Vengono spiegati il principio di funzionamento della pelatrice senza centri su larga scala-e l'influenza della coassialità di ciascun componente sulla qualità della lavorazione. In base alla struttura dell'attrezzatura e alla pratica di produzione, vengono forniti i metodi di rilevamento e regolazione della coassialità della pelatrice senza centri su larga scala-e gli strumenti e le attrezzature corrispondenti.
La pelatrice senza centri, nota anche come tornio senza centri, è l'attrezzatura principale per la produzione di precisione di acciaio lucido tondo lungo [1]. Utilizza uno strumento rotante ad alta-velocità per tagliare e staccare il materiale superficiale di barre d'acciaio ultra-lunghe, che è più efficiente dei normali torni nel rimuovere le incrostazioni di ossido e lo strato di ruggine sulla superficie dell'acciaio, migliorando così l'aspetto e la qualità della superficie dell'acciaio finito. Attualmente, il diametro di lavorazione del tornio senza centri su larga scala- può raggiungere i 500 mm, il grado di tolleranza del diametro può raggiungere IT9, il valore di rugosità superficiale Ra è 1,6-3,2μm e il valore di rugosità superficiale Ra dopo la lucidatura può raggiungere 0,8μm.
I componenti principali della pelatrice senza centri includono: dispositivo di bloccaggio, dispositivo di guida in ingresso, testa di taglio rotante, dispositivo di guida in uscita e carrello di scarico. La coassialità dei 5 componenti di cui sopra (di seguito denominata "coassialità dei cinque- centri") è l'indicatore di precisione più importante della pelatrice senza centri. La coassialità dei cinque centri influisce direttamente sulla qualità superficiale del prodotto; il superamento di questa tolleranza porterà a vari difetti sulla superficie del pezzo.
Rilevare e regolare la coassialità dei cinque centri è piuttosto difficile. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3] e altri hanno studiato l'uso della struttura stessa dell'apparecchiatura come punto di riferimento per regolare separatamente la precisione di ciascun componente, ma si discute poco sulla regolazione unificata della coassialità dei cinque centri. Il metodo di aggiustamento della coassialità fornito da Dou Weitao et al.[4] è applicabile alle pelatrice senza anima di piccole-dimensioni, ma per le pelatrice senza anima di grandi-dimensioni, a causa delle dimensioni e del peso maggiori delle parti, il rilevamento e la regolazione della precisione sono più difficili. Pertanto, è ancora necessario studiare schemi di rilevamento e regolazione più utilizzabili e realizzare strumenti e dispositivi corrispondenti.
La nostra azienda dispone di due pelatrice senza nucleo, vale a dire la pelatrice senza nucleo americana HETRAN BT16 e la pelatrice senza nucleo Yantai Kejie WCS300S. Le dimensioni massime del prodotto finito sono rispettivamente φ400 mm e φ305 mm. La nostra azienda ha esplorato e cercato di affrontare l'impatto dell'errore di coassialità a cinque{6}}centri sulla qualità del prodotto e il metodo di regolazione della coassialità a cinque{7}centri nelle macchine pelatori su larga-scala nella pratica. Quella che segue è un'introduzione che utilizza come esempio la pelatrice senza centri BT16.
Immagine 2 Principio di funzionamento e struttura dell'apparecchiatura
A differenza del principio di funzionamento della rotazione del pezzo e dell'avanzamento assiale dell'utensile durante la lavorazione di barre tonde di acciaio su un tornio convenzionale, l'utensile ruota e il pezzo viene alimentato assialmente quando la pelatrice senza centri è in funzione. Il breve processo di lavoro prevede che il dispositivo di bloccaggio blocchi la barra e la alimenti, la macchina principale esegue la lavorazione di pelatura, i dispositivi di guida di ingresso e di uscita smorzano le vibrazioni e quindi il carrello di scarico estrae la barra [5].
La parte tagliente della macchina principale BT16 è una testa di taglio rotante montata su un mandrino cavo con un diametro interno di 600 mm (vedere Figura 1). Il mandrino cavo è installato nella scatola del mandrino ed è azionato dal motore principale per ruotare ad alta velocità. 4 Gli 8 utensili sono installati simmetricamente sulla testa di taglio, garantendo un'elevata efficienza di taglio.
Immagine Figura 1 Testa di taglio rotante
L'avanzamento assiale del pezzo viene completato dal dispositivo di bloccaggio (vedere Figura 2). Sul dispositivo di bloccaggio sono installate due coppie di rulli di alimentazione. L'azione di bloccaggio dei rulli è azionata da un cilindro idraulico e da un meccanismo ad ingranaggi. La rotazione dei rulli è azionata da un servomotore e la velocità di avanzamento è stabile e regolabile.
Immagine Figura 2: Dispositivo di bloccaggio e scatola del mandrino
Il dispositivo di guida di ingresso (vedi Figura 3) è costituito da tre ganasce autocentranti-collegate da un meccanismo a leva.
Immagine Figura 3: Dispositivo di guida di ingresso
Il dispositivo di guida in uscita (vedi Figura 4) è installato all'interno del perno cavo della scatola del mandrino. Si tratta di un dispositivo di bloccaggio autocentrante a quattro-ganasce-con piastre di rame incorporate nelle ganasce per proteggere la superficie del pezzo finito. A causa dell'aggiunta di un dispositivo di regolazione meccanica per regolare la coassialità del suo asse con la testa di taglio rotante, la struttura è più complessa, ma la struttura di collegamento e la funzione che raggiunge sono simili alla guida di ingresso. Alcune apparecchiature sono dotate di due serie di dispositivi di guida in uscita, chiamati rispettivamente guida centrale e guida posteriore, a seconda della loro distanza dalla testa di taglio rotante, o collettivamente indicati come guide centrale e posteriore.
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Figura 4. Dispositivo di guida all'uscita
La funzione dei dispositivi di guida di ingresso e uscita è quella di bloccare e supportare il pezzo in lavorazione, fornendo una guida affidabile, mantenendo un movimento assiale regolare e prevenendo vibrazioni e rotazione.
Il componente principale del carrello di scarico è una coppia di incudini a forma di V-. L'azione di bloccaggio delle incudini superiore e inferiore è collegata da un ingranaggio autocentrante e da un meccanismo a cremagliera. Il pezzo viene bloccato appena prima che lasci i rulli di alimentazione, fornendo forza di bloccaggio e forza di avanzamento assiale.
In sintesi, la coassialità dei centri dei cinque componenti-il dispositivo di bloccaggio, la testa di taglio rotante, il dispositivo di guida in ingresso, il dispositivo di guida in uscita e il carrello di scarico-deve essere testato e regolato con una certa precisione. In caso contrario, la barra subirà uno spostamento temporaneo quando entra ed esce dai dispositivi di bloccaggio e guida. Anche un piccolo spostamento influirà negativamente sulla qualità della superficie del pezzo.
Immagine 3. Impatto del superamento della tolleranza della coassialità dei cinque-centri sulla precisione della lavorazione
Il superamento della tolleranza di coassialità dei cinque- centri porterà a difetti sulla superficie del pezzo come segni di vibrazioni, gradini, eccentricità di rotazione, ritiro della coda del pezzo e replicazione degli errori.
3.1 Segni di vibrazione
I segni di vibrazione compaiono generalmente sull'estremità anteriore del pezzo, come mostrato nella Figura 5. Come afferma il principio di funzionamento dell'apparecchiatura, quando il pezzo inizia la lavorazione e non è ancora entrato nell'intervallo di bloccaggio del dispositivo di guida di uscita, viene trattenuto da due coppie di rulli di alimentazione e dal dispositivo di guida di ingresso sul dispositivo di bloccaggio, mentre la testa di taglio esegue la lavorazione di pelatura. Se la deviazione di coassialità delle due coppie di rulli di alimentazione e del dispositivo di guida di ingresso è ampia, il pezzo si trova in uno stato sovra-posizionato, la sua rigidità diminuisce e tende a piegarsi e deformarsi. Sotto l'azione della forza di taglio, il pezzo vibrerà, formando segni di vibrazione. D'altra parte, durante il sovra-posizionamento, le forze di bloccaggio dei rulli superiore e inferiore del dispositivo di bloccaggio sono diverse, il che influenzerà la stabilità della velocità di avanzamento e aggraverà la formazione di segni di vibrazione.
Immagine: Figura 5 Sulla superficie del pezzo sono presenti segni di vibrazione
3.2 Passaggi
I gradini (vedere Figura 6) compaiono generalmente su entrambe le estremità del pezzo. All'estremità anteriore del pezzo compaiono dei gradini perché quando il pezzo viene alimentato assialmente, quando l'estremità anteriore del pezzo raggiunge la posizione del dispositivo di guida di uscita o la posizione di bloccaggio del carrello di scarico, il dispositivo di guida di uscita e il carrello di scarico bloccheranno il pezzo. Quando il dispositivo di guida di uscita e il carrello di scarico non sono coassiali con la testa di taglio rotante, il pezzo subirà uno spostamento relativo radiale rispetto alla taglierina, risultando in un gradino nella posizione corrispondente sul pezzo. La distanza dalla posizione del gradino all'estremità anteriore del pezzo è uguale alla distanza dal dispositivo di guida di uscita o dal carrello di scarico alla taglierina.
Il gradino appare all'estremità posteriore del pezzo e si verifica quando il pezzo si sgancia dai rulli di alimentazione e dal dispositivo di guida di ingresso. Ciò è dovuto al fatto che i rulli di alimentazione e il dispositivo di guida di ingresso sono coassiali con la testa di taglio rotante. Il meccanismo è lo stesso di quando appare un gradino nella parte anteriore del pezzo. La distanza dalla posizione del gradino all'estremità posteriore del pezzo è uguale alla distanza dai rulli di alimentazione o dal dispositivo di guida di ingresso alla taglierina.
Immagine Figura 6: Sulla superficie del pezzo appaiono dei gradini
3.3 Eccentricità di svolta
La causa principale dell'eccentricità di rotazione (vedere Figura 7) è una grande deviazione tra il dispositivo di guida di ingresso e il centro di rotazione della testa di taglio rotante. Ciò fa sì che il centro del pezzo sia coassiale con il centro della testa della taglierina rotante, causando eccentricità, e un lato della circonferenza del pezzo non venga lavorato. Se anche il dispositivo di bloccaggio e il dispositivo di guida in ingresso sono coassiali, l'eccentricità risulterà ulteriormente amplificata. Pertanto, senza considerare l'errore di rettilineità del pezzo, il disallineamento del dispositivo di bloccaggio, del dispositivo di guida di ingresso e della testa di taglio rotante è la causa principale dell'eccentricità di rotazione.
Immagine Figura 7 Eccentricità di svolta
3.4 Restringimento della coda del pezzo
Il restringimento della coda (vedere Figura 8) è causato da una grande deviazione di coassialità tra il dispositivo di guida di uscita, il carrello di scarico e il centro di rotazione della testa di taglio rotante. Durante la pelatura, il pezzo è sottoposto all'azione combinata della forza di taglio radiale nella direzione del diametro e della forza di serraggio del dispositivo di guida di uscita e del carrello di scarico. Quando il pezzo viene alimentato alla coda e sta per lasciare l'utensile, l'equilibrio delle forze tra queste tre viene rotto. Solo il dispositivo di guida in uscita e il carrello di scarico applicano la forza di bloccaggio al pezzo, provocando uno spostamento radiale e un conseguente restringimento della coda.
Immagine Figura 8 Restringimento della coda
3.5 Replica degli errori
La superficie del pezzo alterna aree chiare e ruvide (vedere Figura 9). Il cerchio rosso nella Figura 9 indica la polvere di rame che cade quando la piastra di rame della guida di uscita scorre rispetto al pezzo. L'aspetto della polvere di rame indica che la superficie del pezzo è relativamente ruvida in quest'area. Questo difetto è causato da un significativo difetto della spirale di forgiatura sulla superficie della billetta prima della pelatura (vedere Figura 10). La distanza tra zone ruvide adiacenti sulla superficie del pezzo lavorato è pari al "passo" della spirale.
Teoricamente questo difetto non dovrebbe comparire sulla superficie del pezzo finito quando la larghezza delle ganasce del dispositivo di guida in entrata è maggiore del “passo” della spirale. Tuttavia, quando il dispositivo di guida di ingresso e il dispositivo di bloccaggio non sono coassiali, le ganasce del dispositivo di guida di ingresso sono in contatto-singolo con la billetta. Poiché la billetta viene effettivamente alimentata a spirale, la spirale di forgiatura sulla superficie della billetta si riflette sulla superficie lavorata.
Immagine Figura 9: alternanza di aree luminose e ruvide
Image Figura 10: Spirale di forgiatura sulla superficie della billetta prima della lavorazione
Immagine 4: metodo di regolazione per la coassialità a cinque-centri
Il rilevamento e la regolazione della coassialità dei cinque- centri dovrebbero basarsi sul centro della testa di taglio rotante montata sul mandrino cavo come riferimento teorico. Poiché l'asse del mandrino cavo non è un'entità solida, è necessaria una barra di riferimento come riferimento di regolazione. La difficoltà sta nel come selezionare una posizione di supporto ragionevole e un metodo di supporto per posizionare con precisione la barra di riferimento sull'asse dell'attrezzatura. Le pelatori senza centri-su larga scala richiedono barre di prova con diametro e massa significativi, che richiedono elevata precisione e rigidità nella selezione dei componenti di supporto. Per le barre di prova è fondamentale ridurne la massa mantenendone la rigidità.
Dopo numerose prove, la nostra azienda ha finalizzato il seguente piano di regolazione: innanzitutto, regolare il dispositivo di guida di ingresso in modo che sia concentrico con la testa di taglio rotante. Quindi, supportare le barre di prova con i fori del cilindro dei dispositivi di guida di ingresso e uscita e regolare il centro dei rulli di bloccaggio dell'alimentazione e del carrello di scarico. Uno schema semplificato del metodo di supporto della barra di prova e della procedura di prova per la pelatrice senza centri BT16 è mostrato nella Figura 11.
Figura 11. Metodo di supporto e diagramma di ispezione della macchina per l'ispezione delle barre
Ispezione 1 barra
Dispositivo a 2 morsetti
Manicotto di supporto a 3 parti anteriori
Dispositivo di guida a 4 ingressi
Indicatore a 5 quadrante
Testa a 6 taglienti
Dispositivo guida a 7 uscite
8-Manicotto di supporto posteriore
Carrello a 9 scarichi
I manicotti di supporto anteriore e posteriore sono installati rispettivamente sui dispositivi di guida di ingresso e di uscita. L'ispezione della barra è supportata da questi due manicotti di supporto (vedere Figure 12 e 13) perché questi due componenti hanno una buona rigidità e un supporto affidabile. I due manicotti di supporto vengono utilizzati come riferimenti di transizione. L'allineamento dei manicotti di supporto con la testa di taglio rotante è relativamente semplice e può facilmente raggiungere un'elevata precisione. Un'altra funzione dei manicotti di supporto è quella di bilanciare i requisiti di rigidità e qualità dell'ispezione della barra, consentendo di rendere l'ispezione della barra più piccola e leggera, il che è vantaggioso per migliorare la precisione dell'ispezione e l'efficienza del lavoro.
Immagine 12 Barra di supporto del manicotto di supporto anteriore
Immagine 13 Barra di supporto del manicotto di supporto posteriore
La nostra azienda utilizza una barra con una lunghezza di 3500 mm, un diametro di 120 mm e una rettilineità di 0,7 mm/lunghezza.
I passaggi specifici per regolare la coassialità dei cinque-centri sono i seguenti:
1) Installare il manicotto di supporto anteriore e allinearne il centro. Come mostrato nella Figura 14, bloccare il manicotto di supporto anteriore con il dispositivo di guida di ingresso. Utilizzare un comparatore per controllare la coassialità tra il centro del manicotto di supporto anteriore e il centro della testa di taglio rotante: la base del comparatore magnetico è fissata alla testa di taglio rotante e la testa del comparatore misura il foro interno del manicotto di supporto anteriore. Il comparatore ruota di 360 gradi con la testa di taglio rotante. In base alla lettura del comparatore, determinare l'errore di coassialità e la sua direzione. Regolare di conseguenza lo spessore degli spessori sotto le tre pinze del dispositivo di guida anteriore per garantire che il centro del manicotto di supporto anteriore sia coassiale con la testa di taglio rotante. Dopo la regolazione il dispositivo di guida d'ingresso deve rimanere bloccato.
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Figura 14 Controllo della coassialità tra manicotto di supporto anteriore e testa di taglio
2) Installare il manicotto di supporto posteriore sul foro del cilindro del dispositivo di guida di uscita. Poiché il dispositivo di guida di uscita e il mandrino della testa di taglio rotante sono montati insieme nella scatola del mandrino (struttura mostrata nella Figura 15), la sua estremità sinistra è supportata dalla testa di taglio rotante e la sua estremità destra è supportata dal coperchio terminale. Pertanto, la struttura della scatola del mandrino determina che il foro del cilindro del dispositivo di guida di uscita sia coassiale con la testa di taglio rotante, consentendo l'installazione diretta del manicotto di supporto posteriore come componente di supporto senza regolazione.
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Figura 15 Diagramma schematico della struttura della scatola del fuso
1-Testa di taglio 2-Dispositivo di guida di uscita 3-Coperchio terminale 4-Manicotto di supporto posteriore
3) Inserire la barra di prova nei fori dei manicotti di supporto anteriore e posteriore. Entrambe le estremità si trovano rispettivamente nel campo di bloccaggio del dispositivo di alimentazione e del carrello di scarico. In questo momento, la coassialità della barra di prova e della testa di taglio dipende dalla precisione costruttiva dell'attrezzatura stessa e dall'accuratezza dell'allineamento del manicotto di supporto anteriore.
4) Controllare la coassialità tra il centro del dispositivo di alimentazione e la barra di prova. 5) Controllare le distanze G e H tra la barra di prova e i rulli di bloccaggio superiori e inferiori utilizzando blocchetti di riscontro (vedere Figura 11). Regolare lo spessore degli spessori sotto la base del dispositivo di bloccaggio per rendere uguali i valori G e H. A questo punto i centri dei rulli di bloccaggio superiore ed inferiore sono coassiali alla barra di prova.
6) Verificare la coassialità tra il centro del carrello di scarico e la barra di prova. Il metodo di controllo e regolazione è simile al passaggio 4: regolare lo spessore degli spessori sotto i pattini della pinza in base ai valori misurati E e F (vedere Figura 11).
7) Il dispositivo di guida in uscita è dotato di un dispositivo di regolazione meccanica in grado di regolare direttamente la coassialità con la barra di prova.
Nota: Durante la procedura di collaudo e regolazione, il dispositivo di guida in ingresso deve rimanere bloccato, bloccando il manicotto di supporto anteriore fino al completamento di tutto il lavoro; i rulli di bloccaggio superiori e inferiori e l'incudine a V-del carrello non devono entrare in contatto con la barra di prova, ma solo avvicinarsi ad essa per facilitare la misurazione della distanza dalla barra di prova, al fine di mantenere la precisione della barra di prova. I requisiti di precisione per i manicotti di supporto anteriore e posteriore sono: uno spazio di 0,10 mm tra il foro interno del manicotto di supporto anteriore e la barra di prova e una coassialità di 0,05 mm tra il foro interno e il cerchio esterno. La distanza tra il foro interno del manicotto di supporto posteriore e la barra di prova è 0,10 mm, la coassialità tra il foro interno e il cerchio esterno è 0,05 mm e la distanza tra il cerchio esterno e il foro del cilindro del dispositivo di guida di uscita è 0,15 mm.
Immagine 5 Conclusione
Il principio di regolazione consiste nell'utilizzare il centro della testa di taglio rotante come riferimento per regolare la coassialità dei cinque-centri e nell'utilizzare la barra di prova per i test. La rigidità della posizione di supporto della barra di prova dovrebbe essere buona. La barra di prova è supportata dal manicotto di supporto, che funge da riferimento di transizione, e regolata in modo da essere coassiale con la testa di taglio. Un'altra funzione del manicotto di supporto è ridurre il peso della barra di prova, migliorare la precisione del test e aumentare l'efficienza della regolazione. La regolazione della coassialità dei cinque-centri della pelatrice utilizzando il metodo sopra descritto consente di ottenere risultati soddisfacenti e la qualità di lavorazione del prodotto viene notevolmente migliorata.
