Як продовжити термін служби електричного шпинделя? Ось детальний метод!

Електричний шпиндель є ключовим і важливим компонентом високошвидкісних верстатів із терміном служби, як правило, близько 10000 годин. Огляд, технічне обслуговування та профілактика електрошпинделя мають велике значення для забезпечення його нормальної роботи та продовження терміну служби. У цій статті розглядаються методи перевірки та профілактичного обслуговування електричного шпинделя.
Існує багато технічних індикаторів і параметрів для електричних шпинделів, але багато параметрів використовуються для заводських випробувань і калібрування виробниками електричних шпинделів, які не можуть бути перевірені та відкалібровані кінцевими користувачами. Кінцеві користувачі повинні проводити тестування та профілактичне технічне обслуговування електричного шпинделя, а також вони повинні визначити відповідні параметри та показники для проведення профілактичного обслуговування та тестування.
1. Технічні параметри, пов'язані з продуктивністю електрошпинделя
На основі поточного стану використання та технічного обслуговування електричних шпинделів і відповідних технічних стандартів встановлюються наступні основні технічні параметри: динамічний баланс електричних шпинделів, стан механічної вібрації електричних шпинделів, стан оболонки підшипників електричних шпинделів, стан запуску та зупинки шпинделів , та сила різання електричних шпинделів Значення EM електричного шпинделя (коли тяга різального механізму шпинделя висувається: відстань між торцем тяги та торцем обертання шпинделя становить 10.5 мм; коли тяговий стрижень ріжучого механізму шпинделя втягується: відстань між торцем тягового стрижня та торцем обертання шпинделя становить 0.5 мм), осьове кругове биття електричного шпинделя менше або дорівнює { {6}}.005 мм, а радіальне кругове биття дальнього кінця електричного шпинделя менше або дорівнює 0,02 мм/300 мм.
Динамічний баланс електричного шпинделя відноситься до динамічного балансу електричного шпинделя під час високошвидкісного обертання. Якщо динамічний баланс електричного шпинделя є поганим, це призведе до посилення механічної вібрації електричного шпинделя, що призведе до пошкодження підшипника, нагрівання шпинделя, зниження точності обробки та якості обробки поверхні та інших наслідків.
Стан механічної вібрації електричного шпинделя є оцінкою загального стану механічної вібрації електричного шпинделя, включаючи радіальні та осьові вібрації. Якщо загальний стан механічної вібрації електричного шпинделя є поганим, це призведе до посилення зносу підшипників і нагрівання шпинделя, що призведе до зниження точності обробки та якості обробки поверхні.
Стан оболонки підшипника електричного шпинделя спеціально використовується для оцінки стану підшипника електричного шпинделя. Основним методом є визначення ступеня та місця зносу або пошкодження підшипника шляхом виявлення низькочастотних, проміжних та високочастотних вібраційних сигналів підшипника. Низькочастотні сигнали зазвичай відображають знос зовнішнього кільця підшипника, середньочастотні — стан поверхні доріжки кочення підшипника, а високочастотні — стан однієї кульки.
Стан запуску та зупинки шпинделя зазвичай використовується для перевірки та вимірювання стану вібрації шпинделя від {{0}} до заданої швидкості та від зазначеної швидкості до 0, вимірювання пікового значення резонансу певну швидкість або діапазон швидкості, щоб уникнути цієї швидкості або діапазону швидкості під час звичайної обробки, захистити головний електричний вал, забезпечити точність обробки, якість обробки поверхні тощо.
2. Виявлення стану електричного шпинделя
Ми постійно контролюємо використання електричних вібротестерів шпинделя та датчиків прискорення на електричному шпинделі високошвидкісного обробного центру нашої компанії. Загалом було виміряно та перевірено стан 66 верстатів та 68 електрошпинделів. Елементи перевірки включають загальний стан механічної вібрації електричного шпинделя, стан підшипника, стан запуску та зупинки шпинделя, визначення тягової сили інструменту електричного шпинделя та перевірку значення EM електричного шпинделя. Серед 68 електричних шпинделів 58 мають термін служби більше двох років, а фактичний час роботи електричних шпинделів перевищує 4000 годин, а 32 — понад 6000 годин.
До проведення виявлення стану та профілактичного обслуговування електричного шпинделя не було засобів чи технічних заходів для розуміння та освоєння стану технічної роботи електричного шпинделя, а також не було відповідної технології для попередження та запобігання технічному обслуговуванню використання електричного шпинделя. . Електричний шпиндель використовувався до тих пір, поки він сильно не нагрівся, головний підшипник шпинделя не був заблокований, не міг обертатися, і він майже був утилізований перед відправкою на ремонт. Однак на цьому етапі електричний шпиндель був серйозно пошкоджений, і підшипники шпинделя, ріжучий механізм, обертові компоненти, ущільнювальні компоненти та конус шпинделя потребують ремонту або заміни. Деякі серйозно пошкоджені котушки електричного шпиндельного двигуна можуть мати погіршення ізоляції та короткі замикання через перегрів, пошкодження ущільнення та інші причини. У цьому стані витрати на технічне обслуговування електричного шпинделя дуже високі з тривалим циклом. Вартість технічного обслуговування зазвичай становить понад 200 000 юанів, а цикл технічного обслуговування часто триває більше двох місяців. Після технічного обслуговування термін служби електричного шпинделя становить лише 4000-6000 годин, що набагато нижче, ніж термін служби виробника шпинделя для ремонту електричного шпинделя від 6000 до 10000 годин.
За визначеними параметрами та стандартами провести електродетектор стану шпинделя. Червоні дані представляють поганий стан, жовті представляють критичний стан, а зелені представляють хороший стан. Результати виявлення електричного шпинделя показані на малюнках 1-3.

Рисунок 1. Результати перевірки електричного шпинделя FZ37

Рисунок 2. Результати перевірки електричного шпинделя JOBS30

Рисунок 3. Результати виявлення електричного шпинделя VMC13120U
Ми змінили попередню практику використання електричних шпинделів до моменту їх утилізації. Проводячи безперервне тестування електричних шпинделів, створюючи записи та базуючись на даних тестування, ми надаємо попередження про використання. Коли електрошпиндель переходить в критичний стан технічної працездатності або просто входить в червоний стан, ми проводимо роботи по відновленню та ремонту електрошпинделя. У цей час проблема, як правило, полягає в зниженні продуктивності підшипників шпинделя, значному зносі та розриві, тоді як механізм різання, обертові компоненти та ущільнювальні компоненти та конус шпинделя загалом перебувають у хорошому стані, тому ціна відновлення низька, зазвичай близько 100 000 юанів. Перша партія з 8 електричних шпинделів, відремонтованих таким чином, працювала 7000 годин, і стан технічних характеристик електричних шпинделів залишається добрим, а термін служби набагато перевищує термін служби електричних шпинделів, відремонтованих і відремонтованих перед проведенням тестування стану. Крім того, значно зменшилася вартість ремонту. З 2016 по 2018 рік, виходячи з даних про стан електричних шпинделів, було відремонтовано більше 10 електричних шпинделів, що заощадило понад 1 мільйон юанів на витратах і значно подовжило термін служби електричних шпинделів.
3. Профілактичне обслуговування електрошпинделя
На основі даних вимірювань виконуйте регулярне технічне обслуговування та профілактичний ремонт електричного шпинделя, щоб підтримувати його робочий стан.
(1) Сила тяги електричного шпинделя залежить від різних моделей і технічних характеристик. Тягова сила електричного шпинделя зазвичай становить 16-25кН. Якщо сила тяги електричного шпинделя недостатня, це, як правило, проблема з механізмом тяги, який потрібно ретельно дослідити, оскільки недостатня сила тяги спричиняє від’єднання інструменту від шпинделя під час високошвидкісного обертання, що призводить до нещасних випадків. Виявлення сили різання електричного шпинделя показано на малюнку 4.

Малюнок 4 Виявлення сили протяжки для електричного шпинделя
(2) Якщо геометрична точність електричного шпинделя незадовільна, залежно від ситуації можна вжити таких заходів, як заміна підшипників шпинделя для ремонту шпинделя, як показано на малюнку 5.

Рисунок 5: Виявлення геометричної точності електричного шпинделя
(3) Перевірте статус механічної вібрації, динамічний баланс і статус стартової зупинки електричного шпинделя. Якщо загальний стан механічної вібрації електричного шпинделя є поганим, це призведе до посилення зносу підшипників, нагрівання шпинделя та зниження точності обробки та якості обробки поверхні. Відповідно до технічних вимог до електричного шпинделя, відрегулюйте динамічний баланс електричного шпинделя, виявивши його стан динамічного балансу. Калібрування динамічного балансу електричного шпинделя зазвичай передбачає встановлення відповідних регулювальних болтів у регулювальні отвори на передньому кінці шпинделя. Кут установки і якість болтів слід визначати за результатами вимірювання віброметра. Після того як віброметр виконає динамічне визначення балансу на електричному шпинделі, він покаже кут і величину дисбалансу. Обслуговуючий персонал регулює динамічний баланс на основі даних випробувань, неодноразово перевіряючи та регулюючи, поки він не відповідатиме вимогам, як показано на малюнку 6.
Малюнок 6 Перевірка статусу механічної вібрації, динамічного балансу та статусу старт-стоп електричного шпинделя
(4) Профілактичний ремонт електричних шпинделів: для електричних шпинделів з відносно простою конструкцією, якщо після огляду є проблеми з підшипниками та іншими компонентами шпинделя, можна вжити таких заходів, як завчасна заміна підшипників шпинделя та інших компонентів, щоб уникнути подальше погіршення продуктивності шпинделя. Ранній профілактичний ремонт може зменшити витрати на обслуговування та продовжити термін служби електричного шпинделя. Як показано на малюнках 7-9, ми провели профілактичний ранній ремонт електричного шпинделя TRAMEC, і вартість заміни підшипників шпинделя була дуже низькою. Однак ми не проводили достроковий ремонт, поки шпиндель не прийшов в непридатність і відправили його на ремонт виробнику. Вартість обслуговування шпинделя становила понад 100 000 юанів.

Рисунок 7 Технічне обслуговування електричного шпинделя TRAC

Рисунок 8 Встановлення механічних компонентів електричного шпинделя

Рисунок 9 Заміна електричного підшипника шпинделя
4. Висновок
Опанування стану та продуктивності електричного шпинделя, моніторинг повного життєвого стану електричного шпинделя, створення таблиці історії життя для прогнозування терміну служби електричного шпинделя, попередження та профілактичне технічне обслуговування електричного шпинделя на основі його стану, можуть продовжити термін служби електричного шпинделя на 30-40%, досягає 5000-9000 годин, зменшує витрати на технічне обслуговування та покращує точність обробки деталей.