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
Часть 2. Температурные датчики

Задача температурного датчика может быть различной:

1. Отследить критически высокую температуру и сработать. Это защитный тип, и чаще всего он применяется в обмотке электродвигателя.

2. Постоянно отслеживать фактическую температуру и фиксировать её. Это отслеживающий тип датчика для мониторинга и чаще всего применяется для контроля температуры подшипников.

Самые распространённые температурные датчики в шпинделях — датчики KTY84, PT100, PT1000, RPTC.

Все это PTC-термисторы, и они бывают двух основных типов:

Линейные PTC-термисторы:

- Сопротивление изменяется плавно и примерно линейно с изменением температуры.
- Примеры: платиновые RTD-датчики (например, PT100, PT1000) и кремниевые термисторы серии KTY.
- Применение: точное измерение температуры в широком диапазоне.

Примеры:

KTY84

PT100

PT 1000

Переключающие PTC-термисторы (позисторы):

- Сопротивление изменяется резко при достижении определённой температуры, известной как точка Кюри.
- Применение: защита от перегрева, ограничение пусковых токов, стабилизация температуры в нагревательных элементах.

Пример: EPCOS B59770C01120A070

Вывод: необходимо правильно определять тип датчика при его замене, чтобы показания были корректными.

Важные условия эксплуатации:

При ремонте шпинделя мы проводим испытания мотора: баланс фаз, проверка сопротивления обмотки, тесты на пробой на корпус и т.д., а после сборки подключаем моторы на стенде. При таких тестах есть риск повреждения температурных датчиков.

Чтобы уменьшить этот риск, нужно при отключении температурных датчиков замыкать их накоротко, так же как резервные датчики.

И, конечно же, до и после всех испытаний нужно измерить сопротивление датчика при температуре окружающей среды и при более высокой температуре (например, 40 или 50 градусов) и сравнить показания до и после, чтобы быть уверенным в корректной работе температурного датчика.

Эти рекомендации помогут избежать ошибок при выборе датчиков, диагностике неисправностей и решении проблем, если они возникнут.

#состав_шпинделя
👍1232
Часть 3. Вибродатчики и АСБ

В шпиндельных узлах датчики вибрации применяются для мониторинга и реализации функций адаптивного резания. Мониторинг я видел, но адаптивное резание не встречал ни разу.

Для контроля вибрации используются компактные трёхосевые акселерометры.

Самый распространённый бренд — Kistler

Можно подобрать аналог у Российского производителя - ГлобалТест.

Сам датчик — прецизионный и дорогостоящий компонент, ориентировочная стоимость — от 2 000 евро.

Если датчик вышел из строя, а он не использовался или использовался только как инструмент производителя оборудования для контроля и «отсечения» гарантии, то рациональнее такой датчик отключить, а не менять на новый.

Совершенно другое дело — вибродатчик для автоматической балансировки.

Это очень удобные и полезные устройства, которые определяют уровень дисбаланса, строят математическую модель и путём смещения массы грузов осуществляют автоматическую балансировку всей системы.

Применяются такие балансировочные системы в шпинделях, которые вращают большие шлифовальные круги для круглой шлифовки.

Примеры производителей таких систем:

Balance Systems
MPM Balancing Systems

Эти знания помогут принимать взвешенные решения по замене компонентов.

#состав_шпинделя
👍1522🔥1
Часть 4. Датчики измерения линейных перемещений

Все знают о таком эффекте, как тепловое расширение: если говорить совсем просто, то при повышении температуры размеры металлических деталей и компонентов увеличиваются.

В высокоточных станках, для обеспечения микронных точностей, очень важно компенсировать этот эффект.

Компенсация осуществляется по-разному:

• Зона обработки охлаждается.
• Шпиндель охлаждается контурами охлаждения.
• Через ШВП (шарико-винтовую передачу) циркулирует хладагент для термостабильности.

Существует множество различных методов — всё это борьба за термостабильность, и, как правило, она комплексная.

Однако не только температура влияет на изменение размеров; центробежные силы при высоких скоростях вращения шпинделя также изменяют его линейные размеры.

В прецизионной обработке крайне важно, чтобы инструмент находился в определённом заданном положении.

Поэтому наряду с вышеперечисленными методами борьбы за термостабильность применяются специальные прецизионные датчики измерения расстояния с точностью до 2 мкм.

Такие датчики, как правило, устанавливаются на переднюю опору шпинделя, например, на лабиринтное уплотнение, и измеряют, как меняется размер кольца лабиринта.

Далее данные об изменениях температур и размеров обрабатывает стойка станка и строит компенсационную модель движения осей для сохранения размеров.

А теперь вернёмся к нашим датчикам и посмотрим, какие они бывают и как работают.

Основные производители, которые чаще всего встречаются:

Micro-Epsilon
Baumer
Принцип работы этих датчиков примерно следующий:

Он основан на индукции вихревых токов. Катушка в корпусе датчика генерирует высокочастотный переменный ток, создавая электромагнитное поле. Когда это поле взаимодействует с проводящим материалом (кольцом нашего лабиринтного уплотнения), в нём индуцируются вихревые токи, что изменяет импеданс катушки (комплексное сопротивление). Это изменение пропорционально расстоянию между датчиком и лабиринтом, что позволяет измерять перемещения без контакта.

Более детально можно почитать в технических инструкциях к этим датчикам.

И вот мы подходим к самому важному — эти знания позволяют нам понять, что это вихретоковые датчики или вихретоковые преобразователи, и подобрать аналоги у российских производителей, таких как
Глобал Тест или ZETLAB.

#состав_шпинделя
2👍1431
Часть 5. Модули определения утечек: полезно, дорого, очень просто.

Я писал про контуры охлаждения и про то, что они должны быть герметичны.

Это важно для того, чтобы жидкости не попали внутрь шпинделя: электрика не повредилась, электроника не вышла из строя, смазка из подшипников не вымылась и не образовалась коррозия.

Активной защитой от утечек являются детекторы утечек и системы дренажных отверстий.

Но дренажи не всегда находятся в удобных для наблюдения местах. А порой оператор или служба обеспечения работы может даже не знать об их существовании.

В этом случае помогают датчики утечек. Они работают по принципу: если есть определённый поток жидкости — подавай сигнал в стойку, а дальше система сигнализирует об ошибке.

Это очень удобно и помогает вовремя отреагировать и избежать серьёзных поломок.

При небольшой утечке через дренаж ротационного соединения можно отключить внутреннюю подачу СОЖ и заменить ротационную муфту без риска выхода из строя всего шпинделя. Если вовремя не отреагировать, то придётся комплексно ремонтировать шпиндель и, скорее всего, перематывать мотор.

Такая же история может произойти, если контур охлаждения мотора или контур охлаждения опор потеряет герметичность.

Теперь поговорим про эти модули — рассмотрим модуль определения утечки от OTT Jakob.

У модуля есть 2 режима работы:

- Режим обнаружения износа. Система будет выдавать ошибку при утечке в 100 мл/мин на протяжении 30 секунд или 250 мл/мин на протяжении 10 секунд.

- Режим обнаружения отказа. Система будет выдавать ошибку при утечке более 250 мл/мин на протяжении 10 секунд.

Когда датчик фиксирует утечку, то сигнал меняется с 24 В на 0 В — это позволяет достаточно просто интегрировать систему в логику работы станка.

Скорее всего, чувствительный элемент, который измеряет уровень потока, работает на принципе пьезоэлектрического сенсора или дифференциального давления.

Устройство OTT Jakob достаточно сложное, точное и дорогостоящее — стоит примерно 3 000 евро.

Franz Kessler решил упростить свой детектор и сделал датчик с камерой: если утечка небольшая, то камера не успевает заполниться жидкостью, а если утечка большая, то успевает. В верхней точке есть обрыв электрической цепи, жидкость его замыкает, и выдаётся сигнал — вот так всё просто! Но этот датчик тоже дорого стоит — примерно 1500 евро ))))

Если подобрать аналог, то можно найти не уступающее по функционалу устройство в десятки раз дешевле.

Готовых решений у русских производителей я не нашёл, но если устанавливать решения от IFM или SICK, то тоже получится сэкономить, а главное, что можно установить эти системы туда, где просто стоят визуальные детекторы утечек и дренажи. За 500—1000 евро можно найти достойные варианты.

Такие системы однажды сэкономят вам кучу денег на ремонте и спасут от долгого простоя.

По ссылке подборка с материалом: инструкция на OTT, список Русских производителей.

#состав_шпинделя
👍123🔥1
Часть 6.
Модули генерации вибрации или
как работает ULTRASONIC

Есть такая технология — обработка с ультразвуком.
Смысл заключается в том, что на инструмент накладывается высокочастотная вибрация в ультразвуковом диапазоне, примерно 40 кГц и с небольшой амплитудой — 2 мкм.

С такой вибрацией обработка происходит легче, снижаются силы резания, увеличивается стойкость инструмента. Вот тут можно посмотреть примеры с вибрацией и без нее.

Реализуется это следующим образом: в шпинделе установлен специальный модуль с пьезоэлектрическими элементами, и при подаче на этот модуль высокочастотного электрического сигнала от специального генератора сигнал в модуле преобразуется в механические колебания.

Эти модули устанавливаются максимально близко к конусу шпинделя.

Касательно электрического сигнала — тут тоже не всё просто: напряжение от 10 до 100 вольт, а частота от 20 до 40 кГц — достигается это специальным отдельно стоящим устройством — ультразвуковым генератором.

Так как человеческое ухо не воспринимает звук выше 20 кГц, а перемещение в 2 мкм тактильно тоже не ощутить, то при работе всей этой системы будет складываться ощущение, что ничего не происходит. ))

Диагностировать такие модули сложно и дорого — нужен лазерный виброметр, который в состоянии зафиксировать вибрацию в этом диапазоне.

Такие технологии применяются в станках DMG Ultrasonic и DAMA SA.

Шпиндели, где можно увидеть возбудители вибрации: GMN, IBAG, TDM.

А углубиться в тему можно, прочитав эту статью, в конце которой есть ещё много ссылок.

А здесь подборка материала.

#состав_шпинделя
👍74🔥3
Ротационные соединения — муфты подачи СОЖ через инструмент

О ротационных соединениях можно рассказывать долго, так как это самостоятельные механизмы, которые передают технологические среды (СОЖ, воздух, масло, хладагент) от неподвижной части к подвижной.

В составе шпиндельного узла эти механизмы применяются для передачи воздуха, необходимого для продувки инструментального конуса, и для подвода СОЖ через вал и инструмент прямо в зону резания.

Чаще всего встречаются ротационные соединения двух видов:

- Встраиваемые (бесподшипниковые)
- Блочные

У каждого типа ротационных соединений есть свои особенности и преимущества.

Встраиваемые — более компактные; скорость вращения не ограничена подшипниками, так как их нет. Чаще всего такие ротационные соединения устанавливают в компактные шпиндели 5-осевых станков, поворотные головы и шпиндели токарно-фрезерных обрабатывающих центров. Однако у них есть ограничения: более сложная замена и больший риск залития механизма в случае выхода из строя или неправильной установки.

Блочные — более универсальные, с лёгкой заменой и установкой, оснащены хорошо организованными дренажными системами, которые позволяют уменьшить риск залития шпинделя при выходе из строя. Такие соединения чаще всего можно увидеть в 3-осевых станках, станках с горизонтальным шпинделем и везде, где нет жёстких ограничений по габаритам шпинделя. Из недостатков: большие габариты, ограничения по скорости и давлению в зависимости от схемы и типа подшипников, а также более высокая стоимость.

Мы подготовили наглядную инструкцию и сняли большой видеообзор про работу ротационных соединений. Рекомендую к просмотру всем, кому это важно.

Что важно знать:

- Ротационные соединения — это расходный элемент, который нужно менять либо раз в год, либо очень тщательно следить за его корректной работой. В противном случае выход из строя ротационного соединения может привести к дорогостоящему ремонту всего шпинделя с перемоткой мотора.

- Сухой ход в ротационных соединениях, как правило, допускается в очень ограниченных пределах. И даже если допускается, это существенно уменьшает ресурс устройства.

- Ротационное соединение правильно работает только с давлением, превышающим минимально допустимое — выше 5 атмосфер. Если давление потока меньше, могут возникать утечки.

- Стоимость ротационных соединений варьируется от 2 до 10 тысяч евро. Однако мы в «Ш-С» ремонтируем их для вас — это быстрее и дешевле, чем покупка нового.
Здесь видео, где я рассказываю о процессе ремонта.

Позже я расскажу про основные бренды ротационных соединений и их стоимость. А бонусом будет история о том, как мы по глупости и неопытности испортили новое ротационное соединение стоимостью полмиллиона рублей.

#состав_шпинделя
👍9🔥21💯1
Ротационные соединения:
производители, стоимость и отличия


Основные производители ротационных соединений:

1. Deublin

У компании Deublin очень большая линейка ротационных механизмов. Если в европейском шпинделе используется бесподшипниковое ротационное соединение, то чаще всего это Deublin.

Стоимость: от 1 500 до 3 000 евро.

2. Ott Jakob

Известный немецкий бренд, специализирующийся на зажимных группах шпинделя. Они также производят блочные ротационные соединения.

Стоимость: от 2 000 до 4 000 евро.

3. GAT

Дорогой немецкий производитель ротационных механизмов. Чаще всего встречается в швейцарских шпиндельных узлах: Step-Tec, Fischer, Ibag. Применяется там, где требуются особые характеристики.

Стоимость: от 4 000 до 12 000 евро.

4. Bielomatik

Специализируется на ротационных соединениях для специфических задач.

Стоимость: от 6 000 до 15 000 евро.

5. RIX

Японский производитель ротационных соединений. Если у вас Mazak, Okuma или Mori Seiki, то в таких шпинделях, скорее всего, установлено ротационное соединение RIX.

Стоимость: от 2 000 до 3 000 евро.

Это самые известные и распространённые бренды, но существуют и другие производители, у которых можно подобрать аналоги для своих задач, и стоимость, вероятнее всего, будет более низкой.

Другие производители:

- Итальянские: Johnson-Fluiten и RotoFlux.
- Китайские: Kwangjin.


Основные отличия между ротационными соединениями:

1. Материалы торцевых уплотнений

2. Тип подшипников и их схема установки

3. Продуманность и адаптированность в составе шпиндельного узла

Все эти факторы сильно влияют на допустимое давление, скорости вращения и износ торцевых элементов. В конечном счёте, это определяет ресурс до отказа.

Важно помнить, что ротационные соединения — это расходные элементы, и их ресурс ниже срока службы шпинделя. Мы рекомендуем следить за их работой и своевременно менять, чтобы не подвергать шпиндель риску залития.

Если вам нужны конкретные методы тестирования ротационных соединений в станке и определения их состояния — пишите, я вышлю инструкции.

#состав_шпинделя
👍115🔥4
Разгрузки: кто вообще о них думает!

Разгрузки — механизмы и конструкции, о которых мало кто задумывается и говорит.

Давайте рассмотрим, где встречаются разгрузки, для чего они нужны и как всё это реализуется в шпинделях.


Что такое разгрузка?

Разгрузка — это механизм, который уменьшает внешнюю нагрузку, как бы разгружая всю систему. Отсюда и название — разгрузка.


Самая заметная разгрузка — разгрузка системы фиксации

Можно освежить в памяти, как работает система фиксации [здесь].

Если коротко, то гидравлический цилиндр сжимает пружину системы фиксации внутри шпинделя. Если пружина достаточно жёсткая (например, в системе фиксации SK50 / HSK 100 / HSK 125), усилия сжатия становятся очень существенными. Через вал эти усилия оказывают значительные осевые нагрузки на подшипники шпинделя.

Чтобы убрать воздействие этих сил, мы можем установить специальный механизм, который «цепляет» вал в момент работы гидроцилиндра и механически удерживает его. Этот механизм не даёт валу перемещаться в осевом направлении, тем самым защищая подшипники от чрезмерных осевых нагрузок, вызванных действием гидроцилиндра.

Вот тут есть видео с работой разгрузки.

Менее заметные разгрузки — разгрузка пружин системы фиксации

Чтобы пружина системы фиксации не находилась в постоянном напряжении при зажатой оправке, используются механические замки из кулачков или шариков, которые берут нагрузку на себя.
Это увеличивает срок службы пружин в десятки раз.

Незаметные, но эффективные разгрузки подшипников

Существуют также разгрузки подшипников, которые позволяют увеличивать преднатяг подшипников во время работы. Один из примеров: при подаче СОЖ через ротационное соединение с высоким давлением (от 60 атмосфер и выше) мы создаём высокую осевую нагрузку с задней стороны вала. Это ведёт к уменьшению преднатяга подшипников.

Чтобы компенсировать эту нагрузку, используются системы автоматического регулирования преднатяга — разгрузка подшипников. Реализовано это в виде гидравлической камеры, которая делает посадку по внешнему кольцу подшипника более плотной за счёт упругих деформаций при подаче масла в эту камеру.

**А тут подборка материала по разгрузкам:**

#состав_шпинделя
👍114🔥4