, с подводом избыточного давления воздуха. Это своего рода запирающий шлюз, ограничивающий внутреннее содержимое шпинделя от внешней среды.

Дренажные отверстия — это система «эвакуации» жидкости из лабиринтных уплотнений, необходимая для того, чтобы жидкость не скапливалась внутри шпинделя.

Всё это устроено следующим образом:
Самый простой вид лабиринтного уплотнения — это когда одна деталь имеет форму перевернутой буквы "П", а вторая деталь входит в неё, как бы ножкой буквы "Т", вот так: «[-». Между деталями образуются маленькие зазоры, а если туда принудительно подать воздух, то создаётся система избыточного давления. При такой конструкции шлам, стружка, СОЖ и загрязнения либо не будут, либо минимально будут проникать внутрь.

#состав_шпинделя
🔥7👍31🤔1