La precisione e l'accuratezza sono molto importanti nell'ingegneria e l'eccentricità assiale è uno dei modi più comuni in cui si verificano errori durante la lavorazione.
L'eccentricità assiale è la quantità di cui l'asse di rotazione di un utensile da taglio è fuori da un piano.
Questo può avere un grande effetto sulla precisione del prodotto finito, che può portare a costose rilavorazioni, più scarti e minore efficienza.
Comprendere l'eccentricità assiale è importante per studenti di ingegneria e professionisti che vogliono assicurarsi che la lavorazione funzioni bene e rimanga precisa.
In questo post del blog, parlerò delle cause e degli effetti dell'eccentricità assiale, parlerò di come misurarla e esaminerò i modi migliori per ridurre al minimo i suoi effetti sulle operazioni di lavorazione.
Quindi, che tu sia un ingegnere esperto o uno studente curioso, allaccia le cinture e preparati a conoscere l'affascinante mondo dell'eccentricità assiale.
Introduzione all'eccentricità assiale
Definizione formale:
La quantità totale lungo l'asse di rotazione di cui la rotazione di un utensile da taglio devia da un piano.
L'eccentricità assiale è un tipo di eccentricità che descrive la distanza dell'asse di rotazione di un utensile da taglio da un piano.
Succede quando l'asse di rotazione non coincide con l'asse centrale del mandrino e la differenza viene misurata lungo l'asse di rotazione.
D'altra parte, l'eccentricità radiale si verifica quando l'asse di rotazione si allontana dall'asse della linea centrale del mandrino ma rimane parallelo ad esso.
Entrambi i tipi di eccentricità possono causare problemi come vibrazioni, rumore e perdita di precisione.
Eccentricità radiale vs. Assiale
Lungo la lunghezza dell'asse della linea centrale, l'entità dell'oscillazione radiale è sempre la stessa, ma l'entità dell'oscillazione assiale cambia a seconda di dove viene misurata rispetto alla base.
La posizione di una superficie quando ruota su un piano verticale è influenzata dalla sua eccentricità assiale.
Il suo runout radiale, d'altra parte, descrive quanto sia rotondo o decentrato.
Solitamente, le tavole rotanti e le tavole sono realizzate con runout sia radiali che assiali.
Misurazione del runout assiale
L'eccentricità assiale è l'angolo tra due assi che non si trovano sullo stesso piano.
In questo caso, la differenza tra una parte e un asse di riferimento aumenta man mano che ci si allontana dal punto in cui si incontrano.
Un indicatore a quadrante viene posizionato sul mandrino della tavola rotante o del tavolino per misurare l'eccentricità assiale.
L'indicatore viene quindi spostato in modo che tocchi la superficie di riferimento e il tavolo viene ruotato per scoprire quanto può essere lontano dal piano di riferimento.
Suggerimento: attiva il pulsante dei sottotitoli se ne hai bisogno. Scegli "traduzione automatica" nel pulsante delle impostazioni, se non hai familiarità con la lingua inglese. Potrebbe essere necessario fare clic sulla lingua del video prima che la tua lingua preferita diventi disponibile per la traduzione.
Cause ed effetti dell'eccentricità assiale
Alcune delle cose che possono causare l'eccentricità assiale sono cuscinetti usurati o disallineati, un mandrino o un pezzo piegato, un utensile sciatto o un allineamento del dispositivo e la macchina utensile che si espande mentre si riscalda.
Se l'eccentricità assiale non viene presa in considerazione o non viene corretta durante la lavorazione, la parte può essere meno precisa, le parti vengono scartate, i costi aumentano e la produttività diminuisce.
Effetti dell'eccentricità assiale
L'eccentricità assiale può influire sulle operazioni di lavorazione rendendo irregolare il carico del truciolo o facendo vibrare troppo l'utensile.
Ciò può causare il movimento della punta, che cambia il modo in cui è realizzata la superficie e quanto è ruvida.
Può anche causare cambiamenti nella topografia della superficie.
Ad esempio, se il valore è sufficientemente alto, la distanza tra i segni dell'utensile può cambiare e il segno dell'utensile lasciato dal k-esimo dente può essere rimosso.
Inoltre, l'eccentricità assiale cambia nel punto in cui l'utensile da taglio si trova sul piano verticale, il che può causare carichi irregolari sui trucioli, minore durata dell'utensile e maggiori vibrazioni.
Questo, a sua volta, può causare una cattiva finitura della superficie del pezzo, come rugosità, onde e segni di vibrazione.
Durante la lavorazione lungo l'asse Z, l'eccentricità assiale può anche modificare la profondità di taglio e portare a errori nelle dimensioni, come la conicità.
Quando si lavorano parti delicate o di alta precisione, gli effetti dell'eccentricità sulla finitura superficiale possono essere molto evidenti.
Eccentricità radiale
D'altra parte, l'eccentricità radiale si verifica quando l'asse di rotazione si allontana dall'asse della linea centrale del mandrino ma rimane parallelo ad esso.
Entrambi i tipi di eccentricità possono rendere uno strumento o un pezzo di equipaggiamento meno preciso, il che può farlo ruotare fuori dal suo asse ideale.
L'eccentricità radiale rende più difficile centrare una parte sulla tavola, il che può portare a un errore angolare troppo grande per essere accettabile.
I runout radiali e assiali possono causare un'usura troppo rapida o irregolare degli utensili da taglio, che può causarne la rottura troppo presto e rendere il processo meno sicuro.
Tali rotture potrebbero rendere più difficile il ricondizionamento o l'utilizzo dei taglienti rimanenti, il che aumenterebbe il costo dei materiali di consumo.
Il runout ha un grande effetto sull'accuratezza della lavorazione e sulla durata degli utensili.
Misurazione del runout assiale
Esistono diversi modi per misurare il runout assiale che variano in base alla precisione e alla difficoltà di utilizzo.
Metodi di prova statica
Il test statico è un modo comune per misurare il runout assiale perché è più semplice e costa meno del test dinamico.
I test statici vengono eseguiti quando il mandrino o il pezzo è fermo.
Esistono diversi modi per eseguirli, spiegati negli Assi di rotazione dell'American Society of Mechanical Engineers.
Un indicatore a quadrante con una base magnetica standard è un modo semplice e comune per misurare l'eccentricità di un giunto o di un albero.
Per eseguire questo test, la base magnetica viene posizionata su una superficie piana vicino all'accoppiamento o all'albero e l'indicatore a quadrante viene posizionato sull'accoppiamento o sull'albero per misurare l'eccentricità.
Se l'eccentricità è eccessiva, significa che il diametro interno del mozzo del giunto è usurato o che l'albero è piegato.
In alcuni casi è anche opportuno controllare l'oscillazione assiale del giunto posizionando l'indicatore a quadrante sulla faccia esterna del mozzo del giunto.
Metodi di test dinamici
I metodi di test dinamici sono più difficili da capire, ma forniscono risultati leggermente più accurati perché tengono conto del calore, delle vibrazioni e della forza centrifuga.
Il test dinamico viene eseguito mentre il mandrino o il pezzo è in movimento.
Può anche essere fatto in diversi modi, ad esempio utilizzando i metodi basati sul tempo o sulla frequenza.
Nel metodo basato sul tempo, viene utilizzato un tachimetro per misurare la velocità di rotazione del mandrino e un accelerometro per misurare l'eccentricità che provoca l'oscillazione della macchina.
Il metodo basato sulla frequenza misura la frequenza delle vibrazioni causate dal runout con un analizzatore di frequenza.
Attrezzatura e calibrazione
La precisione delle misurazioni dell'oscillazione assiale dipende dall'attrezzatura utilizzata e da come è impostata e calibrata.
Indipendentemente dal metodo utilizzato, le misurazioni accurate devono essere impostate e calibrate correttamente.
È importante assicurarsi che l'apparecchiatura sia configurata e calibrata correttamente in modo che possa fornire letture accurate.
Eccentricità dell'albero
Il più delle volte, l'eccentricità dell'albero assiale viene utilizzata per controllare le condizioni dei cuscinetti reggispinta.
Viene misurato al centro dell'albero (sul suo asse di rotazione).
L'eccentricità della faccia è il termine per misurazioni che non sono al centro.
In questo caso, la planarità e l'ortogonalità diventano parte della misurazione, cosa che la maggior parte delle applicazioni non considera.
L'eccentricità radiale dell'albero è un modo per misurare quanto un albero rotondo si muove intorno al suo centro mentre gira.
L'allineamento della trasmissione/albero, la rigidità dei cuscinetti, l'aumento dell'oscillazione man mano che i cuscinetti si consumano e l'equilibrio sono tutte cose che possono causare questo.
Differenza tra eccentricità assiale e radiale
Entrambi i tipi di runout sono deviazioni dall'asse di rotazione previsto, ma la direzione della deviazione e gli effetti sul pezzo sono diversi per ciascun tipo.
Spiegazione dell'eccentricità radiale
L'eccentricità radiale si verifica quando l'asse di rotazione non è in linea con la linea centrale del mandrino ma è ancora fuori da essa.
L'eccentricità radiale è una misura che è la stessa lungo tutto l'asse della macchina.
Mostra come si muove una tavola rotante quando gira su un piano orizzontale.
A volte è chiamato eccentricità o traslazione laterale.
Spiegazione del runout assiale
Quando l'asse di rotazione di un utensile da taglio si allontana da un piano lungo il suo asse di rotazione, si parla di eccentricità assiale.
A causa della deviazione, l'asse è ora inclinato e non corre più parallelo all'asse principale.
L'eccentricità assiale dipenderà da dove viene misurata sulla base.
L'eccentricità assiale può portare a una serie di problemi, come carico di truciolo non uniforme, vibrazioni eccessive dell'utensile, deriva della punta e problemi di rugosità e generazione della superficie.
Effetti dell'eccentricità radiale e assiale
Entrambi i tipi di eccentricità possono rendere uno strumento o un pezzo di equipaggiamento meno preciso, il che può farlo ruotare fuori dal suo asse ideale.
L'eccentricità radiale rende più difficile centrare una parte su un tavolo, il che porta a errori angolari e scarsa finitura superficiale sotto forma di errori di rotondità.
L'eccentricità assiale cambia nel punto in cui l'utensile da taglio si trova sul piano verticale, il che provoca carichi di truciolo irregolari, una minore durata dell'utensile e maggiori vibrazioni.
Questo, a sua volta, può causare una cattiva finitura della superficie del pezzo, come rugosità, onde e segni di vibrazione.
Durante la lavorazione lungo l'asse Z, l'eccentricità assiale può anche modificare la profondità di taglio e portare a errori nelle dimensioni, come la conicità.
Misurazione dell'eccentricità assiale e radiale
Nella maggior parte dei casi, viene utilizzato un indicatore a quadrante con una base magnetica standard per misurare l'eccentricità di un giunto o di un albero.
Basta posizionare la base magnetica su una superficie piana vicino all'albero o al giunto.
Quindi, posizionare l'indicatore a quadrante sull'accoppiamento o sull'albero e osservare come si muove il quadrante.
Se l'eccentricità è eccessiva, significa che il diametro interno del mozzo del giunto è usurato o che l'albero è piegato.
In alcuni casi è anche opportuno controllare l'oscillazione assiale del giunto posizionando l'indicatore a quadrante sulla faccia esterna del mozzo del giunto.
Il runout assiale può essere misurato in vari modi.
Indicatori a quadrante, sensori laser e macchine di misura a coordinate sono alcuni dei modi più comuni per farlo.
Le misurazioni semplici vengono spesso effettuate con indicatori a quadrante, come quelli con base magnetica.
Il test viene eseguito posizionando la base magnetica su una superficie piana e posizionando l'indicatore a quadrante sull'albero o sull'accoppiamento per misurare il runout.
I sensori laser o le macchine di misura a coordinate possono essere utilizzati per effettuare misurazioni più esatte e precise.
Questi dispositivi consentono di effettuare misurazioni senza toccarli e possono misurare il runout lungo più di un asse contemporaneamente.
Riduzione al minimo ed eliminazione del runout assiale
Per ridurre o eliminare l'oscillazione assiale, è importante configurare e mantenere la macchina correttamente.
Ecco alcuni dei modi migliori per ridurre il runout assiale:
- Portautensili di precisione: l'utilizzo di portautensili di precisione come portautensili a calettamento o a pressione può fornire una rotazione dell'utensile accurata e precisa, che può aiutare a ridurre il runout.
- Scegliere macchine e portautensili con runout minimo: la scelta di macchine e portautensili con runout minimo è la chiave per mantenere al minimo il runout totale di un sistema.
- Pressione uniforme: assicurarsi che vi sia la stessa quantità di pressione intorno al gambo per ridurre il runout.
- Controllo e sostituzione dei cuscinetti usurati: per ridurre l'oscillazione assiale, i cuscinetti usurati o danneggiati devono essere controllati e sostituiti regolarmente.
- Monitoraggio e controllo delle forze di taglio: l'utilizzo dei parametri di taglio corretti, ad esempio, può aiutare a controllare le forze di taglio e ridurre l'oscillazione assiale.
Standard e specifiche del settore
Esistono standard e specifiche del settore per il runout assiale che vengono utilizzati per garantire che le parti soddisfino determinati requisiti di accuratezza e precisione.
Organizzazioni come l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e l'American National Standards Institute stabiliscono queste regole e requisiti (ANSI).
L'eccentricità circolare è uno degli standard di settore più utilizzati per l'eccentricità assiale.
L'eccentricità circolare è un tipo di tolleranza geometrica che viene utilizzata per misurare quanto una superficie si sposta verso l'alto o verso il basso mentre ruota su un piano orizzontale.
Nell'eccentricità circolare, l'asse di Riferimento viene utilizzato come punto di riferimento per la zona di tolleranza.
In questo modo viene creata una zona di tolleranza 2D attorno all'asse di Riferimento.
Per soddisfare la didascalia, tutti i punti sulla superficie reale devono trovarsi all'interno di questa zona di tolleranza.
Combinando due assi corti alle estremità del pezzo, l'eccentricità circolare può essere utilizzata anche per controllare altre caratteristiche del pezzo centrale.
Esistono altre regole nel mondo degli affari sull'eccentricità assiale, come ad esempio:
- ISO 1101: questo standard descrive i requisiti generali per la tolleranza geometrica dei pezzi, incluso l'uso di zone di tolleranza per controllare forma, orientamento e posizione.
Questo standard, ANSI Y14.5, indica come devono essere utilizzate le quote geometriche e le tolleranze (GD&T) nei disegni tecnici.
Questo standard, ASME B89.3.4, spiega come misurare il runout assiale con indicatori a quadrante o sonde di spostamento elettroniche.
Questi standard e specifiche del settore offrono a ingegneri, produttori e persone responsabili del controllo qualità un modo per parlare tra loro e assicurarsi che le parti soddisfino determinati requisiti.
Seguendo questi standard e linee guida, i produttori possono assicurarsi che le loro parti siano accurate e soddisfino le esigenze dei loro clienti.
Conclusione
In conclusione, l'eccentricità assiale è una cosa importante a cui pensare per ingegneri e macchinisti se vogliono che il loro lavoro sia preciso.
È sempre una minaccia per l'accuratezza e l'efficienza delle operazioni di lavorazione, ma con gli strumenti, le tecniche e le conoscenze giuste può essere affrontata.
Comprendendo le cause e gli effetti dell'eccentricità assiale e utilizzando le migliori pratiche per ridurne gli effetti, i professionisti dell'ingegneria possono raggiungere elevati livelli di precisione, migliorare la produttività e ridurre gli sprechi.
Ma l'eccentricità assiale è anche un promemoria del delicato equilibrio che deve essere mantenuto tra la complessità del fare le cose e il desiderio di perfezione.
Mentre continuiamo a proporre nuove idee e a spingere i limiti di ciò che è possibile, dobbiamo rimanere umili di fronte alle sfide e cercare sempre di saperne di più e migliorare il mondo che ci circonda.
Condividere su…
