Tendo em vista o aquecimento do fuso, alto ruído, precisão reduzida e operação instável no centro de usinagem horizontal, por meio de detecção, desmontagem e manutenção, estamos familiarizados com a estrutura do fuso, revisamos e classificamos o processo de manutenção, resumimos um conjunto de métodos para desmontagem, instalação, detecção e ajuste do fuso, restauramos a precisão do fuso e fornecemos uma referência confiável para a manutenção de fusos semelhantes no futuro.
1. Introdução O fuso de um determinado centro de usinagem apresenta aquecimento, baixa precisão e alto ruído, o que não atende aos requisitos relevantes do processo de produção. Antes da manutenção, o desvio axial do fuso é de 0,02 mm, o desvio do círculo radial do fuso é de 0,02 mm na extremidade próxima e o desvio a 300 mm da extremidade próxima é de 0,05 mm. Para restaurar a precisão do fuso, o fuso precisa ser desmontado, verificado um por um, os rolamentos desgastados são substituídos e remontados, e a precisão é depurada e restaurada. Atualmente, não existem ferramentas especiais de desmontagem e montagem e plataformas de manutenção e inspeção para manutenção do fuso, e a qualidade da manutenção é difícil de garantir. Se a desmontagem, instalação e ajuste forem inadequados, o fuso será reparado duas vezes em um curto período de tempo, o que afetará seriamente a utilização do equipamento e a eficiência do processamento.
Consultando o manual da máquina-ferramenta, observando atentamente o diagrama da estrutura do fuso, analisando e compreendendo cuidadosamente a estrutura interna do fuso, formulando e implementando um plano de manutenção, refinando o processo de manutenção, formando um conjunto de ideias de manutenção para desmontar, instalar, testar e ajustar o fuso, e completar a manutenção do fuso com alta qualidade.
2. Introdução aos componentes do centro de usinagem 2.1 Caixa do fuso
A caixa do fuso é instalada no meio do quadro da coluna-dupla. O fuso se move para cima e para baixo (eixo Y) por duas guias de rolamento lineares e um par de fusos de esferas. O servo motor instalado na extremidade superior do par de fusos de esferas possui um freio-desligado para frenagem-desligada. O motor do fuso é instalado atrás da caixa do fuso, e o dispositivo de liberação da ferramenta do fuso e o dispositivo de sopro do furo cônico do fuso também são instalados atrás da caixa do fuso, movendo-se para cima e para baixo com a caixa do fuso. A parada precisa do fuso é obtida pelo codificador transportado pelo motor do fuso. O movimento para cima e para baixo da caixa do fuso adota um sistema de equilíbrio hidráulico. O cilindro hidráulico de equilíbrio e o acumulador são usados para completar o equilíbrio para cima e para baixo da caixa do fuso para melhorar a precisão do movimento do eixo Y e reduzir a carga do servo motor do eixo Y. O aperto da correia do fuso é obtido ajustando a placa de montagem do motor com um parafuso de ajuste [1].
2.2 Montagem do fuso
O conjunto do fuso consiste em um fuso, um conjunto de rolamento dianteiro do fuso, um conjunto de rolamento traseiro do fuso, um dispositivo de descarga da correia do fuso, um dispositivo de tração do fuso (fixação da ferramenta) e uma luva de suporte do fuso.
O conjunto do fuso é instalado na luva de suporte do fuso e fixado à caixa do fuso por meio de parafusos através da face final do flange da luva de suporte do fuso. A conicidade do furo cônico do fuso é 7:24. O conjunto do fuso é finamente processado e especialmente montado. Os conjuntos de rolamentos dianteiro e traseiro do fuso estão marcados. Ao desmontar e instalar, preste atenção à posição da marca para evitar afetar a precisão. O paralelismo dos espaçadores internos e externos dos rolamentos dianteiro e traseiro do conjunto do fuso deve ser menor ou igual a 0,003 mm, e o nivelamento dos espaçadores internos e externos deve ser menor ou igual a 0,002 mm para garantir a pré-carga do conjunto do rolamento do fuso e a precisão do sistema do eixo. A face final da luva de suporte do fuso e a face final da instalação da caixa do fuso são raspadas e retificadas para garantir que o eixo do fuso esteja paralelo ao eixo Z e perpendicular ao eixo X.
2.3 Brocha de lança do fuso e dispositivo de liberação da ferramenta
A brocha com barra de tração do fuso é composta por 72 placas de mola prato. As garras elásticas na extremidade da barra de tração prendem o pino de tração do cabo da ferramenta no orifício cônico do eixo. A força de fixação é de cerca de 17800N. A força de fixação da ferramenta é ajustada pela porca na extremidade traseira da barra de tração do fuso. O cilindro hidráulico instalado na extremidade traseira do grupo do fuso empurra a barra de tração do fuso para frente para liberar a ferramenta. A posição de liberação da ferramenta da barra de tração do fuso é ajustada pela rosca externa do cilindro hidráulico e travada pela porca de ajuste. As posições de fixação e liberação da ferramenta do fuso são recebidas e realimentadas por dois interruptores de proximidade. Nota: Quando o fuso da máquina-ferramenta é ligado, a ferramenta ou o cabo da ferramenta deve ser fixado primeiro no orifício cônico do fuso e, em seguida, o fuso é ligado. Os rolamentos dos grupos dianteiro e traseiro do fuso e os rolamentos de suporte de descarga são todos lubrificados com graxa. O ar de limpeza do furo cônico do fuso é soprado no furo cônico do fuso a partir do furo central do tirante do fuso através do tubo de ar pelo sistema pneumático [2].
2.4 Dispositivo de resfriamento da ferramenta do fuso
O sistema de resfriamento envia o ar de resfriamento para o bocal de resfriamento na extremidade frontal do fuso através dos orifícios de resfriamento de 5 vias na luva de suporte do fuso para resfriar a ferramenta.
2.5 Grupo do fuso resfriado internamente (lubrificação do rolamento do fuso com graxa)
Os rolamentos do fuso do grupo de fusos resfriados internamente são lubrificados com graxa e o fuso possui resfriamento por circulação externa. A cauda do fuso é abastecida com refrigerante e ar comprimido através de uma junta rotativa.
2.6 Robô
A troca de ferramentas entre o fuso e o magazine de ferramentas é completada por um robô de{{0}garra dupla. Durante o processamento, o magazine de ferramentas pré-seleciona a próxima ferramenta a ser processada e gira o porta-ferramenta (ferramenta) 90 graus para posicioná-la, aguardando o comando de troca de ferramenta. Quando um programa é concluído, cada eixo de coordenadas retorna à posição de troca de ferramenta e o fuso para ao mesmo tempo. Quando o comando de troca de ferramenta é dado, a porta de troca de ferramenta se abre e o manipulador se estende para agarrar a ferramenta; depois que a ferramenta é fixada com segurança pela garra, o cilindro hidráulico de liberação da ferramenta do fuso é ativado para liberar o mecanismo extrator da ferramenta do fuso, e o orifício cônico do fuso é limpo e soprado; após a liberação da ferramenta ser concluída, o manipulador insere e extrai o cilindro hidráulico da ferramenta para puxar a ferramenta para fora do orifício cônico do fuso e do orifício cônico da luva da ferramenta, e o cilindro de giro hidráulico gira o manipulador 180 graus para trocar a ferramenta; depois que a ferramenta está no lugar, o manipulador insere e extrai o cilindro hidráulico da ferramenta para reinserir a ferramenta trocada no furo cônico do fuso ou no furo cônico da luva da ferramenta da biblioteca de ferramentas, e o furo cônico do fuso sopra o ar, o cilindro hidráulico de liberação da ferramenta do fuso é reiniciado e o mecanismo extrator da ferramenta do fuso re- fixa a ferramenta no furo cônico do fuso através da mola do disco; finalmente, o manipulador se retrai, a porta de troca de ferramentas é fechada e a ação de troca de ferramentas é concluída [3].
III. Métodos e medidas para solucionar falhas de precisão do fuso 3.1 Plano de manutenção do fuso
Antes da manutenção, verifique e desmonte, remova os parafusos da tampa frontal do eixo e remova a tampa. Remova a extremidade traseira do pistão de afrouxamento do eixo e as tubulações de óleo e ar conectadas a ele, drene o óleo hidráulico na tubulação e enrole a boca do tubo para evitar que poeira e detritos entrem no tubo. Remova o acoplamento que conecta o fuso e a caixa de engrenagens para desengatar o fuso da caixa de engrenagens. Remova a porca redonda para ajustar a haste de tração na extremidade traseira do fuso e faça um registro para referência durante a montagem. Remova a haste de tração da extremidade traseira do eixo batendo para frente e retire a mola prato. Retire a manga do eixo. Remova a luva de posicionamento axial na extremidade traseira do fuso. Puxe o fuso para a esquerda e desloque-o. Ao puxar o fuso para mudar, remova o rolamento de rolos cilíndricos radiais batendo. Remova o anel de ajuste e, em seguida, remova os parafusos de fixação da porca de travamento e do grupo do rolamento dianteiro, um por vez.
Limpe o fuso desmontado, a haste de tração e outras peças delgadas, aplique óleo para proteção e coloque-os verticalmente para evitar dobras e deformações. Em seguida, desmonte e limpe as peças restantes e guarde-as adequadamente. Observe mais durante a desmontagem do fuso, preste atenção em alguns benchmarks de montagem originais e faça as marcações correspondentes, e tente encontrar o ponto de falha.
Antes da montagem, todas as peças devem ser rigorosamente limpas e deve-se prestar atenção à adição antecipada de uma quantidade adequada de graxa aos rolamentos durante a montagem. A sequência de montagem é invertida de acordo com a sequência de desmontagem acima. Finalmente, o conjunto do fuso é depurado, instalado e testado sem carga.
3.2 Desmontagem do fuso
1) Verifique o fuso antes da desmontagem. Verifique o funcionamento do fuso no local. Quando a velocidade do fuso é de 1000 r/min, há um som anormal óbvio na extremidade traseira do fuso. O fuso para, o suporte do medidor magnético é adsorvido na mesa de trabalho e o eixo Y é movido para baixo ao mesmo tempo. O contato do relógio comparador com uma precisão de 0,01 mm é pressionado na superfície externa do fuso. Use a engrenagem do volante para mover o eixo X e encontrar o ponto alto. O contato do relógio comparador é pressionado no ponto mais alto da superfície externa do fuso, que é a posição superior da geratriz. O fuso é girado manualmente para fazer o fuso girar um círculo. O ponteiro do relógio comparador desvia duas grades, que é de 0,02 mm; usando o mesmo método, pressione o contato do relógio comparador na face final da haste central do fuso, mova o eixo Z, pressione o medidor e, depois que o medidor for zerado, gire manualmente o fuso. O ponteiro do relógio comparador desvia duas grades, ou seja, o movimento axial do fuso é de 0,02 mm. Abra a tampa frontal do eixo e verifique. Tudo está normal e nenhum rolamento foi encontrado. Mova o eixo Y para a extremidade inferior para ver a estrutura de transmissão interna da caixa do fuso. Na extremidade superior da caixa do fuso existem 3 tubos de borracha preta da esquerda para a direita. Os dois à esquerda são tubos de óleo que conectam o dispositivo de resfriamento do fuso. Abra a junta do tubo de óleo e nenhum óleo fluirá no tubo de óleo. Siga o tubo de óleo e descubra que esses dois tubos de óleo são tubos de óleo circulantes do refrigerador do fuso e o outro tubo de borracha é um tubo de refrigerante.
Ao verificar o estado de funcionamento do refrigerador, constatou-se que a alimentação do refrigerador estava normal. Uma observação mais aprofundada do painel mostrou que a bomba do refrigerador não estava funcionando e o dispositivo de refrigeração não estava funcionando. Abra a tampa traseira do refrigerador e observe que as pás do ventilador do motor da bomba de resfriamento não giram e a ventoinha de resfriamento não gira. Use um multímetro para medir os fusíveis do tubo de vidro nos três circuitos, todos intactos. Use uma chave de fenda para pressionar com força o contator esquerdo e descobrir que o motor de resfriamento gira. Entretanto, quando a chave de fenda é removida, os contatos do contator são reiniciados e o motor de resfriamento para. Use o mesmo método para pressionar com força o contator direito e descobrir que a ventoinha de resfriamento do refrigerador está funcionando. Quando a pressão para, os contatos do contator são reiniciados e a ventoinha de resfriamento para de funcionar. Após as operações acima, constatou-se que havia um problema no circuito de controle do refrigerador. Uma inspeção mais aprofundada revelou que havia um problema com uma placa de circuito de controle no canto esquerdo inferior. Após a substituição da placa de circuito pela mesma especificação, o refrigerador funcionou normalmente e o dispositivo de refrigeração do fuso circulou normalmente.
Quando a velocidade do fuso era de 1000 r/min, ele ficou inativo por 30 minutos e o ruído anormal ainda existia. Quando a velocidade foi alterada para 800 r/min, o ruído ficou mais alto. Uma análise abrangente mostrou que era necessário desmontar o conjunto do fuso, substituir os rolamentos e pré-apertar os rolamentos [4].
2) Remova a placa de proteção periférica da caixa do fuso e as tubulações e linhas periféricas de óleo e gás no fuso. Pare a máquina-ferramenta em uma posição que seja conveniente para a desmontagem do fuso, pressione o botão de parada de emergência e desligue a alimentação principal, desmonte a divisória ou blindagem da caixa do fuso e demais acessórios periféricos que dificultam a desmontagem, marque os oleodutos e gasodutos e as posições dos interruptores de detecção ao agarrar e soltar a ferramenta e, em seguida, remova-os. Remova o cilindro hidráulico para liberar a ferramenta para expor a tampa traseira do fuso.
3) Afrouxe a correia da polia do fuso. Afrouxe os parafusos de fixação do motor do fuso, afrouxe a correia, para que a polia possa ser separada da correia, a seguir afrouxe os parafusos de travamento na face final do furo cônico do fuso, coloque uma haste de alumínio na extremidade traseira do fuso para retirar o fuso, e o fuso é desmontado.
3.3 Desmontagem do fuso
A estrutura do fuso é mostrada na Figura 1. Remova a tampa traseira, desparafuse a porca, retire a haste da extremidade frontal, retire a mola prato da extremidade traseira, inspecione e limpe e coloque-a em ordem.
Figura 1 Estrutura do fuso
Núcleo de 1 eixo 2-Tampa da extremidade dianteira Assento de 3 eixos 4, 8 rolamentos 5-Primeira porca de travamento 6-Orifício passante
7-Mola disco 9-Tampa contra poeira 10-Polia dentada do primeiro arco 11-Segunda porca de travamento
Polia dentada de arco de 12 segundos 13-Porca 14-Terceira porca de travamento 15-Tampa da extremidade traseira 16-Biela
17-Primeiro espaçador 18-Segundo espaçador 19-Puxe a garra 20-Parafuso Remova gradualmente a polia e remova a proteção contra poeira. Ao desmontar o rolamento do fuso, descobriu-se que o retentor do rolamento axial de esferas radial de duas carreiras na extremidade dianteira do fuso estava quebrado. Este fenômeno é o ponto de falha do fuso. O rolamento precisa ser substituído e pré-apertado. Limpe as peças desmontadas com querosene e verifique se há amassados e desgastes, principalmente a superfície de referência de instalação e a face final do anel espaçador [5].
3.4 Montagem do fuso
Fixe o fuso na bancada e aplique uma camada de óleo lubrificante uniformemente na superfície externa do núcleo do fuso. Instale o espaçador inferior na superfície externa da extremidade frontal do núcleo do fuso. O paralelismo do anel espaçador deve ser controlado dentro de 0,002 mm. Depois de aplicar graxa uniformemente na folga entre o retentor e a esfera do rolamento, instale o rolamento costas com costas na superfície externa da extremidade frontal do núcleo do fuso. Instale os espaçadores internos e externos. O paralelismo dos espaçadores interno e externo está dentro de 0,002 mm. Continue a instalar os rolamentos de acordo com a combinação de rolamentos. Instale primeiro o grupo de rolamento do suporte dianteiro do eixo e, em seguida, instale o grupo de rolamento do suporte traseiro do eixo. Instale o espaçador do anel interno e a contraporca (veja a Figura 2), pré{11}}aperte o conjunto do rolamento e instale a contraporca de acordo com as dimensões de desmontagem.
Figura 2 Instale o espaçador do anel interno e a contraporca no conjunto do rolamento dianteiro Depois de ajustar a contraporca, use um micrômetro para verificar se os espaçadores interno e externo estão dentro de 0,01 mm do ponto central do fuso e use um micrômetro para verificar se o nivelamento da superfície da extremidade do rolamento está dentro de 0,002 mm, conforme mostrado na Figura 3.
Figura 3 Use um micrômetro para verificar os espaçadores internos e externos e o nivelamento da extremidade do rolamento Fixe o micrômetro no rolamento para verificar o desvio radial da extremidade livre do fuso com uma precisão de 0,005 mm. Se se desviar da tolerância, será necessário ajustá-lo usando o parafuso-anti-afrouxamento na contraporca. Instale o rolamento de suporte da extremidade traseira costas com costas. Primeiro, limpe a superfície interna da bucha com a ranhura de circulação de resfriamento limpa, aplique uma camada de graxa uniformemente na superfície interna da bucha e, em seguida, aparafuse o núcleo do fuso com o conjunto do rolamento na bucha, ou seja, monte as partes móveis e estáticas do conjunto do fuso [6].
Instale o anel espaçador e a porca de travamento do conjunto em sequência e pré{0}}aperte o grupo de rolamento do suporte traseiro do eixo (veja a Figura 4).
Figura 4 O pré-aperto do grupo de rolamento de suporte traseiro do fuso é mostrado na Figura 5. Instale a tampa frontal do fuso, coloque o fuso horizontalmente no bloco V- e use um calibrador de lâminas para ajustar a folga dentro de 0,03 mm. Use um micrômetro para verificar o desvio radial do fuso dentro de 0,002 mm e use a porca de travamento para ajustar. Monte o dispositivo de brochamento. Monte o cilindro hidráulico para afrouxar a ferramenta, instale a polia síncrona e instale o fuso e acessórios periféricos.
Figura 5 Instalação e ajuste da tampa frontal do fuso 3.5 Teste do fuso
O teste do fuso deve ser realizado gradualmente de baixa velocidade para alta velocidade, e a marcha lenta deve exceder 2h, enquanto a rotação de alta-velocidade não deve exceder 30min. A temperatura do rolamento deve ser verificada a qualquer momento durante a operação da máquina-ferramenta. A temperatura do rolamento do fuso não deve exceder 70 graus na velocidade mais alta. Durante a operação, preste atenção ao som da rotação da máquina. Se estiver funcionando normalmente, o som deverá ser um zumbido constante; se for anormal, emitirá vários ruídos, como ruído de engrenagem, som de batida leve, som de fricção rouco ou som de colisão de metal, etc. 4. Conclusão Através da prática e acumulação contínuas, ao desmontar e reparar o fuso do centro de usinagem, foram resolvidos o aquecimento do fuso do equipamento, falhas de baixa precisão e alto ruído, e a precisão do fuso foi restaurada. Nesse processo, familiarizei-me com a estrutura mecânica do fuso da máquina-ferramenta, dominei os métodos de reparo, montagem e ajuste, acumulei rica experiência em manutenção e forneci dados técnicos confiáveis para manutenção futura do equipamento.
