Kaip pasirinkti aukšto dažnio svarstykles, kurios atlaikys 24/7 nepertraukiamą darbą

Kaip pasirinkti aukšto dažnio svarstykles, kurios atlaikys 24/7 nepertraukiamą darbą

Author:  PFT, Šenzhen

Santrauka: Pasirinkdamas aukšto greičio svarstį nuolatiniam nepertraukiamam (be priežiūros) apdirbimui kyla unikalių patikimumo problemų. Straipsnyje pateikiami svarbiausi svarstž savybės, kurios daro įtaką 24/7 valandų darbui, naudojant našumo duomenų analizę ir pagreitintą gyvavimo laiko testavimą. Rezultatai parodo, kad šilumos valdymo sistemos, guolių konstrukcija ir dinaminio balansavimo kokybė tiesiogiai veikia vidutinį laiką tarp sugadinimų (MTBF) ilgalaikėse nepertraukiamose operacijose. Nurodyti konkrečių aušinimo konfigūracijų ir vibracijos ribiniai dydžiai. Rekomendacijos pateikia konkrečius kriterijus gamintojams, siekiantiems maksimaliai padidinti svarstž veikimo laiką ir sumažinti gamybos pertraukimus automatizuotų apdirbimo ciklų metu.

1 Įvadas

Link į visiškai automatinį „be šviesos“ gamybą reikalauja įrangos, kuri galėtų veikti 24/7 be žmogaus priežiūros. Aukštojo greičio staklių velenai, būtini tiksliai frezavimui ir šlifavimui, tokiose aplinkose dažnai tampa gedimų šaltiniu. 2025 metų pramonės apklausa parodė, kad nenuspėta velenų prastovų laikas sudaro 43 % pertraukimų neperžiūrimuose gamybos skyriuose. Parenkant velenus, sukurtus ištvermei, reikia atsiriboti nuo pagrindinių apsukų per minutę (RPM) ir galios techninių charakteristikų. Ši analizė nustato faktais pagrįstus atrankos kriterijus, kilusius iš empirinio testavimo ir lauko naudojimo duomenų.

2 Vertinimo metodika

2.1 Pagrindiniai našumo rodikliai

Velenai buvo vertinami pagal tris patikimumo kriterijus:

• Termine stabiliyba: Matuota terminė plėtra esant 24 000 apsukų per minutę 8 valandų bepertrauškai apkrovai naudojant infraraudonųjų spindulių termografiją ir lazerio poslinkio jutiklius.

• Smegenų atsparumas: Analizuoti vibracijos signalai (pagal ISO 10816-3 standartus) įrankio naudojimo metu esant kintamam padavimo greičiui.

• Guolių ištvermė: Atlikti pagreitintos eksploatacijos testai (ISO 281 reikalavimai), kuriais imituojama 6 mėnesių nuolatinė veikla.

2.2 Duomenų šaltiniai

• Laboratoriniai tyrimai: 12 staklių modelių iš 6 gamintojų išbandytos naudojant 5 ašių apdirbimo centrus (Haas UMC-750, DMG Mori CMX 70U).

• Aikštelės duomenys: Anoniminės priežiūros ataskaitos iš 47 bepiločių įrenginių (2022–2025 m.), kuriuose stebimi >120 staklių vienetų.

• Avarijų analizė: Išmontavimo ataskaitos, pagal kurias nustatytos 34 staklių remonto priežastys (pvz., tepimo sutrikimas, guolių skalūnas).

3 Svarbiausi rezultatai ir analizė

3.1 Šilumos valdymas yra privalomas

Ašių, kurios naudoja tik oro aušinimą, terminis išsiplėtimas viršijo 40 μm po 3 valandų esant maksimaliam sūkių skaičiui (1 pav.). Tai tiesiogiai veikia apdirbimo tikslumą ir guolių apkrovą.

1 pav.: Terminis poslinkis priklausomai nuo aušinimo būdo

Analizė: Hibridinio aušinimo našumas sumažėjo 80 % lyginant su oriniu aušinimu, tuo tarpu vidutinis gedimų tarpusavyje padidėjo 440 %. Apskritojo korpuso viduje cirkuliuojantis aliejus parodė būtinybę stabilizuoti kritiškas guolių zonas.

3.2 Guolių konstrukcija nulemia tarnavimo laiką

Kampiniai kontaktiniai keraminiai hibridiniai guoliai (pvz., Si3N4 rutuliukai) parodė geresnes savybes nei plieniniai guoliai:

• L10 Tarnavimo laikas: 25 000 valandų vs. 8 000 valandų plieniniams analogams esant vienodoms apkrovoms.

• Gedimų dažnis: 11 % gedimų dažnis (keraminis hibridas) vs. 34 % (visiškai plieniniai) aukštos aplinkos temperatūros sąlygose (>35°C).

Analizė: Keramikos mažesnis šiluminis plitimasis ir atsparumas mikro-suvirinimui ribotame tepime buvo lemiamas veiksnys, kai reikėjo be priežiūros veikti be tepimo galimybės.

3.3 Vibracijos valdymas = prognozuojamas našumas

Pagal ISO 10816-3 vibracijos intensyvumo zoną B viršijantys sraigtai ankstesnis įsiskverbimo analizė parodė, kad avarinio guolio gedimo rizika per 1000 valandų darbo padidėjo 3 kartus. Modeliai, pasiekiantys G0,4 balansavimo klasę (ISO 1940-1), išlaikė įrankio tarnavimo laiką nuosekliai ±5 % ribose per 120 valandų trukmės bandomąjį darbą be pertraukos.

4 Aptarimas: Įgyvendinimas siekiant patikimumo

4.1 Duomenų interpretavimas parenkant

• Reikalauti hibridinio aušinimo: Pirmenybę teikti staklių velenams su vidinis alyvos cirkuliacija + išoriniu vandens aušinimu. Patikrinti srauto greitį (≥ 1,5 L/min alyvos, ≥ 8 L/min vandens).

• Nurodyti keraminius hibridinius guolius: Patvirtinti guolių medžiagos dokumentacija. Prašyti L10 gyvenimo trukmės skaičiavimų, pagrįstų Jūsų konkrečiu darbo režimu.

• Reikalauti vibracijos sertifikatų: Reikalauti gamyklos bandymų ataskaitų, kuriose būtų parodyta, kad vibracijos greitis ≤ 1,0 mm/s (RMS) esant maksimaliai darbo greičiui (be apkrovos).

• Patvirtinkite sandarumą: IP54 minimalus įvertinimas yra būtinas, kad išvengti aušinimo skysčio patekimo per ilgalaikį veikimą. Patikrinkite valymo oro sistemos veiksmingumą.

4.2 Apribojimai ir praktiniai apribojimai

Išvados pagrįstos spindeliais iki 40 kW. Aukštesnės galios spindeliai (>60 kW) susiduria su sustiprėjusiomis terminėmis problemomis, reikalaujančiomis pritaikytų sprendimų. Aukštos patikimumo kainos paprastai yra 25–40 % brangesnės, tačiau grąža pasiekiama per 14–18 mėnesių dėl sumažėjusio prastovų ir broko bepiločių situacijų.

5 Išvados

Išgyventi 24/7 bepiločių operacijų reikalauja didelio greičio spindelių, sukurtų už konvencinių specifikacijų ribų. Pagrindiniai reikalavimai yra:

1. Hibridinė terminė valdymo sistema (vidinis aliejus + išorinis vandens aušinimas), kad būtų ribojamas augimas <20 μm.

2. Keraminiai hibridiniai guoliai patvirtinti L10 gyvenimui >20 000 val.

3. Tikslus balansavimas (≤ G0,4) ir pradiniai vibracijos lygiai, esantys ISO zonos B ribose.

4. Patikima sandarinimo sistema (IP54+) ir dokumentuotas tepimo tiekimas esant eksploataciniams kampams.

Pirkimų komandos turėtų privalėti gamyklos bandomųjų ataskaitų, patvirtinančių šiuos parametrus esant dirbtinėms apkrovoms. Būsima mokslinė medžiaga turėtų nustatyti integruotų būklės stebėjimo jutiklių poveikį numatant likutinį naudingą tarnavimo laiką (RUL) neperžiūrimose aplinkose.