Неправильно подобранная скорость вращения.
Центробежные силы в шпинделе.
Как мы обсудили ранее, можно неправильно выбрать скорость вращения шпинделя и перегреть мотор, но мотор — не единственный элемент, который может выйти из строя при слишком высоких скоростях.
Рассмотрим другие факторы:
1. Подшипники.
Если в шпиндельном узле используется смазка типа «масло-воздух», то можно крутить шпиндель, исходя из рекомендаций по мотору, и не переживать за подшипники — с ними всё будет в порядке.
Но если шпиндель работает на консистентной смазке, то существуют ограничения, связанные с тем, что на высоких скоростях центробежные силы «выбрасывают» смазку с дорожек качения на периферию.
Это приводит к дефициту смазки и повышенному нагреву.
Чтобы избежать этого, производители шпинделей рекомендуют работать в определённых циклах:
Если вы используете верхнюю треть максимальных скоростей, то после 3 часов работы нужно уменьшить скорость вращения до 1000 об/мин и дать шпинделю поработать так 5 минут.
После этого можно снова выходить на высокий скоростной диапазон.
2. Система фиксации инструмента.
У разных типов системы фиксации отличаются усилия зажима/фиксации оправки.
Я писал про регламенты и стандарты, но в паспорте шпинделя могут быть указаны отличные от общепринятых значения.
Существует зависимость между следующими факторами: скорость вращения шпинделя, масса и длина оправки с инструментом, а также усилие системы фиксации.
Если говорить упрощённо, то с лёгкой и короткой оправкой можно работать на более высоких скоростях при относительно небольшом усилии зажима.
И наоборот: для тяжёлого и длинного инструмента нужно большое усилие фиксации и более щадящие скоростные режимы.
Это легко объясняется формулой центробежной силы:
F = m⋅r⋅ω^2, где
m - масса оправки с инструментом,
r- расстояние от оси вращения до центра масс, а
ω - угловая скорость
Наибольшее влияние оказывает скорость, так как сила возрастает пропорционально квадрату этой скорости.
Выше графики от производителей шпиндельных узлов, посмотрите какие они дают рекомендации.
#причины_поломок
Центробежные силы в шпинделе.
Как мы обсудили ранее, можно неправильно выбрать скорость вращения шпинделя и перегреть мотор, но мотор — не единственный элемент, который может выйти из строя при слишком высоких скоростях.
Рассмотрим другие факторы:
1. Подшипники.
Если в шпиндельном узле используется смазка типа «масло-воздух», то можно крутить шпиндель, исходя из рекомендаций по мотору, и не переживать за подшипники — с ними всё будет в порядке.
Но если шпиндель работает на консистентной смазке, то существуют ограничения, связанные с тем, что на высоких скоростях центробежные силы «выбрасывают» смазку с дорожек качения на периферию.
Это приводит к дефициту смазки и повышенному нагреву.
Чтобы избежать этого, производители шпинделей рекомендуют работать в определённых циклах:
Если вы используете верхнюю треть максимальных скоростей, то после 3 часов работы нужно уменьшить скорость вращения до 1000 об/мин и дать шпинделю поработать так 5 минут.
После этого можно снова выходить на высокий скоростной диапазон.
2. Система фиксации инструмента.
У разных типов системы фиксации отличаются усилия зажима/фиксации оправки.
Я писал про регламенты и стандарты, но в паспорте шпинделя могут быть указаны отличные от общепринятых значения.
Существует зависимость между следующими факторами: скорость вращения шпинделя, масса и длина оправки с инструментом, а также усилие системы фиксации.
Если говорить упрощённо, то с лёгкой и короткой оправкой можно работать на более высоких скоростях при относительно небольшом усилии зажима.
И наоборот: для тяжёлого и длинного инструмента нужно большое усилие фиксации и более щадящие скоростные режимы.
Это легко объясняется формулой центробежной силы:
F = m⋅r⋅ω^2, где
m - масса оправки с инструментом,
r- расстояние от оси вращения до центра масс, а
ω - угловая скорость
Наибольшее влияние оказывает скорость, так как сила возрастает пропорционально квадрату этой скорости.
Выше графики от производителей шпиндельных узлов, посмотрите какие они дают рекомендации.
#причины_поломок
👍18✍4
Неправильная работа автосмены (M19)
Все очень хорошо знают, что в станках есть автоматическая смена инструмента.
Все к этому привыкли, и это вообще базовая опция, но за реализацией процесса стоит большая работа разных систем.
Я уже писал, что в шпинделе должна быть система фиксации инструмента и датчики, которые определяют наличие или отсутствие оправки в шпинделе.
Также оправки должны быть специальными — с ключами для однозначной установки в шпиндель.
В шпинделе должен быть энкодер для того, чтобы поворачиваться в единственно верную позицию, при которой происходит автосмена.
В станке должен быть магазин с инструментом, и этот магазин должен быть заполнен корректно.
Давайте посмотрим, какие основные ошибки могут происходить при работе автоматической смены инструмента.
1. Неправильно отъюстированное положение шпинделя при автосмене.
Если шпиндель повернётся не на нужный угол, то «лапа» автосмены ударит по позиционирующим кулачкам на валу шпинделя.
Или оправка HSK не попадёт в позиционирующие ключи, что приведёт к механическим ударам, невозможности зажать оправку в конусе и возможной поломке цанги шпинделя, сменщика инструмента, шпинделя, оправки.
2. Неправильная установка оправок в магазин с инструментом.
Если мы вручную поменяем позиции инструмента в магазине и не «перепишем» их, то это может привести к поломкам.
Вместо фрезы станок возьмёт резец и начнёт обрабатывать резцом программу, предназначенную для фрезы.
Или если мы в ручном режиме установим, к примеру, контрольную оправку, а потом решим загрузить её в магазин инструмента, то тоже может произойти ошибка: оправка достаточно длинная и может физически не поместиться в магазин. Произойдёт удар и выход из строя.
То же самое справедливо для больших наборных расточных систем, которые не помещаются в магазин инструмента и меняются вручную.
Немного про настройку автосмены.
Командой M19 мы ставим шпиндель в нулевое положение.
При M19 кулачки на валу шпинделя должны быть параллельны оси X,
фигурный кулачок должен быть слева, если мы смотрим на шпиндель.
Непараллельность кулачков и оси X не должна превышать 0,04 мм.
Для стандарта BT возможны два корректных положения шпинделя (0° и 180°),
для SK, HSK, Capto положение только одно.
Со стандартами SK, BT, BBT настройка по кулачкам проста — они на виду,
а со стандартами HSK и Capto неудобна, так как кулачки находятся внутри вала.
Но для этого есть специальные оправки с плоскостью, которая параллельна внутренним кулачкам.
Если кому-то нужна подробная инструкция по настройке автосмены — пишите, я пришлю.
#причины_поломок
Все очень хорошо знают, что в станках есть автоматическая смена инструмента.
Все к этому привыкли, и это вообще базовая опция, но за реализацией процесса стоит большая работа разных систем.
Я уже писал, что в шпинделе должна быть система фиксации инструмента и датчики, которые определяют наличие или отсутствие оправки в шпинделе.
Также оправки должны быть специальными — с ключами для однозначной установки в шпиндель.
В шпинделе должен быть энкодер для того, чтобы поворачиваться в единственно верную позицию, при которой происходит автосмена.
В станке должен быть магазин с инструментом, и этот магазин должен быть заполнен корректно.
Давайте посмотрим, какие основные ошибки могут происходить при работе автоматической смены инструмента.
1. Неправильно отъюстированное положение шпинделя при автосмене.
Если шпиндель повернётся не на нужный угол, то «лапа» автосмены ударит по позиционирующим кулачкам на валу шпинделя.
Или оправка HSK не попадёт в позиционирующие ключи, что приведёт к механическим ударам, невозможности зажать оправку в конусе и возможной поломке цанги шпинделя, сменщика инструмента, шпинделя, оправки.
2. Неправильная установка оправок в магазин с инструментом.
Если мы вручную поменяем позиции инструмента в магазине и не «перепишем» их, то это может привести к поломкам.
Вместо фрезы станок возьмёт резец и начнёт обрабатывать резцом программу, предназначенную для фрезы.
Или если мы в ручном режиме установим, к примеру, контрольную оправку, а потом решим загрузить её в магазин инструмента, то тоже может произойти ошибка: оправка достаточно длинная и может физически не поместиться в магазин. Произойдёт удар и выход из строя.
То же самое справедливо для больших наборных расточных систем, которые не помещаются в магазин инструмента и меняются вручную.
Немного про настройку автосмены.
Командой M19 мы ставим шпиндель в нулевое положение.
При M19 кулачки на валу шпинделя должны быть параллельны оси X,
фигурный кулачок должен быть слева, если мы смотрим на шпиндель.
Непараллельность кулачков и оси X не должна превышать 0,04 мм.
Для стандарта BT возможны два корректных положения шпинделя (0° и 180°),
для SK, HSK, Capto положение только одно.
Со стандартами SK, BT, BBT настройка по кулачкам проста — они на виду,
а со стандартами HSK и Capto неудобна, так как кулачки находятся внутри вала.
Но для этого есть специальные оправки с плоскостью, которая параллельна внутренним кулачкам.
Если кому-то нужна подробная инструкция по настройке автосмены — пишите, я пришлю.
#причины_поломок
👍13✍3🤝1
Причины выхода из строя.
Неправильное использование систем охлаждения.
Я уже писал про циклы работы электрических машин — S-циклы. Когда работа происходит в режиме S6, требуется отводить избыточное тепло от мотора для его корректной работы.
Также тепло требуется отводить от подшипниковых опор, а иногда даже от вала, чтобы обеспечить термостабильность системы и нивелировать термические изменения размеров.
Это повышает стабильность работы и точность станка.
Эту задачу решают контуры охлаждения, через которые проходит теплоноситель, охлаждаемый в чиллере.
Всё замечательно, но, как всегда, есть особенности эксплуатации.
Основные моменты эксплуатации:
1. Качество теплоносителя.
Во-первых, необходимо использовать правильно подготовленный теплоноситель, чтобы он не вызывал коррозию рубашки охлаждения и был совместим с материалом уплотнений.
В противном случае уплотнения потеряют эластичность, выйдут из строя, и контур станет негерметичным.
2. Состояние фильтра охлаждающей жидкости.
Во-вторых, следует регулярно проверять состояние фильтра охлаждающей жидкости.
Его загрязнение свидетельствует о начале проблем — значит, присутствует коррозия, а следовательно, что-то не так. Если фильтр и жидкость грязные, необходимо промыть систему.
3. Периодическая промывка системы.
В-третьих, систему охлаждения необходимо периодически, раз-два раза в год, промывать специальной химией. Она удаляет механические загрязнения и грибок внутри контура. После промывки требуется замена охлаждающей жидкости.
4. Удаление воздуха из системы.
В-четвёртых, после промывки и замены охлаждающей жидкости из системы необходимо удалить воздух. Для этого предусмотрены специальные пробки и вентиляционные отверстия в контурах охлаждения. Также нужно проверить все соединения на отсутствие утечек и проконтролировать давление в системе — оно не должно превышать 4 атмосфер.
5. Контроль температуры охлаждающей жидкости.
В-пятых, необходимо внимательно следить за температурой в цеху и на её основе устанавливать температуру охлаждающей жидкости на выходе из чиллера.
Если разница температур между воздухом в цеху и теплоносителем будет слишком большой, есть риск достижения точки росы и выпадения конденсата внутри шпинделя.
Это может привести к выходу из строя обмотки мотора и электронных компонентов.
Итоги:
Простые, но важные нюансы, которые помогут продлить срок службы оборудования:
- Использование качественной охлаждающей жидкости.
- Периодическая промывка и замена жидкости.
- Контроль отсутствия утечек.
Правильная настройка температуры и давления в системе.
#причины_поломок
Неправильное использование систем охлаждения.
Я уже писал про циклы работы электрических машин — S-циклы. Когда работа происходит в режиме S6, требуется отводить избыточное тепло от мотора для его корректной работы.
Также тепло требуется отводить от подшипниковых опор, а иногда даже от вала, чтобы обеспечить термостабильность системы и нивелировать термические изменения размеров.
Это повышает стабильность работы и точность станка.
Эту задачу решают контуры охлаждения, через которые проходит теплоноситель, охлаждаемый в чиллере.
Всё замечательно, но, как всегда, есть особенности эксплуатации.
Основные моменты эксплуатации:
1. Качество теплоносителя.
Во-первых, необходимо использовать правильно подготовленный теплоноситель, чтобы он не вызывал коррозию рубашки охлаждения и был совместим с материалом уплотнений.
В противном случае уплотнения потеряют эластичность, выйдут из строя, и контур станет негерметичным.
2. Состояние фильтра охлаждающей жидкости.
Во-вторых, следует регулярно проверять состояние фильтра охлаждающей жидкости.
Его загрязнение свидетельствует о начале проблем — значит, присутствует коррозия, а следовательно, что-то не так. Если фильтр и жидкость грязные, необходимо промыть систему.
3. Периодическая промывка системы.
В-третьих, систему охлаждения необходимо периодически, раз-два раза в год, промывать специальной химией. Она удаляет механические загрязнения и грибок внутри контура. После промывки требуется замена охлаждающей жидкости.
4. Удаление воздуха из системы.
В-четвёртых, после промывки и замены охлаждающей жидкости из системы необходимо удалить воздух. Для этого предусмотрены специальные пробки и вентиляционные отверстия в контурах охлаждения. Также нужно проверить все соединения на отсутствие утечек и проконтролировать давление в системе — оно не должно превышать 4 атмосфер.
5. Контроль температуры охлаждающей жидкости.
В-пятых, необходимо внимательно следить за температурой в цеху и на её основе устанавливать температуру охлаждающей жидкости на выходе из чиллера.
Если разница температур между воздухом в цеху и теплоносителем будет слишком большой, есть риск достижения точки росы и выпадения конденсата внутри шпинделя.
Это может привести к выходу из строя обмотки мотора и электронных компонентов.
Итоги:
Простые, но важные нюансы, которые помогут продлить срок службы оборудования:
- Использование качественной охлаждающей жидкости.
- Периодическая промывка и замена жидкости.
- Контроль отсутствия утечек.
Правильная настройка температуры и давления в системе.
#причины_поломок
👍16❤2💯1
Повышенная вибрация – причина преждевременного выхода из строя.
Часть 1 – вводная
Поговорим немного о повышенной вибрации, так как она является причиной, которая серьёзно уменьшает ресурс.
Для начала стоит разобраться, какой уровень вибрации считается приемлемым и где начинаются проблемы.
Лучше всего посмотреть на общепромышленные G-графики остаточного дисбаланса по ISO 1940/1. На этих графиках можно увидеть, как меняется виброскорость в зависимости от оборотов.
Есть такие значения, как G6.3, G2.5, G1.0, G0.4
Чем цифра меньше, тем лучше сбалансирована система.
Для шпинделей эти значения также могут быть разными: примерно от G2.5 до G0.4 в зависимости от применения.
Для скоростных шлифовальных – более жёсткий допуск, для силовых токарных – менее жёсткий.
Для правильного измерения вибрации шпинделя нужно использовать контрольные балансировочные оправки – это оправки с минимальным остаточным дисбалансом.
Измерения следует проводить в разных точках и в разных плоскостях:
в плоскости ХоУ и ХоZ,
в передней и задней части шпинделя (если это доступно).
Соответственно, на максимальных скоростях с контрольной балансировочной оправкой виброскорость должна составлять примерно 0,3–0,8 мм/с.
Спектр вибрации должен быть ровным, без ярких пиков и всплесков.
Надо понимать, что виброскорость в процессе обработки будет значительно выше, и она будет зависеть от множества факторов.
В школе нам говорили про факторы «СПИД» (станок, приспособление, инструмент, деталь).
Всё это влияет на виброскорость при обработке: жёсткость станка и шпинделя, надёжность закрепления детали и оправки, качество инструмента, режимы резания, подача СОЖ и многое другое.
Если посмотреть рекомендации производителей, то станет немного понятнее.
Step-Tec AG (швейцарский производитель шпинделей) указывает в своих инструкциях, что при вибрации в диапазоне:
от 0 до 1,8 – гарантия на шпиндель 12 месяцев,
от 1,8 до 6,3 – уже 6 месяцев,
а при работе выше 6,3 – никаких гарантий.
Далее мы рассмотрим, из-за чего возникают повышенные вибрации, к каким повреждениям они приводят, как уменьшить вибрацию и как её контролировать.
Если тема будет интересна, можно организовать мини-конференцию: я приглашу специалистов, которые глубоко разбираются в вопросах вибрации и вибродиагностики.
Ставьте «плюсики» или пишите «нужно глубже обсудить» в комментариях – это будет для меня метрикой.
#причины_поломок
Часть 1 – вводная
Поговорим немного о повышенной вибрации, так как она является причиной, которая серьёзно уменьшает ресурс.
Для начала стоит разобраться, какой уровень вибрации считается приемлемым и где начинаются проблемы.
Лучше всего посмотреть на общепромышленные G-графики остаточного дисбаланса по ISO 1940/1. На этих графиках можно увидеть, как меняется виброскорость в зависимости от оборотов.
Есть такие значения, как G6.3, G2.5, G1.0, G0.4
Чем цифра меньше, тем лучше сбалансирована система.
Для шпинделей эти значения также могут быть разными: примерно от G2.5 до G0.4 в зависимости от применения.
Для скоростных шлифовальных – более жёсткий допуск, для силовых токарных – менее жёсткий.
Для правильного измерения вибрации шпинделя нужно использовать контрольные балансировочные оправки – это оправки с минимальным остаточным дисбалансом.
Измерения следует проводить в разных точках и в разных плоскостях:
в плоскости ХоУ и ХоZ,
в передней и задней части шпинделя (если это доступно).
Соответственно, на максимальных скоростях с контрольной балансировочной оправкой виброскорость должна составлять примерно 0,3–0,8 мм/с.
Спектр вибрации должен быть ровным, без ярких пиков и всплесков.
Надо понимать, что виброскорость в процессе обработки будет значительно выше, и она будет зависеть от множества факторов.
В школе нам говорили про факторы «СПИД» (станок, приспособление, инструмент, деталь).
Всё это влияет на виброскорость при обработке: жёсткость станка и шпинделя, надёжность закрепления детали и оправки, качество инструмента, режимы резания, подача СОЖ и многое другое.
Если посмотреть рекомендации производителей, то станет немного понятнее.
Step-Tec AG (швейцарский производитель шпинделей) указывает в своих инструкциях, что при вибрации в диапазоне:
от 0 до 1,8 – гарантия на шпиндель 12 месяцев,
от 1,8 до 6,3 – уже 6 месяцев,
а при работе выше 6,3 – никаких гарантий.
Далее мы рассмотрим, из-за чего возникают повышенные вибрации, к каким повреждениям они приводят, как уменьшить вибрацию и как её контролировать.
Если тема будет интересна, можно организовать мини-конференцию: я приглашу специалистов, которые глубоко разбираются в вопросах вибрации и вибродиагностики.
Ставьте «плюсики» или пишите «нужно глубже обсудить» в комментариях – это будет для меня метрикой.
#причины_поломок
👍29
Повышенная вибрация
Часть 2 – Внешние факторы
Повышенная вибрация шпинделя может возникать из-за неправильной работы самого механизма (внутренних факторов). Но даже при «идеальной» работе шпинделя вибрация может быть повышенной из-за внешних факторов.
Сегодня мы рассмотрим самые распространённые внешние факторы, которые приводят к повышенной вибрации:
- Несбалансированная инструментальная оправка с инструментом
Мы часто наблюдаем кратное увеличение виброскорости в сравнении с тарированной балансировочной оправкой при использовании недостаточно качественной инструментальной оправки.
Простой способ проверки – измерить уровень вибрации с разными оправками и сравнить показания.
- Недостаточная жёсткость шпиндельной бабки
Эта ситуация особенно заметна в станках с высокими шпиндельными колоннами (ось Z). При нахождении шпинделя в нижней точке, близко к столу, вибрация может выходить за пределы допустимых значений, а при перемещении шпинделя вверх по колонне – уменьшаться и стабилизироваться. Это связано с тем, что у колонны не хватает жёсткости, и она начинает выступать резонатором.
Консольное крепление шпинделя также может быть причиной повышенной вибрации. Причём при плавном выходе на высокие обороты всё может быть стабильно, а при резком увеличении оборотов система становится квазиупругой и начинает резонировать.
Даже на стандартной компоновке трёхосевого станка можно заметить, что измеряемая вибрация в плоскости ZOX (датчик устанавливаем спереди) будет меньше, чем в плоскости ZOY (датчик устанавливаем справа или слева). Это связано с разной жёсткостью направляющих оси Z в разных направлениях.
- Внешние резонансные частоты
Нередко на частотах, кратных 50 Гц, возникает повышенная вибрация. 50 Гц – это частота электрической сети, и если рядом со станком находятся мощные электрические потребители, это может быть причиной.
Также у станка могут быть собственные резонансные частоты. Производители обычно стараются вывести резонансные частоты за пределы рабочих частот вращения шпинделя, но практика показывает, что это не всегда удаётся.
Решение проблемы – исключение работы шпинделя на резонансных частотах станка. Например, если резонансная частота станка – 50 Гц, избегайте работы на частоте вращения шпинделя 3000 об/мин, вместо этого используйте 2900 или 3100 об/мин.
- Неправильная работа передачи вращения (муфта, ремень, зубчатая передача)
Неправильно установленная муфта (по соосности и радиальному биению), неверно натянутый ремень или изношенная зубчатая передача обязательно приводят к увеличению уровня вибрации всей системы.
- Изношенный инструмент и «жёсткие» режимы резания
Изношенный инструмент и превышение допустимых режимов резания значительно увеличивают вибрацию при обработке.
Методы контроля здесь просты – даже если отсутствуют датчики вибрации, вы будете ощущать её физически и слышать повышенный шум при работе.
Внешних факторов, влияющих на повышенную вибрацию, может быть много, особенно во время обработки, а не на холостом ходу. Здесь мы снова возвращаемся к системе СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь).
Вибродиагностика значительно облегчает поиск и локализацию причин проблемы. Всегда начинайте диагностику с холостого хода, последовательно исключая основные факторы.
Самое важное – не игнорируйте повышенную вибрацию, так как в дальнейшем она приводит к серьёзным поломкам не только шпинделя, но и других элементов оборудования.
#причины_поломок
Часть 2 – Внешние факторы
Повышенная вибрация шпинделя может возникать из-за неправильной работы самого механизма (внутренних факторов). Но даже при «идеальной» работе шпинделя вибрация может быть повышенной из-за внешних факторов.
Сегодня мы рассмотрим самые распространённые внешние факторы, которые приводят к повышенной вибрации:
- Несбалансированная инструментальная оправка с инструментом
Мы часто наблюдаем кратное увеличение виброскорости в сравнении с тарированной балансировочной оправкой при использовании недостаточно качественной инструментальной оправки.
Простой способ проверки – измерить уровень вибрации с разными оправками и сравнить показания.
- Недостаточная жёсткость шпиндельной бабки
Эта ситуация особенно заметна в станках с высокими шпиндельными колоннами (ось Z). При нахождении шпинделя в нижней точке, близко к столу, вибрация может выходить за пределы допустимых значений, а при перемещении шпинделя вверх по колонне – уменьшаться и стабилизироваться. Это связано с тем, что у колонны не хватает жёсткости, и она начинает выступать резонатором.
Консольное крепление шпинделя также может быть причиной повышенной вибрации. Причём при плавном выходе на высокие обороты всё может быть стабильно, а при резком увеличении оборотов система становится квазиупругой и начинает резонировать.
Даже на стандартной компоновке трёхосевого станка можно заметить, что измеряемая вибрация в плоскости ZOX (датчик устанавливаем спереди) будет меньше, чем в плоскости ZOY (датчик устанавливаем справа или слева). Это связано с разной жёсткостью направляющих оси Z в разных направлениях.
- Внешние резонансные частоты
Нередко на частотах, кратных 50 Гц, возникает повышенная вибрация. 50 Гц – это частота электрической сети, и если рядом со станком находятся мощные электрические потребители, это может быть причиной.
Также у станка могут быть собственные резонансные частоты. Производители обычно стараются вывести резонансные частоты за пределы рабочих частот вращения шпинделя, но практика показывает, что это не всегда удаётся.
Решение проблемы – исключение работы шпинделя на резонансных частотах станка. Например, если резонансная частота станка – 50 Гц, избегайте работы на частоте вращения шпинделя 3000 об/мин, вместо этого используйте 2900 или 3100 об/мин.
- Неправильная работа передачи вращения (муфта, ремень, зубчатая передача)
Неправильно установленная муфта (по соосности и радиальному биению), неверно натянутый ремень или изношенная зубчатая передача обязательно приводят к увеличению уровня вибрации всей системы.
- Изношенный инструмент и «жёсткие» режимы резания
Изношенный инструмент и превышение допустимых режимов резания значительно увеличивают вибрацию при обработке.
Методы контроля здесь просты – даже если отсутствуют датчики вибрации, вы будете ощущать её физически и слышать повышенный шум при работе.
Внешних факторов, влияющих на повышенную вибрацию, может быть много, особенно во время обработки, а не на холостом ходу. Здесь мы снова возвращаемся к системе СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь).
Вибродиагностика значительно облегчает поиск и локализацию причин проблемы. Всегда начинайте диагностику с холостого хода, последовательно исключая основные факторы.
Самое важное – не игнорируйте повышенную вибрацию, так как в дальнейшем она приводит к серьёзным поломкам не только шпинделя, но и других элементов оборудования.
#причины_поломок
👍14🔥3❤2💯2
Повышенная вибрация.
Часть 3 — внутренние факторы
Сегодня рассмотрим внутренние проблемы шпиндельного узла, которые могут приводить к повышенному уровню вибрации.
1. Остаточный дисбаланс шпинделя на оборотной частоте
Если шпиндель не сбалансирован, мы получаем повышенную вибрацию на частоте его вращения.
Простой пример: шпиндель вращается с частотой 5000 об/мин. Чтобы перевести это в герцы, делим на 60:
5000 / 60 = 83,33 Гц
Если на спектре вибрации мы видим пики в диапазоне 82–84 Гц, это указывает на наличие остаточного дисбаланса.
Причины могут быть как изначальный дисбаланс после сборки, так и смещение масс в процессе эксплуатации.
Хорошая аналогия — это снег, налипший на колёса автомобиля: при движении начинается биение руля. Помыл — всё прошло. То же и здесь.
Наиболее частые причины дисбаланса:
- ослабление или выкручивание балансировочных винтов;
- смещение стопорных гаек;
- износ или смещение пружин внутри вала;
- попадание загрязнений внутрь шпиндельного узла.
2. Низкое усилие зажима, износ конуса или цанги
Если инструментальная оправка зажимается с недостаточным усилием, либо посадочная поверхность изношена, возможна её установка с перекосом или люфтом.
Это приводит к смещению центра масс и, как следствие, к росту вибрации.
Особенно критично это становится на шпинделях с частотой вращения выше
12 000 об/мин — на таких скоростях даже микронные смещения дают ощутимый эффект.
3. Неадаптированный синхронный двигатель с энкодером
Если синхронный мотор с энкодером не прошёл процедуру адаптации, возможны фазовые рассинхронизации. Это проявляется как рывки, микро-перемещения, паразитные моменты — и всё это вызывает рост вибрации.
4. Износ ротационного соединения
Если на шпинделе установлено ротационное соединение для подвода СОЖ или воздуха, его износ может вызывать паразитную вибрацию.
Особенно если конструкция блочная — любые биения в нём напрямую передаются на шпиндель.
5. Дефекты подшипников
Классическая причина вибрации на высоких частотах.
В отличие от дисбаланса
(1× частота), подшипниковые дефекты проявляются на более высоких частотах:
дефекты внутреннего кольца — BPFI;
внешнего кольца — BPFO;
тел качения — BSF;
сепаратора — FTF.
Типично — 200 Гц и выше, в зависимости от конструкции подшипника и скорости вращения.
Итог
Понимание возможных причин вибрации позволяет грамотно выстраивать логику диагностики — от простого к сложному, от внешнего к внутреннему.
Даже простой виброанализатор и периодические замеры помогут:
- вовремя зафиксировать отклонения,
- локализовать источник,
- предотвратить дорогостоящие последствия.
#причины_поломок
Часть 3 — внутренние факторы
Сегодня рассмотрим внутренние проблемы шпиндельного узла, которые могут приводить к повышенному уровню вибрации.
1. Остаточный дисбаланс шпинделя на оборотной частоте
Если шпиндель не сбалансирован, мы получаем повышенную вибрацию на частоте его вращения.
Простой пример: шпиндель вращается с частотой 5000 об/мин. Чтобы перевести это в герцы, делим на 60:
5000 / 60 = 83,33 Гц
Если на спектре вибрации мы видим пики в диапазоне 82–84 Гц, это указывает на наличие остаточного дисбаланса.
Причины могут быть как изначальный дисбаланс после сборки, так и смещение масс в процессе эксплуатации.
Хорошая аналогия — это снег, налипший на колёса автомобиля: при движении начинается биение руля. Помыл — всё прошло. То же и здесь.
Наиболее частые причины дисбаланса:
- ослабление или выкручивание балансировочных винтов;
- смещение стопорных гаек;
- износ или смещение пружин внутри вала;
- попадание загрязнений внутрь шпиндельного узла.
2. Низкое усилие зажима, износ конуса или цанги
Если инструментальная оправка зажимается с недостаточным усилием, либо посадочная поверхность изношена, возможна её установка с перекосом или люфтом.
Это приводит к смещению центра масс и, как следствие, к росту вибрации.
Особенно критично это становится на шпинделях с частотой вращения выше
12 000 об/мин — на таких скоростях даже микронные смещения дают ощутимый эффект.
3. Неадаптированный синхронный двигатель с энкодером
Если синхронный мотор с энкодером не прошёл процедуру адаптации, возможны фазовые рассинхронизации. Это проявляется как рывки, микро-перемещения, паразитные моменты — и всё это вызывает рост вибрации.
4. Износ ротационного соединения
Если на шпинделе установлено ротационное соединение для подвода СОЖ или воздуха, его износ может вызывать паразитную вибрацию.
Особенно если конструкция блочная — любые биения в нём напрямую передаются на шпиндель.
5. Дефекты подшипников
Классическая причина вибрации на высоких частотах.
В отличие от дисбаланса
(1× частота), подшипниковые дефекты проявляются на более высоких частотах:
дефекты внутреннего кольца — BPFI;
внешнего кольца — BPFO;
тел качения — BSF;
сепаратора — FTF.
Типично — 200 Гц и выше, в зависимости от конструкции подшипника и скорости вращения.
Итог
Понимание возможных причин вибрации позволяет грамотно выстраивать логику диагностики — от простого к сложному, от внешнего к внутреннему.
Даже простой виброанализатор и периодические замеры помогут:
- вовремя зафиксировать отклонения,
- локализовать источник,
- предотвратить дорогостоящие последствия.
#причины_поломок
👍9🔥3🤝1
Повышенная вибрация
Часть 4 - Негативные последствия повышенной вибрации
Всех приветствую!
Я уже говорил о допустимых уровнях вибрации и о причинах повышенной вибрации (внешние и внутренние факторы).
Сегодня хочу рассказать, к чему приводит повышенная вибрация и почему её не стоит игнорировать.
К каким повреждениям она приводит:
• Повышенный дисбаланс приводит к ударным нагрузкам на подшипники.
Микроперемещения от вибрации вызывают уменьшение слоя смазки между кольцом подшипника и телом качения, что приводит к более разрушительному контакту. В результате образуются лунки на дорожке качения — явление, известное как «ложное бринеллирование».
• Ускоренное старение смазки подшипников.
Микроперемещения вызывают эффект фреттинг-коррозии, а продукты износа остаются в смазке, ухудшая её свойства.
Производитель подшипников IBC в своих расчётах показывает, что срок службы смазки при сильной вибрации снижается в 2,25 раза по сравнению с умеренным уровнем вибрации и в 7 раз при критическом уровне.
• Фреттинг-коррозия на посадках.
При переходных посадках и посадках с зазором — а именно такие применяются в современных быстроходных шпинделях (js4) — паразитные вибрации вызывают фреттинг-коррозию. Это приводит к износу посадочных мест вала, увеличению зазора и потере жёсткости шпинделя.
• Ослабление резьбовых соединений.
Микроперемещения от вибрации могут привести к самооткручиванию гаек и раскрытию стыков фланцевых соединений.
У нас были случаи, когда открутившиеся гайки «срезали» обмотку электродвигателя, разрушали датчики и приводили к задиранию и заклиниванию смежных деталей.
• Межвитковое замыкание обмотки.
Паразитная вибрация, передающаяся на обмотку электродвигателя, может привести к перетиранию тонкого слоя лака на проводе и межвитковому замыканию.
Кстати, именно поэтому обмотка в компаунде надёжнее классической обмотки электродвигателя.
• Выход из строя микроэлектроники: датчиков, энкодеров.
Микроэлектроника очень чувствительна к вибрации. Постоянные ударные нагрузки приводят к её выходу из строя.
Даже если сам чувствительный элемент датчика останется исправным, в зоне риска окажется сигнальный разъём — под действием вибрации он также деградирует и может выйти из строя.
Все это подчёркивает, что повышенная паразитная вибрация может привести к самым разным поломкам, существенно усложняя и удорожая ремонт.
Я советую не игнорировать повышенную вибрацию: локализовать её причины, устранять их и постоянно контролировать уровень вибрации на протяжении всего жизненного цикла оборудования.
#причины_поломок
Часть 4 - Негативные последствия повышенной вибрации
Всех приветствую!
Я уже говорил о допустимых уровнях вибрации и о причинах повышенной вибрации (внешние и внутренние факторы).
Сегодня хочу рассказать, к чему приводит повышенная вибрация и почему её не стоит игнорировать.
К каким повреждениям она приводит:
• Повышенный дисбаланс приводит к ударным нагрузкам на подшипники.
Микроперемещения от вибрации вызывают уменьшение слоя смазки между кольцом подшипника и телом качения, что приводит к более разрушительному контакту. В результате образуются лунки на дорожке качения — явление, известное как «ложное бринеллирование».
• Ускоренное старение смазки подшипников.
Микроперемещения вызывают эффект фреттинг-коррозии, а продукты износа остаются в смазке, ухудшая её свойства.
Производитель подшипников IBC в своих расчётах показывает, что срок службы смазки при сильной вибрации снижается в 2,25 раза по сравнению с умеренным уровнем вибрации и в 7 раз при критическом уровне.
• Фреттинг-коррозия на посадках.
При переходных посадках и посадках с зазором — а именно такие применяются в современных быстроходных шпинделях (js4) — паразитные вибрации вызывают фреттинг-коррозию. Это приводит к износу посадочных мест вала, увеличению зазора и потере жёсткости шпинделя.
• Ослабление резьбовых соединений.
Микроперемещения от вибрации могут привести к самооткручиванию гаек и раскрытию стыков фланцевых соединений.
У нас были случаи, когда открутившиеся гайки «срезали» обмотку электродвигателя, разрушали датчики и приводили к задиранию и заклиниванию смежных деталей.
• Межвитковое замыкание обмотки.
Паразитная вибрация, передающаяся на обмотку электродвигателя, может привести к перетиранию тонкого слоя лака на проводе и межвитковому замыканию.
Кстати, именно поэтому обмотка в компаунде надёжнее классической обмотки электродвигателя.
• Выход из строя микроэлектроники: датчиков, энкодеров.
Микроэлектроника очень чувствительна к вибрации. Постоянные ударные нагрузки приводят к её выходу из строя.
Даже если сам чувствительный элемент датчика останется исправным, в зоне риска окажется сигнальный разъём — под действием вибрации он также деградирует и может выйти из строя.
Все это подчёркивает, что повышенная паразитная вибрация может привести к самым разным поломкам, существенно усложняя и удорожая ремонт.
Я советую не игнорировать повышенную вибрацию: локализовать её причины, устранять их и постоянно контролировать уровень вибрации на протяжении всего жизненного цикла оборудования.
#причины_поломок
👍8✍2❤1🤝1