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
Сколько стоят комплектующие.
Часть 4 — Стоимость пружин зажимной группы


Зажимная группа — это вся система фиксации: шток с пружинами и цанга.
Регламентированный ресурс от производителя — 1–2 миллиона циклов.
Это очень большая цифра.
Если менять инструмент по 100 раз каждый день, то это примерно 55 лет.

А если менять непрерывно, пусть это будет 30 секунд на смену, то для 2 млн циклов понадобится около 2 лет.

Это я к тому, что ресурс затяга почти всегда выше ресурса подшипников.
Но это не значит, что затяг не нужно обслуживать.

В затяге и цанге есть уплотнения — их нужно менять.
Зажимная группа чаще всего работает с пружинами сжатия, и они бывают разные: тарельчатые, витые инструментальные, двойные коаксиальные.

Если усилие зажима ниже допуска — это показание к замене.
Мы стараемся всегда менять пружины, если такая возможность есть.

Тарельчатые пружины поменять легко и недорого — комплект стоит от 15 000 до 30 000 рублей, в зависимости от размеров и количества тарелок в пакете.
И они практически всегда есть в наличии.

Двойные коаксиальные, которые чаще всего используются в затягах OTT Jakob или Röhm, тоже можно заменить, но это дольше и дороже.
Комплект таких пружин стоит от 70 000 до 200 000 рублей, и это чаще всего заказные позиции со сроком поставки 6–7 недель.

Если используются витые инструментальные пружины в затягах, которые спроектированы и изготовлены самим производителем шпинделя (например, Mazak, Okuma, Mori Seiki, Makino), то всё ещё сложнее.
Стоимость такой пружины от производителя может доходить до 600 000 рублей.

Можно, конечно, заменить коаксиальную или витую пружину на пакет тарельчатых пружин, но это чаще всего уменьшит ресурс и не всегда будет возможно, так как можно не попасть в связку «габариты — ход — выдаваемое усилие».

Можно пойти по пути изготовления пружины, но это тоже не всегда рабочая история.
Нам однажды предложили изготовить такую пружину за
3 800 000 рублей за штуку.
Когда пружину сложно идентифицировать, можно пойти по пути замены затяга на новый целиком. Это дороже, но зато надёжно.

Вывод

Если пружины тарельчатые (недорогие и в наличии) — лучше менять вне зависимости от их ресурса.

Если пружина витая и усилие затяга в норме — затяг нужно перебрать, проверить пружину на отсутствие трещин, смазать и продолжить эксплуатацию.

Если усилие зажима не в норме или есть трещины на пружине — замена обязательна.

И всегда помним: легче и дешевле обслужить затяг во время общего ремонта шпинделя, чем делать это отдельно.

Для замены затяга требуется демонтаж шпинделя, и дополнительно возникают риски повреждения подшипников при извлечении затяга из вала, особенно если пружины «рассыпались».
👍11👾2🔥1
Сколько стоят комплектующие.
Часть 5 — Стоимость цанг зажимной группы


Ещё один нагруженный элемент зажимной группы — цанга.
Цанга — это та часть захвата, которая непосредственно контактирует с оправкой.
Про цанги я писал здесь.
Цанги бывают разные: SK, HSK, PSC/Capto, KM4X.

Внутри каждого стандарта также есть разные модификации.
В SK — разные стандарты под разные штревели.
В HSK — разные размеры и компоновки (короткие и длинные, обычные и усиленные, под подачу СОЖ и без подачи).

Но и на этом всё не заканчивается 🙂 Каждый производитель делает свои размеры и свою геометрию — под размеры и геометрию своего затяга.
Вот основные производители:
• Acrow
• OTT Jakob
• Röhm
• Berg
• Ortleb
• Sandvik

Если располагать по стоимости, то градация будет следующая (по возрастанию):
По типу:
SK → HSK → PSC/Capto
По производителю:
Acrow → OTT Jakob → Röhm → Berg → Ortleb → Sandvik

А вот примерные стоимости цанг для ориентирования.
Acrow
SK40 — 30 000 руб.

OTT Jakob
SK40 — 65 000 руб.
SK50 — 80 000 руб.
HSK50 — 100 000 руб.
HSK63 — 120 000 руб.
HSK100 — 200 000 руб.
PSC63 / PSC80 — 170 000 руб.

Röhm
SK40 — 70 000 руб.
SK50 — 90 000 руб.
HSK50 — 120 000 руб.
HSK63 — 145 000 руб.
HSK100 — 260 000 руб.

Berg
SK40 — 90 000 руб.
SK50 — 160 000 руб.
HSK63 — 160 000 руб.
PSC80 — 280 000 руб.

Ortleb
SK40 — 100 000 руб.
SK50 — 370 000 руб.
HSK50 — 110 000 руб.
HSK63 — 120 000 руб.
HSK100 — 370 000 руб.

Sandvik
C5 / C6 — 150 000 руб.
C8 — 450 000 руб.

Но стоимость — это только одна сторона вопроса.
У цанги тоже очень большой ресурс при правильной эксплуатации —
примерно 2 млн циклов.

Если цанга вышла из строя раньше чем через 5 лет, нужно искать причину глубже.
Износ цанги чаще всего связан с «плохими» оправками и штревелями.

Если оправки имеют износ хвостовика, риски или неправильную геометрию штревеля, цанга начинает изнашиваться значительно быстрее.
В таких случаях замена цанги не решает проблему — новая цанга довольно быстро приходит в то же состояние.

Если усилие зажима ниже нормы — появляется микроподвижность оправки. Возникают удары, микроскольжение и вибрации, которые быстро разрушают лепестки цанги.

Если усилие слишком большое — лепестки начинают работать в зоне пластической деформации и тоже быстро теряют геометрию.

Также очень важна геометрия конуса, особенно на скоростных шпинделях с интерфейсом HSK.
Если конус имеет износ или повреждения, нагрузка на лепестки цанги распределяется неравномерно.
В этом случае цанга начинает работать с перекосом, и её ресурс резко падает.

Поэтому для сохранения ресурса цанги и сохранения бюджета необходимо регулярно проводить ревизию оправок, контролировать усилие зажима и смазывать лепестки цанги.
👍102🔥1👾1
А вот пример того, как отличаются цанги и системы фиксации от разных производителей на примере конуса HSK63.

Один стандарт, а исполнение системы фиксации и цанг разное.
1👍8
Про смазку пружин и цанги в системе фиксации.

Смазка пружин и лепестков цанги имеет очень важное значение.

Она влияет на общий ресурс и усилие, которое выдает система фиксации.

У нас была одна очень показательная история.
10 лет назад мы ремонтировали шпиндель TDM SA — небольшой шпиндель с конусом HSK50.
В паспорте на систему фиксации прописано, что усилие зажима
11 кН ±10%, и в техническом задании на ремонт мы указываем такие же значения.
После сборки проверяем усилие зажима — получаем 7,0 кН.
Регулируем, пересобираем, измеряем — 7–8 кН и не больше.
Повторяем процедуру раз пять — всегда одно и то же: 7–8 кН.
Смазываем лепестки цанги — 11,5 кН.

После этого случая я не раз рекомендовал смазывать цангу, если усилие зажима выходит из допуска.
Если специальной смазки нет, иногда помогает даже WD-40, я об этом писал.

Но позже я решил разобраться в смазках подробнее и поговорил с трибологом.

Если коротко: WD-40 — плохая замена и, по сути, вообще не замена.
Если рассматривать крайний случай — не смазывать совсем или смазывать WD-40, то, конечно, лучше смазывать WD-40.

Но специальные молибденовые смазки работают совсем по-другому:

• уменьшают коэффициент трения;

• покрывают металл защитной пленкой примерно 40 мкм;

• правильно работают при высоких контактных напряжениях до 35 300 Н/см²;

• уменьшают риск задиров;

• обладают достаточной вязкостью и не вытекают при высоких скоростях.


Есть два основных производителя
KLÜBER и METAFLUX.

Во всех инструкциях производителей систем фиксации написано, что нужно использовать какой-то один бренд, а переходить с одной смазки на другую, смешивая их, нельзя.

Тут дело в химии: базовом масле и пакете присадок, а не просто в бренде.

Даже внутри одного бренда смешивать разные продукты не стоит.
Например,
KLÜBER-Paste ME 31-52 и KLÜBER-spray ALTEMP Q NB 50 плохо совместимы между собой, хотя каждая из этих смазок по отдельности отлично подходит для смазывания цанг.

Пружины смазываются один раз на весь цикл работы, и их удобно смазывать пастой.

Цангу нужно смазывать в местах контакта с пальцем системы фиксации и короной.
Это удобно делать спреем, так как процедуру можно выполнить без разборки.
Такую смазку желательно проводить раз в неделю.

Вот марки смазок и примерная стоимость:

KLÜBER

KLÜBER-Paste ME 31-52
38 000 руб. за 750 г

KLÜBER-spray ALTEMP Q NB 50 15 000 руб. за баллон 500 мл

METAFLUX

METAFLUX-Paste 70-8508 примерно столько же, сколько KLÜBER

METAFLUX Moly Spray 70.82
9 000 руб. за баллон 400 мл

Очень часто при проверке усилия зажима оказывается, что проблема не в пружинах и не в затяге.

Проблема — в сухой цанге.
110👍8🔥3
Сколько стоят комплектующие.
Часть 6 — Стоимость всего затяга в сборе.

Про всю систему фиксации по частям мы уже поговорили.

Порой бывает нереально найти или изготовить нужную пружину.
Штоки систем фиксации тоже изнашиваются, так как по ним перемещаются пружины.

Из слабых мест также можно отметить механические усилители затягов
(системы кулачков или конические втулки с шариками).

В целом почти все элементы можно изготовить и тем самым отремонтировать систему фиксации — мы часто так и делаем.

Но нередко самый приемлемый вариант — замена затяга целиком.

На что стоит обратить внимание.
Бывает так, что штатные затяги дорабатываются производителем шпинделя, и втулки, адаптеры или удлинители могут быть кастомными.

Как правило, в таком случае можно использовать старые элементы или изготовить их самостоятельно.

Также стоит учитывать, что существуют комплекты, в которых цанга системы фиксации входит в поставку, а есть такие, где затяг поставляется без цанги — и это более частая и распространённая история.

Если затяг установлен в шпинделе от производителя систем фиксации
(OTT Jakob, Röhm, Berg, Ortleb), то его стоимость, как правило, ниже, чем если покупать кастомный затяг у производителя шпинделя.

А вот примерные стоимости затягов в сборе.

OTT Jakob
SK40
от 250 000 до 350 000 руб.

HSK63
от 350 000 до 400 000 руб.

Röhm
SK40
от 300 000 до 450 000 руб.

HSK63
от 350 000 до 500 000 руб.

Berg
SK40
от 300 000 до 400 000 руб.

HSK63
от 400 000 до 600 000 руб.

Sandvik
Capto C6
около 2 000 000 руб.

Кастомные затяги
SK50 от Okuma
около 1 700 000 руб.

Capto C5 от Sauter
около 4 000 000 руб.
1👍6🔥3👾2
Сколько стоят комплектующие
Часть 7 — Энкодеры.


Помимо механики в шпинделе могут выходить из строя и электронные компоненты.
Один из таких чувствительных элементов — энкодер.

Я писал про энкодеры и измерительные колёса вот тут.

В шпинделях чаще всего используются компоновки с разнесённым датчиком (энкодером) и колесом, так как вал шпинделя должен быть полым — либо для системы фиксации (во фрезерных шпинделях), либо для подачи прутка (в токарных).

Коротко напомню, что колёса могут быть:
• зубчатыми
• магнитными
• оптическими

Самая стандартная и чаще всего встречающаяся связка — зубчатое колесо и головка энкодера Lenord & Bauer.
Причём зубчатое колесо редко выходит из строя.

Энкодеры бывают разные (по сигналу, форм-фактору, логике срабатывания), но это слабо влияет на стоимость самой головки — она стоит примерно 150 000 рублей.

Если что-то случилось с колесом и оно «штатное» (без специсполнения, без особых габаритов свыше 150 мм), то можно рассчитывать на стоимость около 70 000 рублей.

Если колесо магнитное, то это, как правило, Heidenhain, и стоимость будет существенно выше:
• энкодер — от 200 000 до 300 000 рублей
• колесо — около 300 000 рублей

При этом магнитные колёса подвержены риску размагничивания.

Оптические системы встречаются редко — например, в шпинделях зубонарезных станков Gleason или высокоточных станках Niles-Simmons.

Здесь стоимость ещё выше — вся измерительная система может стоить 1 300 000 – 2 000 000 рублей.
Но надо отдать должное: за 15 лет работы мы ни разу не покупали такие системы — они редкие и очень надёжные.

Отдельно стоит выделить японских производителей шпинделей:
Mazak, Okuma, Mori Seiki, а также Doosan (вероятно, часть решений у них схожа с Mazak).

Они чаще всего используют энкодеры Tamagawa Seiki, причём закрытых серий — «под себя».

Такие энкодеры:
• стоят дорого — от 300 000 до 500 000 рублей
• сложнее в закупке
• по ним меньше информации

Более доступный вариант для японских шпинделей — энкодеры Fanuc.

Из дорогих европейских брендов можно выделить:
AMO (подразделение Heidenhain)
VS Sensorik
Стоимость — 300 000 – 500 000 рублей за головку.

Есть и китайские энкодеры — аналоги Lenord & Bauer (или наоборот 🙂).
Например:
CHONGYUAN
MDT
Стоимость — 15 000 – 30 000 рублей за энкодер.

Итог по стоимости

В среднем:
• стандартный энкодер — 150 000 руб.
• зубчатое колесо — 70 000 руб.

Если магнитная система:
• энкодер — 250 000 руб.
• колесо — 300 000 руб.

Если шпиндель Weiss или Grob:
• энкодер — около 300 000 руб.

Если японский шпиндель:
• энкодер — 350 000 руб.
• колесо часто приходится изготавливать самостоятельно

Если оптика:
• очень дорого
• выходит из строя редко
• чаще повреждается при неаккуратной разборке

Наблюдение из практики

У нас был опыт, когда мы полностью меняли измерительную систему в шпинделе:
ставили другое зубчатое колесо и другую считывающую головку, а затем перепрописывали параметры в сервоприводе.

Делали это на шпинделе Mazak, так как не было возможности купить оригинальный энкодер.

Я называю это «умный кастом», хотя знаю, что есть мнение:
«всё, что не оригинал — это колхоз».

А как вы к этому относитесь?
1👍6🔥32
Сколько стоят дополнительные работы
Часть 1 - Перемотка мотора


Если смотреть на мировой опыт сервисных организаций по ремонту шпинделей, то правилом хорошего тона считается выполнять все работы самостоятельно.
Это не только инспекция и сборка шпинделя, но и:
• изготовление деталей
• шлифовка инструментальных конусов
• перемотка электродвигателей
Это связано со спецификой рынка ремонта шпиндельных узлов и с тем, как он исторически развивался.

В России всё было иначе (собственно, как всегда 👾).

В нашем сервисном центре механическая часть (изготовление деталей и шлифовка), а также перемотка моторов осознанно вынесены на подрядчиков, которые делают эту работу очень хорошо.

В процессе ремонта шлифовка конуса и перемотка статора — процедуры, которые нужны не в каждом ремонте, но встречаются довольно часто.

Сегодня поговорим о перемотке моторов.
Я писал о моторах здесь.

Практика
Перемотка мотора — дело не хитрое, но, как и в любом процессе, здесь есть свои тонкости.
И самое важное, на мой взгляд, — это аккуратность.

Я хорошо помню свой негативный опыт.
Однажды я отдал мотор на перемотку: обмотка находилась внутри алюминиевого корпуса, анодированного в глубокий синий цвет.

А получил обратно следующее:
• корпус весь затёрт и в глубоких царапинах
• повреждены посадки под подшипники
• «шапка» мотора не выдержана по высоте

Я до сих пор помню свои ощущения, хотя прошло уже больше 10 лет.
В итоге пришлось всё исправлять, и проблем после перемотки стало больше, чем до неё.

Причина была простая: «горе-мастера» отнеслись к шпиндельному мотору как к обычному вентиляторному — потому что никогда не работали со шпинделями.

После этого опыта мы стали значительно более скрупулёзно подходить к выбору подрядчиков.
Нам важна не только техническая экспертиза, но и подход к работе.

На что обращать внимание

Есть несколько ключевых моментов.
1. Материал и сечение провода
Это напрямую влияет на выходные характеристики мотора.

2. Тип изоляции ламелей
В зависимости от класса изоляции применяются разные материалы.
Многие обмотчики, не задумываясь, используют «деревянные» изоляторы — для шпиндельных моторов это недопустимо.

3. Сохранение размеров «шапки»
В шпиндельных моторах укладка плотная. При перемотке легко получить увеличенную высоту, и тогда может не хватить места для установки подшипниковых опор.

4. Корректность вывода силовых проводов
Шпиндели чаще всего несимметричны и устанавливаются в станок строго в определённом положении.
Если провода выведены не в нужном месте — это может стать нерешаемой проблемой.

5. Качество выводных проводов и их изоляции
Изоляция может быть неподходящей для условий эксплуатации (например, неустойчивой к маслу). Со временем она начинает «дубеть» и разрушаться.

За скобками остаются:
• лак и технология пропитки
• режимы сушки
• компаунд
• фиксация мотора в корпусе
• защита посадок
и ещё множество нюансов, которые не всегда очевидны.

Стоимость
Ориентировочно стоимость перемотки следующая:

Небольшие моторы
(150×200 мм, 5–12 кВт, HSK50)
— 50 000 – 80 000 руб.

Средние моторы
(250×400 мм, 12–25 кВт, HSK63 / SK40)
— 90 000 – 150 000 руб.

Увеличенные габариты
(350×500 мм, 40–60 кВт, HSK100 / SK50 или токарные шпиндели)
— 200 000 – 300 000 руб.

Крупные моторы
(450×650 мм, 60–90 кВт, токарные шпиндели A2-8 / A2-11)
— 400 000 – 600 000 руб.

Нестандартные решения
(высокомоментные синхронные моторы в компаунде для поворотных осей)
— от 600 000 руб.

Вывод
Перемотка мотора — это не самая сложная операция с точки зрения технологии.
Но с точки зрения качества исполнения — это одна из самых рискованных процедур.
Очень часто проблема не в самой перемотке, а в том, как именно она выполнена.

И хороший подрядчик по перемотке — это такой же критически важный элемент ремонта, как и качественные подшипники.
257👍3🔥3