Push/Pull metoda za prednaprezanje 2-TS vretena: Zašto prednaprezanje?

Facebook Twitter LinkedIn

Tačna, montirana postavka prednaprezanja može se postići za ležajeve u 2-TS vretenu kako bi se zadovoljili zahtjevi brzine, krutosti i tačnosti koji će omogućiti visokokvalitetne završne obrade površina za obrađene dijelove.

Vretena dizajnirana za primjenu alatnih mašina, kao što su glodanje, brušenje i struganje, zahtijevaju da ležajevi budu unaprijed postavljeni kako bi zadovoljili zahtjeve brzine, krutosti i tačnosti. Ono što je još važnije, završna obrada dijela mora ispunjavati zahtjeve hrapavosti površine. Za zadovoljavanje industrijskih zahtjeva za vretena alatnih mašina potrebna je metoda preciznog i dosljednog prednaprezanja vretena.

Postizanje precizne postavljene postavke prednaprezanja za vreteno s dva jednoredna konusna valjkasta ležaja (2-TS) može se primijeniti postupkom poznatim kao metoda push/pull gdje se niz aksijalnih opterećenja primjenjuje u oba smjera na vreteno sastavljeno u završnoj igri a osni pomak se mjeri za svako primijenjeno opterećenje. Tačan krajnji učinak određuje se iz grafikona sile u odnosu na otklon, a zatim se izmjereni učinak koristi za izračunavanje debljine distancera koji je potreban za postizanje ciljanog prednaprezanja.

Prije nego što uđemo u detalje postupka push/pull, potrebno je pokriti osnove konusnog valjkastog ležaja i vretena, uključujući zonu opterećenja, prednaprezanje i krutost, te zašto je prednaprezanje uvjet za glodanje, brušenje i tokarenje. Razumijevanje ovih osnovnih pojmova stavit će metodu push/pull u kontekst i uveliko će pomoći čitatelju da razumije postupak opisan u ovom radu.

Jednoredni konusni valjkasti ležaj (TS). Osnovni konusni valjkasti ležaj (TRB) je TS ležaj. “T” se odnosi na konusno, a “S” označava da je to jednoredni ležaj. TS ležajevi obično se koriste u suprotnim parovima na vratilu, o čemu će biti riječi u sljedećem dijelu. TS ležaj sastoji se od konusa (unutrašnji prsten), čaše (vanjski prsten), valjaka i kaveza.

TS karakteristike ležaja i geometrija. Prikazuje ključne karakteristike ležaja o kojima će biti riječi kasnije u ovom radu. Postolje ležaja je odstupanje od nominalne sastavljene širine preko ležaja od stražnje strane čaše do stražnje strane konusa. To je važno pri određivanju aksijalnog slaganja sastavljenog vretena. Budući da je TRB asimetričan, posjeduje četiri jedinstvena prstenasta lica: prednje i stražnje strane čaše te prednje i stražnje strane konusa. Zadnja se lica mogu smatrati potisnim, dok se prednja lica mogu smatrati ne-potisnim. Rebro je važno jer, kada se opterećenje primijeni na ležaj, veliki kraj valjka sjedi uz rebro.

Vrh je tačka na kojoj se spajaju linije paralelne s kontaktnim (unutrašnjim i vanjskim površinama kružnih staza). Valjci se kreću po stazama u savršenom krugu (pravo valjanje) što znači da nema preskakanja ili klizanja između površina. Prednaprezanje osigurava da su valjci pravilno postavljeni između oba dijela kruga.

2-TS vreteno. 2-TS IM indirektno montirani sastav je najčešće korišteni TRB raspored vretena jer je termički stabilan. Termički stabilno vreteno je vreteno u kojem se smanjenje prednaprezanja zbog osovine čija dužina brže raste od kućišta kompenzira povećanjem prednaprezanja zbog čepova koji rade na većim temperaturama od čašica. Podešavanje postavki postiže se maticom na stražnjoj strani konusa. 2-TS DM direktno montirani sistem ima kraći efektivni raspon i ima postavku kao 2-TS IM vreteno i više je osjetljiv na toplinsko djelovanje. Podešavanje postavki postiže se pomoću pilota na poklopcu kućišta prema stražnjoj strani čaše.

Zona opterećenja. Zona opterećenja je postotak valjaka u dodiru s obje staze izražen u stepenima (0° do 360°). Na primjer, ako ležaj sa 18 valjaka ima 12 valjaka u dodiru s obje strane kruga, zona opterećenja bila bi 240°. Zona opterećenja je funkcija postavljenog ležaja. Ležajevi sa montiranim krajevima (unutrašnji zazor) imaju zone opterećenja manje od 180 °. Ležajevi sa nultom završnom igrom (zazor) imaju zonu opterećenja 180°, ležajevi postavljeni s lakim prednaprezanjem imaju zone opterećenja između 180° i 360°. Montirana postavka koja daje zonu opterećenja od 360° smatra se teškim prednaprezanjem. Većina vretena 2-TS alatnih mašina postavljena je s velikim prednaprezanjem.

Krutost ležaja. Kada ležaj reagira na vanjsko radijalno opterećenje, opterećenje se prenosi s unutarnjeg prstena (vratila) na vanjski prsten (kućište) ili obrnuto putem valjaka.

Valjci u dodiru s obje strane kruga u kojem se kreću reaguju na opterećenje. Što je više valjaka u dodiru s obje strane, manje je opterećenje po valjku, a time i manji radijalni otklon između konusa (osovine) i čaše (kućišta). Radijalna krutost definisana je kao primijenjeno radijalno opterećenje podijeljeno s radijalnim otklonom ležaja. Krutost će također varirati ovisno o primijenjenom opterećenju.

Učitavanje unaprijed. Zajedničko za sva vretena alatnih mašina je da ležajeve treba postaviti u prednaprezanje. Tačnost, krutost i brzina kritični su atributi za vretena alatnih mašina, a prednaprezanje je način na koji monter kontroliše te atribute.

Tačnost. Vretena alatnih mašina, bez obzira na brzinu, ne podnose ukupno radno pomijeranje zbog zahtjeva preciznosti. Tipičnom vretenu za glodanje HSK-100 dozvoljeno je samo ukupno isticanje od 5 μm, a ukupno radno pomijeranje je znatno veće.

Krutost. Krutost, o kojoj smo govorili u prethodnom paragrafu, kritična je karakteristika svih vretena alatnih mašina, bilo da se vreteno gloda, brusi ili okreće. Proizvođači alatnih mašina svi imaju stroge zahtjeve u pogledu kvalitete reza (vizualni izgled i hrapavost površine). Vretena koja nemaju dovoljno prednaprezanja mogu rezultovati lupanjem i valovitošću na površinama obratka.

Brzina. Velike brzine potrebne su u mnogim primjenama alatnih mašina. Kad se brzine počnu približavati brzini rebara od 10 metara u sekundi, valjci koji nisu pravilno postavljeni između oba dijale kruga pod velikim brzinama mogu se iskriviti i kliziti. Ovi uvjeti mogu uzrokovati toplinu i površinska oštećenja koja mogu značajno smanjiti vijek trajanja vretena. Prednaprezanje pomaže da se osigura da su svi valjci pravilno postavljeni između oba dijela kruga.

Važno je napomenuti da optimalna postavka također ovisi o vrsti rasporeda (2TD-IM naspram 2TS-DM) i pretpostavljenim temperaturama vratila/konusa i kućišta/čaše.

Tekst „Push/Pull Method for Preloading 2-TS Spindles: Why Preload?“ autora Eric Fausta preveden je sa American Machinist