De acordo com a definição em GB/T 12204-2010, a caixa do fuso é um componente em forma de caixa que abriga o fuso. A caixa do fuso é um componente importante da máquina-ferramenta. É utilizado para organizar o fuso de trabalho da máquina-ferramenta, suas peças de transmissão e mecanismos adicionais correspondentes. A caixa do fuso é um componente de transmissão complexo, incluindo o conjunto do fuso, mecanismo de reversão, mecanismo de transmissão, dispositivo de freio, mecanismo operacional e dispositivo de lubrificação. Sua principal função é apoiar o fuso e girá-lo para realizar as funções de partida, frenagem, mudança de velocidade e reversão do fuso.
(Este artigo foi selecionado do Capítulo 2, Seção 3 do "Guia de Seleção do Centro de Usinagem" A Caixa do Fuso do Centro de Usinagem)
O componente do fuso do centro de usinagem é composto de potência do fuso, transmissão e componentes do fuso. É um dos importantes componentes de execução do movimento de conformação do centro de usinagem. Portanto, o componente do fuso do centro de usinagem deve ter alta precisão operacional, retenção de precisão a longo prazo e operação a longo prazo. estabilidade de precisão.
Os centros de usinagem são geralmente usados como máquinas-ferramentas de precisão, e a precisão de funcionamento dos componentes do fuso determina a precisão de usinagem da máquina-ferramenta. Geralmente existem dois métodos para avaliar a precisão operacional de máquinas-ferramentas: inspeção estática e inspeção dinâmica. A inspeção estática refere-se ao teste do desvio de cada superfície de posicionamento e superfície de trabalho do componente do fuso quando o fuso é girado em baixa velocidade ou manualmente. A inspeção dinâmica requer o uso de certos instrumentos para testar a precisão da rotação do fuso usando métodos de detecção sem contato na velocidade nominal do fuso da máquina-ferramenta. Como os centros de usinagem geralmente possuem funções de troca automática de ferramentas, e as ferramentas são apertadas por um mecanismo tensionador instalado dentro do fuso do centro de usinagem através de um porta-ferramentas especial, a precisão de rotação do fuso deve considerar o erro causado pelo erro de usinagem do superfície de posicionamento do porta-ferramentas.
1. Requisitos que o sistema de transmissão principal deve atender
O centro de usinagem é uma máquina-ferramenta CNC com grande versatilidade, ampla gama de aplicações e alta eficiência de processamento. Portanto, seu sistema de transmissão principal deve atender a quatro requisitos: primeiro, possuir ampla faixa de velocidades; em segundo lugar, não só tem potência e torque suficientes, mas também pode atender aos requisitos de manutenção de potência constante em condições de alta velocidade (acima da velocidade calculada) e manutenção de torque constante em condições de baixa velocidade (abaixo da velocidade calculada); terceiro, os componentes da caixa do fuso devem ter resistência, rigidez e resistência à vibração suficientes; quarto, operação suave e de baixo ruído.
2. Estrutura típica da caixa do fuso e do fuso elétrico
1. Estrutura típica da caixa do fuso
(1) Caixa de fuso de acionamento por correia poli-V de um estágio. A potência do motor principal da caixa do fuso está abaixo de 7,5 kW. A forma de transmissão por correia poli-V de primeiro estágio (correia em V composta) é frequentemente usada. O motor principal passa por um par de polias poli-V e uma correia poli-V. A correia é conectada ao eixo principal e um método de transmissão de redução de velocidade é usado para aumentar o torque.
(2)) A caixa do fuso de transmissão de engrenagens geralmente usa um grupo de expansão de primeiro estágio para aumentar a faixa de velocidade e melhorar o torque em baixa velocidade. Como existem apenas duas marchas, alta e baixa, o mecanismo de transmissão é relativamente simples.
(3) Caixa de fuso de acoplamento direto A caixa de fuso de acoplamento direto refere-se a uma caixa de fuso na qual o motor do fuso e o fuso estão diretamente conectados. Existem dois métodos de conexão direta para caixas de fuso com acoplamento direto: um é que o motor principal é conectado ao fuso através de um acoplamento; a outra é que o motor principal é transformado em uma caixa de fuso, o rotor é projetado como um fuso e o estator é instalado na caixa do fuso internamente.
2. Fuso elétrico
O fuso da máquina-ferramenta refere-se ao eixo da máquina-ferramenta que aciona a rotação da peça ou ferramenta. Geralmente consiste em um fuso, rolamentos e peças de transmissão (engrenagens ou polias). Com o rápido desenvolvimento e aprimoramento da tecnologia de transmissão elétrica, a estrutura mecânica do sistema de transmissão principal das máquinas-ferramentas CNC de alta velocidade foi bastante simplificada e a transmissão por polia e por engrenagem foram eliminadas. O fuso da máquina-ferramenta é acionado diretamente por um motor embutido. Esta estrutura de transmissão na qual o motor do fuso e o fuso da máquina-ferramenta são "combinados em um" é chamada de "fuso elétrico". Isso torna os componentes do fuso independentes do sistema de transmissão e da estrutura geral da máquina-ferramenta.
O fuso elétrico não só tem as vantagens de estrutura compacta, peso leve, pequena inércia, baixo ruído e resposta rápida, mas também possui alta velocidade de rotação e alta potência, o que pode simplificar o projeto de máquinas-ferramentas e facilitar o posicionamento do fuso. É uma estrutura ideal em unidades de fuso de alta velocidade. O rolamento do eixo elétrico adota tecnologia de rolamento de alta velocidade, é resistente ao desgaste e ao calor e tem uma vida útil várias vezes maior que a dos rolamentos tradicionais. A Figura 2-26 mostra o fuso elétrico real.
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Figura 2-26 Fuso elétrico real
A tabela 2-2 apresenta os parâmetros do fuso elétrico de uma determinada marca de centro de usinagem. Como pode ser visto na tabela, dependendo dos materiais e processos de processamento, um mesmo modelo de centro de usinagem pode utilizar fusos elétricos com diferentes velocidades e torques. O surgimento de centros de usinagem de fuso duplo ou mesmo de múltiplos eixos melhorou ainda mais a eficiência de processamento dos centros de usinagem.
Tabela 2-2 Parâmetros do fuso elétrico de uma determinada marca de centro de usinagem
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Os fusos motorizados geralmente requerem diferentes meios para funcionar. Por exemplo, ar comprimido precisa ser introduzido para conseguir a vedação do fuso com ar, água de resfriamento deve ser introduzida para resfriar o interior do fuso e óleo hidráulico deve ser introduzido para conseguir a fixação do porta-ferramenta. Portanto, o componente principal da junta rotativa é necessário para passar o meio na extremidade traseira do fuso rotativo. A Figura 2-27 mostra a junta rotativa real.
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Figura 2-27 Junta rotativa real
O princípio da junta rotativa é mostrado na Figura 2-28. O meio passa pelas tubulações fixas P1 e P2 até o componente 2 da junta rotativa. O componente 2 permanece fixo e o componente 1 pode girar com o eixo principal. Ambos os componentes 1 e 2 podem ser realizados. A passagem do meio pode garantir uma boa vedação. Este tipo de junta rotativa é amplamente utilizado em vários tipos de fusos. Vale ressaltar que devido ao desvio na extremidade traseira do fuso, esta peça será danificada após um período de uso. Se o fuso em si tiver uma grande excentricidade, isso acelerará o dano da junta rotativa.
