En vista del calentamiento del husillo, el alto ruido, la precisión reducida y la operación inestable en el centro de mecanizado horizontal, a través de la detección, desmontaje y mantenimiento, nos familiarizamos con la estructura del husillo, revisamos y clasificamos el proceso de mantenimiento, resumimos un conjunto de métodos para el desmontaje, instalación, detección y ajuste del husillo, restauramos la precisión del husillo y proporcionamos una referencia confiable para el mantenimiento de husillos similares en el futuro.
1. Introducción El husillo de un determinado centro de mecanizado tiene calentamiento, poca precisión y mucho ruido, lo que no puede cumplir con los requisitos relevantes del proceso de producción. Antes del mantenimiento, el descentramiento axial del husillo es de 0,02 mm, el descentramiento del círculo radial del husillo es de 0,02 mm en el extremo cercano y el descentramiento a 300 mm del extremo cercano es de 0,05 mm. Para restaurar la precisión del husillo, es necesario desmontar el husillo, comprobarlo uno por uno, reemplazar y volver a montar los cojinetes desgastados y depurar y restaurar la precisión. En la actualidad, no existen herramientas especiales de desmontaje y montaje ni plataformas de mantenimiento e inspección para el mantenimiento del husillo, y la calidad del mantenimiento es difícil de garantizar. Si el desmontaje, instalación y ajuste son inadecuados, el husillo será reparado dos veces en un corto período de tiempo, lo que afectará seriamente la utilización del equipo y la eficiencia del procesamiento.
Consultando el manual de la máquina herramienta, observando cuidadosamente el diagrama de la estructura del husillo, analizando y comprendiendo cuidadosamente la estructura interna del husillo, formulando e implementando un plan de mantenimiento, refinando el proceso de mantenimiento, formando un conjunto de ideas de mantenimiento para desmontar, instalar, probar y ajustar el husillo y completar el mantenimiento del husillo con alta calidad.
2. Introducción a los componentes del centro de mecanizado 2.1 Caja de husillo
La caja del eje está instalada en el medio del marco de la columna de doble-columna. El husillo se mueve hacia arriba y hacia abajo (eje Y) mediante dos guías de rodamiento lineales y un par de husillos de bolas. El servomotor instalado en el extremo superior del par de husillos de bolas tiene un freno de apagado-para el frenado de apagado. El motor del husillo está instalado detrás de la caja del husillo, y el dispositivo de liberación de la herramienta del husillo y el dispositivo de soplado del orificio cónico del husillo también están instalados detrás de la caja del husillo, moviéndose hacia arriba y hacia abajo con la caja del husillo. La parada precisa del husillo se logra mediante el codificador transportado por el motor del husillo. El movimiento hacia arriba y hacia abajo de la caja del husillo adopta un sistema de equilibrio hidráulico. El cilindro hidráulico de equilibrio y el acumulador se utilizan para completar el equilibrio hacia arriba y hacia abajo de la caja del husillo para mejorar la precisión del movimiento del eje Y y reducir la carga del servomotor del eje Y. La tensión de la correa del husillo se logra ajustando la placa de montaje del motor con un tornillo de ajuste [1].
2.2 Montaje del husillo
El conjunto del husillo consta de un husillo, un conjunto de cojinete delantero del husillo, un conjunto de cojinete trasero del husillo, un dispositivo de descarga de la correa del husillo, un dispositivo de varilla de tracción del husillo (sujeción de herramientas) y un manguito de soporte del husillo.
El conjunto del husillo se instala en el manguito de soporte del husillo y se fija a la caja del husillo mediante tornillos a través de la cara del extremo de la brida del manguito de soporte del husillo. La conicidad del orificio cónico del husillo es 7:24. El conjunto del husillo está finamente procesado y ensamblado especialmente. Los conjuntos de cojinetes delantero y trasero del eje están marcados. Al desmontar e instalar, preste atención a la posición de la marca para evitar afectar la precisión. El paralelismo de los espaciadores internos y externos de los cojinetes delanteros y traseros del conjunto del husillo debe ser menor o igual a 0,003 mm, y la planitud de los espaciadores internos y externos debe ser menor o igual a 0,002 mm para garantizar la precarga del conjunto del cojinete del husillo y la precisión del sistema del eje. La cara del extremo del manguito de soporte del husillo y la cara del extremo de la instalación de la caja del husillo se raspan y rectifican para garantizar que el eje del husillo sea paralelo al eje Z y perpendicular al eje X.
2.3 Dispositivo de liberación de herramienta y brochador de barra de tiro del husillo
La brocha de la barra de tiro del husillo se compone de 72 placas de resorte de disco. Las garras elásticas en el extremo de la barra de tiro sujetan el pasador del mango de la herramienta en el orificio cónico del eje. La fuerza de sujeción es de aproximadamente 17800N. La fuerza de sujeción de la herramienta se ajusta mediante la tuerca en el extremo trasero de la barra de tiro del husillo. El cilindro hidráulico instalado en el extremo trasero del grupo del husillo empuja la barra de tiro del husillo hacia adelante para liberar la herramienta. La posición de liberación de la herramienta de la barra de tiro del husillo se ajusta mediante la rosca externa del cilindro hidráulico y se bloquea mediante la tuerca de ajuste. Las posiciones de sujeción y liberación de la herramienta de husillo se reciben y se comunican mediante dos interruptores de proximidad. Nota: Cuando se enciende el husillo de la máquina herramienta, primero se debe sujetar la herramienta o el mango de la herramienta en el orificio cónico del husillo y luego se enciende el husillo. Los cojinetes del grupo delantero y trasero del husillo y los cojinetes de soporte de descarga están todos lubricados con grasa. El aire de limpieza del orificio cónico del husillo ingresa al orificio cónico del husillo desde el orificio central de la varilla de acoplamiento del husillo a través del tubo de aire mediante el sistema neumático [2].
2.4 Dispositivo de refrigeración de la herramienta del husillo
El sistema de enfriamiento envía el aire de enfriamiento a la boquilla de enfriamiento en el extremo frontal del husillo a través de los orificios de enfriamiento de 5 vías en el manguito de soporte del husillo para enfriar la herramienta.
2.5 Grupo de husillo refrigerado internamente (lubricación con grasa para cojinetes de husillo)
Los cojinetes del husillo del grupo de husillos con refrigeración interna están lubricados con grasa y el husillo tiene refrigeración por circulación externa. La cola del husillo recibe refrigerante y aire comprimido a través de una junta giratoria.
2.6 robots
El cambio de herramienta entre la herramienta de husillo y el almacén de herramientas se realiza mediante un robot de doble-garra. Durante el procesamiento, el almacén de herramientas pre-selecciona la siguiente herramienta a procesar y gira el portaherramientas (herramienta) 90 grados para posicionarlo, esperando el comando de cambio de herramienta. Cuando se completa un programa, cada eje de coordenadas regresa a la posición de cambio de herramienta y el husillo se detiene al mismo tiempo. Cuando se da la orden de cambio de herramienta, la puerta de intercambio de herramientas se abre y el manipulador se extiende para agarrar la herramienta; después de que la garra sujeta firmemente la herramienta, se activa el cilindro hidráulico de liberación de la herramienta del husillo para liberar el mecanismo extractor de la herramienta del husillo y se limpia y sopla el orificio cónico del husillo; una vez completada la liberación de la herramienta, el manipulador inserta y extrae el cilindro hidráulico de la herramienta para sacar la herramienta del orificio cónico del husillo y del orificio cónico del manguito de la herramienta, y el cilindro de giro hidráulico gira el manipulador 180 grados para cambiar la herramienta; después de que la herramienta está en su lugar, el manipulador inserta y extrae el cilindro hidráulico de la herramienta para reinsertar la herramienta intercambiada en el orificio cónico del husillo o en el orificio cónico del manguito de la herramienta de la biblioteca de herramientas, y el orificio cónico del husillo sopla aire, el cilindro hidráulico de liberación de la herramienta del husillo se reinicia y el mecanismo extractor de la herramienta del husillo vuelve a -sujeta la herramienta en el orificio cónico del husillo a través del resorte del disco; finalmente, el manipulador se retrae, la puerta de intercambio de herramientas se cierra y se completa la acción de cambio de herramienta [3].
III. Métodos y medidas para solucionar fallos de precisión del husillo 3.1 Plan de mantenimiento del husillo
Antes del mantenimiento, verifique y desmonte, retire los tornillos de la cubierta del extremo frontal del eje y retire la cubierta. Retire el extremo posterior del pistón de aflojamiento del husillo y las tuberías de aceite y aire conectadas a él, drene el aceite hidráulico en la tubería y envuelva la boca de la tubería para evitar que entre polvo y desechos en la tubería. Retire el acoplamiento que conecta el eje y la caja de cambios para desenganchar el eje de la caja de cambios. Retire la tuerca redonda para ajustar la varilla de tracción en el extremo posterior del eje y haga un registro como referencia durante el montaje. Retire la varilla de tracción del extremo trasero del eje golpeándola hacia adelante y saque el resorte del disco. Saque la funda del eje. Retire el manguito de posicionamiento axial en el extremo trasero del eje. Tire del eje hacia la izquierda y muévalo. Mientras tira del eje para cambiar, retire el rodamiento de rodillos cilíndricos radiales golpeándolo. Retire el anillo de ajuste y luego retire a su vez los tornillos de fijación de la tuerca de bloqueo y el grupo de cojinetes delantero.
Limpie el husillo desmontado, la varilla de tracción y otras piezas delgadas, aplique aceite para protegerlos y colóquelos verticalmente para evitar que se doblen y deformen. Luego desmonte y limpie las piezas restantes y guárdelas adecuadamente. Observe más durante el desmontaje del eje, preste atención a algunos puntos de referencia del ensamblaje original y haga las marcas correspondientes, e intente encontrar el punto de falla.
Antes del montaje, todas las piezas deben limpiarse estrictamente y se debe prestar atención a agregar una cantidad adecuada de grasa a los rodamientos con antelación durante el montaje. La secuencia de montaje se invierte según la secuencia de desmontaje anterior. Finalmente, el conjunto del husillo se depura, instala y prueba sin carga.
3.2 Desmontaje del husillo
1) Verifique el eje antes del desmontaje. Verificar el funcionamiento del husillo en sitio. Cuando la velocidad del husillo es de 1000 r/min, se produce un sonido anormal evidente en el extremo posterior del husillo. El husillo se detiene, el soporte magnético del medidor se adsorbe en la mesa de trabajo y el eje Y se mueve hacia abajo al mismo tiempo. El contacto del indicador de carátula con una precisión de 0,01 mm se presiona sobre la superficie exterior del husillo. Utilice el volante para mover el eje X y encontrar el punto alto. El contacto del indicador de cuadrante se presiona en el punto más alto de la superficie exterior del husillo, que es la posición de la generatriz superior. El husillo se gira manualmente para hacer que gire un círculo. El puntero del indicador de cuadrante desvía dos rejillas, que es de 0,02 mm; Usando el mismo método, presione el contacto del indicador de cuadrante en la cara del extremo de la varilla central del husillo, mueva el eje Z, presione el medidor y, una vez que el medidor esté puesto a cero, gire manualmente el husillo. El puntero del indicador de cuadrante desvía dos rejillas, es decir, el movimiento axial del husillo es de 0,02 mm. Abra la cubierta del extremo frontal del eje y verifique. Todo es normal y no se encuentran rodamientos. Mueva el eje Y hacia el extremo más bajo para ver la estructura de transmisión interna de la caja del husillo. En el extremo superior de la caja del eje, hay 3 tubos de goma negros de izquierda a derecha. Los dos de la izquierda son tubos de aceite que conectan el dispositivo de enfriamiento del husillo. Abra la junta del tubo de aceite y no se verá que fluya aceite por el tubo de aceite. Siga el tubo de aceite y descubra que estos dos tubos de aceite son tubos de circulación de aceite del refrigerador del husillo y el otro tubo de goma es un tubo de refrigerante.
Al verificar el estado de funcionamiento del refrigerador, se encontró que el suministro de energía del refrigerador era normal. Una observación más detallada del panel de visualización mostró que la bomba del refrigerador no funcionaba y el dispositivo de refrigeración no funcionaba. Abra la cubierta trasera del refrigerador y observe que las aspas del ventilador del motor de la bomba de enfriamiento no giran y el ventilador de enfriamiento no gira. Utilice un multímetro para medir los fusibles de tubo de vidrio en los tres circuitos, todos los cuales están intactos. Utilice un destornillador para presionar con fuerza el contactor izquierdo y descubra que el motor de refrigeración gira. Sin embargo, cuando se retira el destornillador, los contactos del contactor se reinician y el motor de refrigeración se detiene. Utilice el mismo método para presionar con fuerza el contactor derecho y descubrir que el ventilador de refrigeración del refrigerador está funcionando. Cuando la presión se detiene, los contactos del contactor se reinician y el ventilador de refrigeración deja de funcionar. Después de las operaciones anteriores, se encontró que había un problema con el circuito de control del refrigerador. Una inspección más detallada reveló que había un problema con una placa de circuito de control en la esquina inferior izquierda. Después de reemplazar la placa de circuito con las mismas especificaciones, el refrigerador funcionó normalmente y el dispositivo de refrigeración del eje circuló normalmente.
Cuando la velocidad del husillo era de 1000 r/min, estuvo inactivo durante 30 minutos y el ruido anormal aún existía. Cuando la velocidad se cambió a 800 r/min, el ruido se hizo más fuerte. Un análisis exhaustivo mostró que era necesario desmontar el conjunto del husillo, reemplazar los cojinetes y apretar previamente los cojinetes [4].
2) Retire la placa protectora periférica de la caja del husillo y las tuberías y líneas periféricas de petróleo y gas en el husillo. Detener la máquina herramienta en una posición que sea conveniente para desmontar el husillo, presionar el botón de parada de emergencia y cortar la alimentación principal, desmontar el tabique o escudo de la caja del husillo y otros accesorios periféricos que dificulten el desmontaje, marcar los oleoductos y gasoductos y las posiciones del interruptor de detección al agarrar y soltar la herramienta, y luego retirarlos. Retire el cilindro hidráulico para liberar la herramienta y exponer la cubierta del extremo trasero del eje.
3) Afloje la correa de la polea del husillo. Afloje los pernos de fijación en el motor del husillo, afloje la correa para que la polea se pueda separar de la correa, luego afloje los tornillos de bloqueo en la cara del extremo del orificio cónico del husillo, coloque una varilla de aluminio en el extremo posterior del husillo para sacar el husillo y se desmonta el husillo.
3.3 Desmontaje del husillo
La estructura del eje se muestra en la Figura 1. Retire la cubierta trasera, desenrosque la tuerca, saque la varilla de empuje del extremo delantero, saque el resorte del disco del extremo trasero, inspeccione, limpie y póngalo en orden.
Figura 1 Estructura del husillo
1-Núcleo del eje 2-Cubierta del extremo delantero 3-Asiento del eje 4, 8-Cojinete 5-Primera tuerca de bloqueo 6-Agujero pasante
7-Resorte de disco 9-Cubierta guardapolvo 10-Polea dentada del primer arco 11-Segunda contratuerca
12-Segunda polea dentada en arco 13-Tuerca 14-Tercera tuerca de bloqueo 15-Tapa del extremo trasero 16-Varilla de empuje
17-Primer espaciador 18-Segundo espaciador 19-Garra de tracción 20-Perno Retire gradualmente la polea y retire la cubierta antipolvo. Al desmontar el cojinete del husillo, se encontró que el retenedor del cojinete radial de empuje de doble hilera en el extremo delantero del husillo estaba roto. Este fenómeno es el punto de falla del husillo. Es necesario reemplazar y apretar previamente el rodamiento. Limpie las piezas desmontadas con queroseno y compruebe si hay abolladuras y desgaste, especialmente la superficie de referencia de instalación y la cara del extremo del anillo espaciador [5].
3.4 Montaje del husillo
Fije el husillo en el banco de trabajo y aplique una capa de aceite lubricante uniformemente en la superficie exterior del núcleo del husillo. Instale el espaciador inferior en la superficie exterior del extremo frontal del núcleo del husillo. El paralelismo del anillo espaciador debe controlarse dentro de 0,002 mm. Después de aplicar grasa uniformemente en el espacio entre el retenedor y la bola del rodamiento, instale el rodamiento espalda con espalda en la superficie exterior del extremo frontal del núcleo del husillo. Instale los espaciadores interior y exterior. El paralelismo de los espaciadores interior y exterior está dentro de 0,002 mm. Continúe instalando los rodamientos según la combinación de rodamientos. Instale primero el grupo de cojinetes de soporte delantero del eje y luego instale el grupo de cojinetes de soporte trasero del eje. Instale el espaciador del anillo interior y la contratuerca (consulte la Figura 2), apriete previamente el conjunto del rodamiento e instale la contratuerca de acuerdo con las dimensiones de desmontaje.
Figura 2 Instale el espaciador del anillo interior y la contratuerca en el conjunto del cojinete delantero. Después de ajustar la contratuerca, use un micrómetro para verificar si los espaciadores interno y externo están dentro de 0,01 mm del punto central del husillo y use un micrómetro para verificar si la planitud de la superficie del extremo del rodamiento está dentro de 0,002 mm, como se muestra en la Figura 3.
Figura 3 Utilice un micrómetro para comprobar los espaciadores interior y exterior y la planitud del extremo del rodamiento. Fije el micrómetro en el rodamiento para comprobar la desviación radial del extremo libre del husillo dentro de 0,005 mm. Si se desvía de la tolerancia, es necesario ajustarla utilizando el tornillo anti-aflojamiento de la contratuerca. Instale el cojinete de soporte del extremo trasero espalda con espalda. Primero, limpie la superficie interior del manguito con la ranura de circulación de enfriamiento, aplique una capa de grasa uniformemente en la superficie interior del manguito y luego atornille el núcleo del husillo con el conjunto del cojinete en el manguito, es decir, ensamble las partes móviles y estáticas del conjunto del husillo [6].
Instale el anillo espaciador y la tuerca de bloqueo del conjunto en secuencia y apriete previamente-el grupo de cojinetes de soporte trasero del eje (consulte la Figura 4).
Figura 4 El ajuste previo-del grupo de cojinetes de soporte trasero del eje se muestra en la Figura 5. Instale la cubierta frontal del eje, coloque el eje horizontalmente en el bloque V-y use una galga de espesores para ajustar el espacio dentro de 0,03 mm. Utilice un micrómetro para comprobar el descentramiento radial del husillo dentro de 0,002 mm y utilice la tuerca de bloqueo para ajustar. Montar el dispositivo de brochado. Ensamble el cilindro hidráulico para aflojar la herramienta, instale la polea síncrona e instale el husillo y los accesorios periféricos.
Figura 5 Instalación y ajuste de la tapa frontal del husillo 3.5 Prueba del husillo
La prueba del husillo debe realizarse gradualmente desde baja velocidad hasta alta velocidad, y el ralentí debe exceder las 2 h, mientras que la rotación a alta-velocidad no debe exceder los 30 min. La temperatura del rodamiento debe comprobarse en cualquier momento durante el funcionamiento de la máquina herramienta. La temperatura del rodamiento del husillo no debe exceder los 70 grados a la velocidad más alta. Durante el funcionamiento, se debe prestar atención al sonido de rotación de la máquina. Si funciona normalmente, el sonido debería ser un zumbido constante; si es anormal, emitirá varios ruidos, como ruido de engranaje, ligero golpeteo, sonido de fricción ronco o sonido metálico de colisión, etc. [7]. IV. Conclusión A través de la práctica y acumulación continuas, al desmontar y reparar el husillo del centro de mecanizado, se resolvieron el calentamiento del husillo del equipo, la mala precisión y las fallas de alto ruido, y se restableció la precisión del husillo. En este proceso, me familiaricé con la estructura mecánica del husillo de la máquina herramienta, dominé los métodos de reparación, montaje y ajuste, acumulé una rica experiencia en mantenimiento y proporcioné datos técnicos confiables para el mantenimiento futuro del equipo.
