Büyük-ölçekli merkezsiz soyma makinesinin çalışma prensibi ve her bileşenin eş eksenliliğinin işleme kalitesi üzerindeki etkisi açıklanmaktadır. Ekipmanın yapısına ve üretim uygulamasına bağlı olarak, büyük-ölçekli merkezsiz soyma makinesinin ve ilgili alet ve fikstürlerin eş eksenliliğinin tespit ve ayarlama yöntemleri verilmektedir.
Puntasız torna tezgahı olarak da bilinen puntasız soyma makinesi, uzun yuvarlak parlak çeliğin hassas üretimi için temel ekipmandır [1]. Ultra-uzun çelik çubukların yüzey malzemesini kesmek ve soymak için yüksek-hızlı dönen bir alet kullanır; bu, çeliğin yüzeyindeki oksit tabakasını ve pas tabakasını çıkarmada sıradan torna tezgahlarından daha verimlidir, böylece bitmiş çeliğin görünümünü ve yüzey kalitesini iyileştirir. Şu anda, büyük-ölçekli merkezsiz torna tezgahının işleme çapı 500 mm'ye ulaşabilir, çap tolerans derecesi IT9'a ulaşabilir, yüzey pürüzlülük değeri Ra 1,6-3,2μm'dir ve parlatma sonrası yüzey pürüzlülük değeri Ra 0,8μm'ye ulaşabilir.
Puntasız soyma makinesinin ana bileşenleri şunları içerir: sıkıştırma cihazı, giriş kılavuz cihazı, döner kesici kafa, çıkış kılavuz cihazı ve boşaltma arabası. Yukarıdaki 5 bileşenin eş eksenliliği (bundan sonra "beş-merkezli eşeksenlilik" olarak anılacaktır), merkezsiz soyma makinesinin en önemli hassas göstergesidir. Beş merkezin eş eksenli olması ürünün yüzey kalitesini doğrudan etkiler; Bu toleransın aşılması iş parçası yüzeyinde çeşitli kusurlara yol açacaktır.
Beş merkezin eş eksenliliğini tespit etmek ve ayarlamak oldukça zordur. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] ve diğerleri, her bir bileşenin doğruluğunu ayrı ayrı ayarlamak için ekipmanın kendi yapısının bir referans noktası olarak kullanımını incelediler, ancak beş merkezin eş eksenliliğinin birleşik ayarı hakkında çok az tartışma var. Dou Weitao ve ark.[4] tarafından verilen eşeksenlilik ayarlama yöntemi. küçük-boyutlu çekirdeksiz soyma makineleri için geçerlidir, ancak büyük-boyutlu çekirdeksiz soyma makinelerinde parçaların daha büyük boyutu ve ağırlığı nedeniyle doğruluk tespiti ve ayarı daha zordur. Bu nedenle, daha kullanışlı tespit ve ayarlama şemalarının incelenmesi ve bunlara karşılık gelen alet ve donanımların yapılması hâlâ gereklidir.
Firmamızda Amerikan HETRAN BT16 ve Yantai Kejie WCS300S çekirdeksiz soyma makinesi olmak üzere iki adet çekirdeksiz soyma makinesi bulunmaktadır. Maksimum bitmiş ürün boyutları sırasıyla φ400mm ve φ305mm'dir. Şirketimiz, beş-merkez eşeksenliliği hatasının ürün kalitesi üzerindeki etkisini ve büyük ölçekli soyma makinelerinde beş-merkez eşeksenliliğinin ayar yöntemini pratikte araştırmış ve ele almaya çalışmıştır. Aşağıda BT16 puntasız soyma makinesinin örnek olarak kullanıldığı bir giriş yer almaktadır.
Resim 2 Ekipmanın çalışma prensibi ve yapısı
Geleneksel bir torna tezgahında yuvarlak çelik çubukların işlenmesi sırasında iş parçasının dönmesi ve takımın eksenel ilerlemesi çalışma prensibinden farklı olarak, puntasız soyma makinesi çalışırken takım döner ve iş parçası eksenel olarak beslenir. Kısaca çalışma süreci, sıkıştırma cihazının çubuğu sıkıştırıp içeri beslemesi, ana makinenin soyma işlemini gerçekleştirmesi, giriş kılavuzu ve çıkış kılavuzu cihazlarının titreşimi tamponlaması ve ardından boşaltma arabasının çubuğu dışarı çekmesidir [5].
BT16 ana makinesinin kesme kısmı, iç çapı 600 mm olan içi boş bir mil üzerine monte edilmiş döner bir kesici kafadır (bkz. Şekil 1). İçi boş iş mili, iş mili kutusuna monte edilir ve ana motor tarafından yüksek hızda dönmek üzere çalıştırılır. 4, kesici kafaya simetrik olarak 8 takım monte edilir, bu da yüksek kesme verimliliği sağlar.
Resim Şekil 1 Döner kesici kafa
İş parçasının eksenel ilerlemesi kenetleme cihazı tarafından tamamlanır (bkz. Şekil 2). Sıkıştırma cihazına iki çift besleme silindiri monte edilmiştir. Silindirlerin sıkıştırma hareketi bir hidrolik silindir ve dişli mekanizması tarafından tahrik edilir. Silindirlerin dönüşü bir servo motor tarafından tahrik edilir ve besleme hızı sabit ve ayarlanabilir.
Resim Şekil 2: Sıkıştırma Cihazı ve Mil Kutusu
Giriş kılavuz cihazı (bkz. Şekil 3), bir kaldıraç mekanizmasıyla birbirine bağlanan üç adet kendi kendine-merkezlenen çeneden oluşur.
Görüntü Şekil 3: Giriş Kılavuz Cihazı
Çıkış kılavuz cihazı (bkz. Şekil 4), mil kutusunun içi boş milinin içine monte edilmiştir. Bitmiş iş parçasının yüzeyini korumak için çenelere gömülü bakır plakalara sahip, dört-çene bağlantılı, kendinden{-merkezli bir kenetleme cihazıdır. Dönen kesici kafa ile ekseninin eş eksenliliğini ayarlamak için mekanik bir ayar cihazının eklenmesi nedeniyle yapı daha karmaşıktır ancak bağlantı yapısı ve gerçekleştirdiği işlev giriş kılavuzuna benzer. Bazı ekipmanlarda, dönen kesici kafaya olan mesafelerine göre sırasıyla orta kılavuz ve arka kılavuz adı verilen veya topluca orta ve arka kılavuzlar olarak adlandırılan iki set çıkış kılavuzu cihazı bulunur.
Resim
Şekil 4. Kılavuz Cihazdan Çıkış
Giriş ve çıkış kılavuz cihazlarının işlevi, iş parçasını kelepçelemek ve desteklemek, güvenilir kılavuzluk sağlamak, düzgün eksenel hareketi sürdürmek ve titreşimi ve dönüşü önlemektir.
Boşaltma arabasının ana bileşeni bir çift V-şekilli örstür. Üst ve alt örsün kenetleme hareketi, kendi kendine-merkezlenen bir dişli ve kremayer mekanizmasıyla birbirine bağlanır. İş parçası, besleme silindirlerinden ayrılmadan hemen önce sıkıştırılır, böylece sıkma kuvveti ve eksenel besleme kuvveti sağlanır.
Özetle, beş bileşenin (sıkıştırma cihazı, döner kesici kafa, giriş kılavuz cihazı, çıkış kılavuz cihazı ve boşaltma arabası-) merkezlerinin eş eksenliliği test edilmeli ve belirli bir doğruluğa ayarlanmalıdır. Aksi takdirde çubuk stoğu, kenetleme ve kılavuz aygıtlarına girerken ve çıkarken anlık kayma yaşayacaktır. Küçük bir ofset bile iş parçasının yüzey kalitesini olumsuz etkileyecektir.
Resim 3. Toleransı Aşan Beş-Merkez Eş Eksenliliğinin İşleme Doğruluğu Üzerindeki Etkisi
Beş-merkez eş eksenlilik toleransının aşılması, iş parçası yüzeyinde titreşim işaretleri, adımlar, dönme eksantrikliği, iş parçası kuyruk büzülmesi ve hata kopyalama gibi kusurlara yol açacaktır.
3.1 Titreşim İşaretleri
Titreşim işaretleri genellikle Şekil 5'te gösterildiği gibi iş parçasının ön ucunda görülür. Ekipmanın çalışma prensibine göre, iş parçası ilk işlemeye başladığında ve henüz çıkış kılavuz cihazının sıkıştırma aralığına girmediğinde, kesici kafa soyma işlemini gerçekleştirirken iki çift besleme silindiri ve sıkıştırma cihazı üzerindeki giriş kılavuz cihazı tarafından tutulur. İki besleme silindiri çiftinin ve giriş kılavuz cihazının eş eksenlilik sapması büyükse, iş parçası aşırı- konumlanmış durumdadır, sertliği azalır ve bükülme ve deforme olma eğilimi gösterir. Kesme kuvvetinin etkisi altında iş parçası titreyecek ve titreşim işaretleri oluşturacaktır. Öte yandan, aşırı-konumlandırma sırasında, kenetleme cihazının üst ve alt silindirlerinin kenetleme kuvvetleri farklıdır, bu da ilerleme hızının stabilitesini etkileyecek ve titreşim izlerinin oluşumunu şiddetlendirecektir.
Resim: Şekil 5 İş parçası yüzeyinde titreşim işaretleri görünüyor
3.2 Adımlar
Adımlar (bkz. Şekil 6) genellikle iş parçasının her iki ucunda da görünür. İş parçasının ön ucunda adımlar görünür çünkü iş parçası eksenel olarak beslendiğinde, iş parçasının ön ucu çıkış kılavuz cihazının konumuna veya boşaltma arabasının sıkıştırma konumuna ulaştığında, çıkış kılavuz cihazı ve boşaltma arabası iş parçasını sıkıştıracaktır. Çıkış kılavuz cihazı ve boşaltma arabası döner kesici kafa ile eş eksenli olmadığında, iş parçası kesiciye göre radyal olarak göreceli yer değiştirme yaşayacak ve iş parçası üzerinde karşılık gelen pozisyonda bir adımla sonuçlanacaktır. Basamak konumundan iş parçasının ön ucuna kadar olan mesafe, çıkış kılavuz cihazından veya boşaltma arabasından kesiciye olan mesafeye eşittir.
İş parçası besleme silindirlerinden ve giriş kılavuz cihazından ayrıldığında meydana gelen adım, iş parçasının arka ucunda görünür. Bunun nedeni besleme silindirlerinin ve giriş kılavuz cihazının döner kesici kafa ile eş eksenli olmasıdır. Mekanizma, iş parçasının ön ucunda bir adımın belirmesiyle aynıdır. Adım konumundan iş parçasının arka ucuna kadar olan mesafe, besleme silindirlerinden veya giriş kılavuz cihazından kesiciye olan mesafeye eşittir.
Resim Şekil 6: İş parçası yüzeyinde görünen adımlar
3.3 Eksantrikliği Tornalama
Dönme eksantrikliğinin ana nedeni (bkz. Şekil 7), giriş kılavuz cihazı ile döner kesici kafanın dönme merkezi arasındaki büyük sapmadır. Bu, iş parçası merkezinin döner kesici kafa merkeziyle eş eksenli olmasına, eksantrikliğe neden olmasına ve iş parçası çevresinin bir tarafının işlenmemesine neden olur. Sıkıştırma cihazı ve giriş kılavuz cihazının da eş eksenli olması halinde, eksantriklik daha da artacaktır. Bu nedenle, iş parçasının kendi doğrusallık hatası dikkate alınmaksızın, sıkma cihazının, giriş kılavuz cihazının ve döner kesici kafanın yanlış hizalanması, dönme eksantrikliğinin ana nedenidir.
Resim Şekil 7 Tornalama Eksantrikliği
3.4 İş Parçası Kuyruk Büzülmesi
Kuyruk büzülmesi (bkz. Şekil 8), çıkış kılavuz cihazı, boşaltma arabası ve döner kesici kafanın dönme merkezi arasındaki büyük eşeksenlilik sapmasından kaynaklanır. Soyma sırasında iş parçası, çap yönünde radyal kesme kuvveti ile çıkış kılavuz cihazının ve boşaltma arabasının sıkıştırma kuvvetinin birleşik hareketine maruz kalır. İş parçası kuyruğa beslenip takımdan ayrılmak üzereyken bu üçü arasındaki kuvvet dengesi bozulur. Yalnızca çıkış kılavuzu cihazı ve boşaltma arabası iş parçasına sıkma kuvveti uygulayarak radyal kaymaya neden olur ve kuyruğun büzülmesine neden olur.
Resim Şekil 8 Kuyruk Büzülmesi
3.5 Hata Çoğaltma
İş parçası yüzeyi parlak ve pürüzlü alanlar arasında geçiş yapar (bkz. Şekil 9). Şekil 9'daki kırmızı daire, çıkış kılavuzunun bakır plakası iş parçasına göre kaydığında düşen bakır tozunu gösterir. Bakır tozunun görünümü bu alanda iş parçası yüzeyinin nispeten pürüzlü olduğunu gösterir. Bu kusur, soyulmadan önce kütüğün yüzeyindeki önemli bir dövme spiral kusurundan kaynaklanmaktadır (bkz. Şekil 10). İşlenen iş parçasının yüzeyindeki bitişik pürüzlü alanlar arasındaki mesafe, spiralin "adımına" eşittir.
Teorik olarak, giriş kılavuz cihazının çenelerinin genişliği spiralin "eğiminden" daha büyük olduğunda bu kusurun bitmiş iş parçasının yüzeyinde görünmemesi gerekir. Bununla birlikte, giriş kılavuz cihazı ve kelepçeleme cihazı eş eksenli olmadığında, giriş kılavuz cihazının çeneleri kütük ile tek-nokta temas halindedir. Kütük aslında spiral olarak beslendiğinden, kütük yüzeyindeki dövme spirali işlenmiş yüzeye yansıtılır.
Resim Şekil 9: Alternatif parlak ve pürüzlü alanlar
Resim Şekil 10: İşleme öncesinde kütük yüzeyinde spiral dövme
Resim 4: Beş-merkez eşeksenliliği için ayarlama yöntemi
Beş-merkez eşeksenliliğinin tespiti ve ayarlanması, teorik bir referans olarak içi boş iş mili üzerine monte edilen döner kesici kafanın merkezine dayanmalıdır. İçi boş iş milinin ekseni katı bir varlık olmadığından, ayar referansı olarak bir referans çubuğuna ihtiyaç vardır. Zorluk, referans çubuğunu ekipmanın eksenine doğru bir şekilde yerleştirmek için makul bir destek konumunun ve destek yönteminin nasıl seçileceğinde yatmaktadır. Büyük-ölçekli puntasız soyma makineleri, önemli çap ve kütleye sahip test çubukları gerektirir; bu da destek bileşenlerinin seçiminde yüksek hassasiyet ve sertlik gerektirir. Test çubukları için sertliklerini korurken kütlelerini azaltmak çok önemlidir.
Çok sayıda denemeden sonra firmamız aşağıdaki ayarlama planını tamamladı: Öncelikle giriş kılavuz cihazını döner kesici kafa ile eş merkezli olacak şekilde ayarlayın. Ardından test çubuklarını giriş ve çıkış kılavuz cihazlarının silindir delikleriyle destekleyin ve besleme sıkıştırma silindirleri ile boşaltma arabasının ortasını ayarlayın. BT16 puntasız soyma makinesi için test çubuğu destek yönteminin ve test prosedürünün basitleştirilmiş bir diyagramı Şekil 11'de gösterilmektedir.
Şekil 11. Çubuk Muayene Makinesinin Destek Yöntemi ve Muayene Şeması
1-Bar Muayenesi
2-Kenetleme Cihazı
3-Ön Destek Kılıfı
4-Girişli Kılavuz Cihazı
5-Kadranlı Gösterge
6-Kesici Kafa
7-Çıkışlı Kılavuz Cihazı
8-Arka Destek Kolu
9-Boşaltma Arabası
Ön ve arka destek manşonları sırasıyla giriş ve çıkış kılavuz cihazlarına takılıdır. Çubuk muayenesi bu iki destek manşonu tarafından desteklenir (bkz. Şekil 12 ve 13), çünkü bu iki bileşen iyi bir sağlamlığa ve güvenilir desteğe sahiptir. İki destek manşonu geçiş referansı olarak kullanılır. Destek manşonlarının döner kesici kafa ile hizalanması nispeten basittir ve kolayca yüksek doğruluk elde edilebilir. Destek manşonlarının bir başka işlevi de çubuk denetiminin sertlik ve kalite gereksinimlerini dengelemek, çubuk denetiminin daha küçük ve daha hafif yapılmasına olanak tanımaktır; bu da denetim doğruluğunu ve iş verimliliğini artırmada faydalıdır.
Resim 12 Ön Destek Kolu Destek Çubuğu
Resim 13 Arka Destek Kolu Destek Çubuğu
Firmamız 3500 mm uzunluğunda, 120 mm çapında ve 0,7 mm/uzunluk düzlüğüne sahip bir çubuk kullanmaktadır.
Beş-merkez eşeksenliliğini ayarlamaya yönelik spesifik adımlar aşağıdaki gibidir:
1) Ön destek manşonunu takın ve ortasını hizalayın. Şekil 14'te gösterildiği gibi ön destek manşonunu giriş kılavuz cihazıyla sıkıştırın. Ön destek manşonunun merkezi ile döner kesici kafanın merkezi arasındaki eşeksenliliği kontrol etmek için bir komparatör kullanın: Manyetik komparatör tabanı, döner kesici kafaya takılıdır ve komparatör saati, ön destek manşonunun iç deliğini ölçer. Kadran göstergesi, dönen kesici kafa ile 360 derece döner. Kadran göstergesi okumasına göre eşeksenlilik hatasını ve yönünü belirleyin. Ön destek manşonunun merkezinin dönen kesici kafa ile eş eksenli olmasını sağlamak için, ön kılavuz cihazının üç tutucusunun altındaki şimlerin kalınlığını buna göre ayarlayın. Ayarlamadan sonra giriş kılavuz cihazının kelepçeli kalması gerekir.
Resim
Şekil 14 Ön destek manşonu ile kesici kafanın eş eksenliliğinin kontrol edilmesi
2) Arka destek manşonunu çıkış kılavuzu cihazının silindir deliğine takın. Çıkış kılavuz cihazı ve döner kesici kafa mili, mil kutusuna (Şekil 15'te gösterilen yapı) birlikte monte edildiğinden, sol ucu döner kesici kafa tarafından, sağ ucu ise uç kapak tarafından desteklenir. Bu nedenle, iş mili kutusu yapısı, çıkış kılavuz cihazının silindir deliğinin döner kesici kafa ile eş eksenli olmasını belirler ve bu, arka destek manşonunun ayar gerektirmeden bir destek bileşeni olarak doğrudan takılmasına olanak tanır.
Resim
Şekil 15 İş mili kutusu yapısının şematik diyagramı
1-Kesici başlık 2-Çıkış kılavuzu cihazı 3-Uç kapağı 4-Arka destek manşonu
3) Test çubuğunu ön ve arka destek manşonlarının deliklerine yerleştirin. Her iki uç sırasıyla besleme cihazının ve boşaltma arabasının sıkıştırma aralığı dahilindedir. Bu sırada test çubuğu ile kesici başlığın eş eksenliliği, ekipmanın üretim hassasiyetine ve ön destek manşonunun hizalanmasının doğruluğuna bağlıdır.
4) Besleme cihazının merkezi ile test çubuğu arasındaki eş eksenliliği kontrol edin. 5) Ölçme bloklarını kullanarak test çubuğu ile üst ve alt sıkıştırma silindirleri arasındaki G ve H mesafelerini kontrol edin (bkz. Şekil 11). G ve H değerleri eşit olacak şekilde sıkma cihazının tabanının altındaki şimlerin kalınlığını ayarlayın. Bu noktada üst ve alt sıkıştırma silindirlerinin merkezleri test çubuğu ile eş eksenlidir.
6) Boşaltma arabasının merkezi ile test çubuğu arasındaki eş eksenliliği kontrol edin. Kontrol ve ayarlama yöntemi 4. adıma benzer: tutucu pedlerin altındaki şimlerin kalınlığını ölçülen E ve F değerlerine göre ayarlayın (bkz. Şekil 11).
7) Çıkış kılavuz cihazı, test çubuğuyla eşeksenliliği doğrudan ayarlayabilen bir mekanik ayar cihazına sahiptir.
Not: Test ve ayarlama işlemi sırasında giriş kılavuzu cihazı, tüm iş tamamlanana kadar ön destek manşonunu sıkıştırarak kelepçeli kalmalıdır; üst ve alt sıkıştırma silindirleri ve arabanın V-şekilli örsü test çubuğuna temas etmemeli, test çubuğunun doğruluğunu korumak amacıyla yalnızca test çubuğuna olan mesafenin ölçülmesini kolaylaştırmak için ona yaklaşmalıdır. Ön ve arka destek manşonları için doğruluk gereklilikleri şunlardır: ön destek manşonunun iç deliği ile test çubuğu arasında 0,10 mm'lik bir açıklık ve iç delik ile dış daire arasında 0,05 mm'lik bir eş eksenlilik. Arka destek manşonunun iç deliği ile test çubuğu arasındaki boşluk 0,10 mm'dir, iç delik ile dış daire arasındaki eş eksenlilik 0,05 mm'dir ve dış daire ile çıkış kılavuz cihazı silindir deliği arasındaki boşluk 0,15 mm'dir.
Resim 5 Sonuç
Ayarlama ilkesi, beş-merkez eşeksenliliğini ayarlamak için döner kesici başlığın merkezini referans olarak kullanmak ve test için test çubuğunu kullanmaktır. Test çubuğu destek pozisyonunun sertliği iyi olmalıdır. Test çubuğu, geçiş referansı görevi gören destek manşonu tarafından desteklenir ve kesici kafa ile eş eksenli olacak şekilde ayarlanır. Destek manşonunun bir başka işlevi de test çubuğunun ağırlığını azaltmak, test doğruluğunu artırmak ve ayarlama verimliliğini arttırmaktır. Yukarıdaki yöntemi kullanarak soyma makinesinin beş-merkez eşeksenliliğini ayarlamak, tatmin edici sonuçlar elde edilmesini sağlar ve ürün işleme kalitesi önemli ölçüde iyileştirilir.
