Прецизността и точността са много важни в инженерството, а аксиалното биене е един от най-често срещаните начини за възникване на грешки при обработка.
Аксиалното биене е степента, при която оста на въртене на режещия инструмент е извън равнината.
Това може да има голям ефект върху точността на крайния продукт, което може да доведе до скъпа преработка, повече отпадъци и по-малко ефективност.
Разбирането на аксиалното биене е важно за студентите по инженерство и професионалистите, които искат да се уверят, че обработката работи добре и остава прецизна.
В тази публикация в блога ще говоря за причините и ефектите от аксиалното биене, ще говоря за това как да го измервам и ще разгледам най-добрите начини да сведа ефектите му върху операциите по обработка до минимум.
Така че, независимо дали сте опитен инженер или любопитен студент, закопчайте коланите и се пригответе да научите за очарователния свят на аксиалното биене.
Въведение в аксиалното биене
Официална дефиниция:
Общата стойност по оста на въртене, с която въртенето на режещ инструмент се отклонява от равнина.
Аксиалното биене е вид биене, което описва колко далеч е оста на въртене на режещия инструмент от равнина.
Това се случва, когато оста на въртене не е същата като централната ос на шпиндела и разликата се измерва по оста на въртене.
От друга страна, радиалното биене се случва, когато оста на въртене се отдалечи от централната ос на шпиндела, но остане успоредна на нея.
И двата вида изтичане могат да причинят проблеми като вибрации, шум и загуба на точност.
Радиално срещу аксиално биене
По дължината на оста на централната линия размерът на радиалното биене е винаги един и същ, но размерът на аксиалното биене се променя в зависимост от това къде се измерва спрямо основата.
Позицията на повърхността, когато се върти във вертикална равнина, се влияе от нейното аксиално биене.
Неговото радиално отклонение, от друга страна, описва колко кръгъл или извън центъра е той.
Обикновено въртящите се стъпала и маси се правят както с радиални, така и с аксиални отклонения.
Измерване на аксиално биене
Аксиалното биене е ъгълът между две оси, които не са в една и съща равнина.
В този случай разликата между част и референтна ос нараства, докато се отдалечавате от мястото, където се срещат.
Индикатор за циферблат е поставен върху шпиндела на въртящата се маса или платформа за измерване на аксиално биене.
След това индикаторът се премества така, че да докосне референтната повърхност, и масата се обръща, за да се установи колко далеч може да бъде от референтната равнина.
Съвет: Включете бутона за надписи, ако имате нужда от него. Изберете „автоматичен превод“ в бутона за настройки, ако не сте запознати с английския език. Може да се наложи първо да щракнете върху езика на видеоклипа, преди любимият ви език да стане достъпен за превод.
Причини и последици от аксиално биене
Някои от нещата, които могат да причинят аксиално биене, са износени или неправилно центрирани лагери, огънат шпиндел или детайл, небрежно подравняване на инструмента или приспособлението и разширяването на машинния инструмент при нагряване.
Ако аксиалното биене не се вземе предвид или не се коригира по време на обработката, това може да доведе до по-малка точност на частта, отхвърляне на части, повишаване на разходите и намаляване на производителността.
Ефекти от аксиално биене
Аксиалното биене може да повлияе на операциите по обработка, като направи натоварването на чипа неравномерно или причини твърде много трептене на инструмента.
Това може да доведе до движение на върха, което променя начина, по който е направена повърхността и колко грапава е тя.
Може също да причини промени в топографията на повърхността.
Например, ако стойността е достатъчно висока, разстоянието между белезите на инструмента може да се промени и следата на инструмента, оставена от k-тия зъб, може да бъде премахната.
Също така, аксиалното биене се променя, когато режещият инструмент е във вертикалната равнина, което може да причини неравномерно натоварване на стружки, по-кратък живот на инструмента и повече вибрации.
Това от своя страна може да доведе до лошо покритие на повърхността на детайла, като грапавост, вълни и следи от дрънкане.
При обработка по Z-ос, аксиалното биене може също да промени дълбочината на рязане и да доведе до грешки в размерите, като например конус.
Когато се обработват деликатни или високопрецизни части, ефектите от аксиалното биене върху повърхността могат да бъдат много забележими.
Радиално оттичане
От друга страна, радиалното биене се случва, когато оста на въртене се отдалечи от централната ос на шпиндела, но остане успоредна на нея.
И двата вида отклонение могат да направят инструмент или част от оборудването по-малко прецизни, което може да го накара да се завърти извън идеалната си ос.
Радиалното отклонение прави по-трудно центрирането на част върху масата, което може да доведе до ъглова грешка, която е твърде голяма, за да бъде приемлива.
Радиалните и аксиалните отклонения могат да доведат до твърде бързо или неравномерно износване на режещите инструменти, което може да доведе до прекалено бързото им счупване и да направи процеса по-малко сигурен.
Такива счупвания биха могли да направят по-трудно възстановяването или използването на останалите режещи ръбове, което би повишило цената на консумативите.
Изтичането има голям ефект върху това колко точно е машинната обработка и колко дълго издържат инструментите.
Измерване на аксиално биене
Има различни начини за измерване на аксиалното биене, които се различават по това колко точни са и колко трудни са за използване.
Статични методи за изпитване
Статичното изпитване е често срещан начин за измерване на аксиалното биене, защото е по-лесно и струва по-малко от динамичното изпитване.
Статичните тестове се извършват, когато шпинделът или детайлът са неподвижни.
Има различни начини да ги направите, които са обяснени в Осите на въртене от Американското дружество на машинните инженери.
Циферблатният индикатор със стандартна магнитна основа е прост и обичаен начин за измерване на биенето на съединител или вал.
За да направите този тест, магнитната основа се поставя върху равна повърхност близо до съединителя или вала, а индикаторът за циферблат се поставя върху съединителя или вала, за да се измери биенето.
Ако има твърде голямо биене, това означава, че вътрешният диаметър на главината на съединителя е износен или че валът е огънат.
В някои случаи също така е добра идея да проверите аксиалното биене на съединителя, като поставите циферблатния индикатор върху външната страна на главината на съединителя.
Динамични методи за изпитване
Динамичните методи за изпитване са по-трудни за разбиране, но дават малко по-точни резултати, тъй като отчитат топлината, вибрациите и центробежната сила.
Динамичното тестване се извършва, докато шпинделът или детайлът се движат.
Това може да се направи и по различни начини, като например използване на методи, базирани на времето или честотата.
При метода, базиран на времето, се използва тахометър, за да се измери колко бързо се върти шпинделът, а акселерометър се използва, за да се измери колко биене причинява трептене на машината.
Честотно базираният метод измерва честотата на вибрациите, причинени от биене с честотен анализатор.
Оборудване и калибриране
Точността на измерванията на аксиалното биене зависи от използваното оборудване и от това как е настроено и калибрирано.
Без значение какъв метод се използва, точните измервания трябва да бъдат настроени и калибрирани правилно.
Важно е да се уверите, че оборудването е настроено и калибрирано правилно, така че да може да дава точни показания.
Изтичане на вала
През повечето време аксиалното биене на вала се използва за проверка на състоянието на опорните лагери.
Измерва се в средата на вала (по неговата въртяща се ос).
Лицевото изтичане е терминът за измервания, които не са в центъра.
В този случай плоскостта и правоъгълността стават част от измерването, за което повечето приложения не се интересуват.
Радиалното биене на вала е начин да се измери колко кръгъл вал се движи около центъра си, докато се върти.
Подравняването на задвижване/вал, коравина на лагера, увеличаване на биенето при износване на лагерите и баланс са всички неща, които могат да причинят това.
Разлика между аксиално и радиално биене
И двата вида биене са отклонения от предвидената ос на въртене, но посоката на отклонението и ефектите върху детайла са различни за всеки тип.
Обяснено радиално оттичане
Радиалното биене е, когато оста на въртене не е в съответствие с централната линия на шпиндела, но все още е извън нея.
Радиалното биене е измерване, което е еднакво по цялата дължина на оста на машината.
Той показва как се движи въртяща се маса, когато се върти в хоризонтална равнина.
Понякога се нарича ексцентричност или странично преместване.
Обяснено аксиално биене
Когато оста на въртене на режещия инструмент се отдалечи от равнина по оста на въртене, това се нарича аксиално биене.
Поради отклонението сега оста е наклонена и вече не е успоредна на основната ос.
Колко аксиално биене има ще зависи от това къде на основата е измерено.
Аксиалното биене може да доведе до редица проблеми, като неравномерно натоварване на стружки, твърде много трептене на инструмента, дрейф на върха и проблеми с грапавостта и генерирането на повърхността.
Ефекти от радиално и аксиално биене
И двата вида отклонение могат да направят инструмент или част от оборудването по-малко прецизни, което може да го накара да се завърти извън идеалната си ос.
Радиалното отклонение прави по-трудно центрирането на част върху маса, което води до ъглови грешки и лошо покритие на повърхността под формата на грешки в заоблеността.
Аксиалното биене се променя, когато режещият инструмент е във вертикалната равнина, което причинява неравномерно натоварване на стружки, по-кратък живот на инструмента и повече вибрации.
Това от своя страна може да доведе до лошо покритие на повърхността на детайла, като грапавост, вълни и следи от дрънкане.
При обработка по Z-ос, аксиалното биене може също да промени дълбочината на рязане и да доведе до грешки в размерите, като например конус.
Измерване на аксиално и радиално биене
През повечето време индикатор със стандартна магнитна основа се използва за измерване на биенето на съединител или вал.
Просто поставете магнитната основа върху равна повърхност близо до вала или съединителя.
След това поставете циферблата на съединителя или вала и наблюдавайте как се движи циферблата.
Ако има твърде голямо биене, това означава, че вътрешният диаметър на главината на съединителя е износен или че валът е огънат.
В някои случаи също така е добра идея да проверите аксиалното биене на съединителя, като поставите циферблатния индикатор върху външната страна на главината на съединителя.
Аксиалното биене може да се измери по няколко начина.
Циферблатни индикатори, лазерни сензори и машини за измерване на координати са едни от най-често срещаните начини за това.
Простите измервания често се правят с индикатори с циферблат, като тези с магнитна основа.
Тестът се извършва чрез поставяне на магнитната основа върху равна повърхност и поставяне на циферблатния индикатор върху вала или съединителя, за да се измери биенето.
Лазерни сензори или координатни измервателни машини могат да се използват за извършване на по-точни и прецизни измервания.
Тези устройства ви позволяват да правите измервания, без да ги докосвате, и те могат да измерват биенето по повече от една ос едновременно.
Минимизиране и елиминиране на аксиалното биене
За да намалите или да се отървете от аксиалното биене, е важно да настроите и поддържате машината правилно.
Ето някои от най-добрите начини за намаляване на аксиалното биене:
- Прецизни държачи за инструменти: Използването на прецизни държачи за инструменти като държачи за инструменти със свиване или пресоване може да ви осигури точно и прецизно въртене на инструмента, което може да помогне за намаляване на изтичането.
- Избор на машини и държачи за инструменти с минимално биене: Изборът на машини и държачи за инструменти с минимално биене е от ключово значение за поддържане на общото биене на системата до минимум.
- Равномерно налягане: Уверете се, че има еднакво налягане около стеблото, за да намалите изтичането.
- Проверка и подмяна на износени лагери: За да се намали аксиалното биене, износените или повредени лагери трябва да се проверяват и подменят редовно.
- Мониторинг и контрол на силите на рязане: Използването на правилните параметри на рязане например може да помогне за контролиране на силите на рязане и намаляване на аксиалното биене.
Индустриални стандарти и спецификации
Има индустриални стандарти и спецификации за аксиално биене, които се използват, за да се гарантира, че частите отговарят на определени изисквания за точност и прецизност.
Организации като Международната организация по стандартизация (ISO) и Американският национален институт по стандартизация определят тези правила и изисквания (ANSI).
Кръговото биене е един от най-често използваните индустриални стандарти за аксиално биене.
Кръговото отклонение е вид геометричен толеранс, който се използва за измерване на това колко повърхност се движи нагоре или надолу, докато се завърта в хоризонтална равнина.
При кръгово отклонение базовата ос се използва като отправна точка за зоната на толеранс.
Това прави 2D зона на толеранс около базовата ос.
За да отговарят на обозначението, всички точки на реалната повърхност трябва да са вътре в тази зона на толерантност.
Чрез комбиниране на две къси оси в краищата на частта, кръговото отклонение може да се използва и за проверка на други характеристики на централната част.
Има и други правила в света на бизнеса относно аксиалното биене, като например:
- ISO 1101: Този стандарт описва общите изисквания за геометрични толеранси на детайлите, включително използването на зони на толеранс за контрол на формата, ориентацията и местоположението.
Този стандарт, ANSI Y14.5, казва как трябва да се използват геометрични размери и толеранс (GD&T) върху инженерните чертежи.
Този стандарт, ASME B89.3.4, казва как да се измерва аксиалното биене с индикатори или електронни сонди за изместване.
Тези индустриални стандарти и спецификации дават на инженерите, производителите и хората, отговарящи за контрола на качеството, начин да разговарят помежду си и да се уверят, че частите отговарят на определени изисквания.
Следвайки тези стандарти и насоки, производителите могат да се уверят, че техните части са точни и отговарят на нуждите на техните клиенти.
Заключение
В заключение, аксиалното биене е важно нещо, за което инженерите и машинистите трябва да помислят, ако искат работата им да бъде прецизна.
Това винаги е заплаха за точността и ефективността на машинните операции, но с правилните инструменти, техники и познания може да се справим с него.
Като разбират причините и ефектите от аксиалното биене и използват най-добрите практики за намаляване на ефектите от него, инженерните специалисти могат да постигнат високи нива на точност, да подобрят производителността и да намалят отпадъците.
Но аксиалното биене също напомня за деликатния баланс, който трябва да се поддържа между сложността на правенето на нещата и желанието за съвършенство.
Тъй като продължаваме да измисляме нови идеи и разширяваме границите на възможното, трябва да останем смирени пред предизвикателствата и винаги да се опитваме да научим повече за света около нас и да станем по-добри в него.
Сподели на…
