Precyzja i dokładność są bardzo ważne w inżynierii, a bicie osiowe jest jedną z najczęstszych przyczyn popełniania błędów podczas obróbki.
Bicie osiowe to wielkość, o jaką oś obrotu narzędzia skrawającego jest odchylona od płaszczyzny.
Może to mieć duży wpływ na dokładność gotowego produktu, co może prowadzić do kosztownych przeróbek, większej ilości odpadów i mniejszej wydajności.
Zrozumienie bicia osiowego jest ważne dla studentów inżynierii i profesjonalistów, którzy chcą mieć pewność, że obróbka przebiega dobrze i pozostaje precyzyjna.
W tym poście na blogu opowiem o przyczynach i skutkach bicia osiowego, o tym, jak je mierzyć i przyjrzę się najlepszym sposobom ograniczenia jego wpływu na operacje obróbki skrawaniem do minimum.
Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym inżynierem, czy ciekawskim uczniem, zapnij pasy i przygotuj się na poznanie fascynującego świata bicia osiowego.
Wprowadzenie do bicia osiowego
Formalna definicja:
Całkowita wielkość wzdłuż osi obrotu, o jaką obrót narzędzia skrawającego odchyla się od płaszczyzny.
Bicie osiowe to rodzaj bicia opisujący odległość osi obrotu narzędzia skrawającego od płaszczyzny.
Dzieje się tak, gdy oś obrotu nie pokrywa się z osią środkową wrzeciona, a różnica jest mierzona wzdłuż osi obrotu.
Z drugiej strony bicie promieniowe ma miejsce, gdy oś obrotu oddala się od osi środkowej wrzeciona, ale pozostaje do niej równoległa.
Oba rodzaje bicia mogą powodować problemy, takie jak wibracje, hałas i utrata dokładności.
Bicie promieniowe a osiowe
Wzdłuż osi linii środkowej wielkość bicia promieniowego jest zawsze taka sama, ale wielkość bicia osiowego zmienia się w zależności od tego, gdzie jest mierzona w stosunku do podstawy.
Na położenie powierzchni, gdy obraca się ona w płaszczyźnie pionowej, wpływa jej bicie osiowe.
Z drugiej strony jego bicie promieniowe opisuje, jak okrągłe lub niecentralne jest.
Stoły i stoliki obrotowe są zwykle wykonywane zarówno z biciem promieniowym, jak i osiowym.
Pomiar bicia osiowego
Bicie osiowe to kąt między dwiema osiami, które nie leżą w tej samej płaszczyźnie.
W tym przypadku różnica między częścią a osią odniesienia rośnie w miarę oddalania się od miejsca, w którym się spotykają.
Czujnik zegarowy jest umieszczony na wrzecionie stołu obrotowego lub stolika do pomiaru bicia osiowego.
Następnie wskaźnik przesuwa się tak, aby dotknął powierzchni odniesienia, a stół obraca się, aby dowiedzieć się, jak daleko może się on znajdować od płaszczyzny odniesienia.
Wskazówka: włącz przycisk napisów, jeśli go potrzebujesz. Wybierz „automatyczne tłumaczenie” w przycisku ustawień, jeśli nie znasz języka angielskiego. Może być konieczne kliknięcie najpierw języka filmu, zanim Twój ulubiony język będzie dostępny do tłumaczenia.
Przyczyny i skutki bicia osiowego
Niektóre z rzeczy, które mogą powodować bicie osiowe, to zużyte lub niewspółosiowe łożyska, wygięte wrzeciono lub przedmiot obrabiany, niechlujne ustawienie narzędzia lub osprzętu oraz rozszerzanie się obrabiarki podczas nagrzewania.
Jeśli bicie osiowe nie zostanie uwzględnione lub nie zostanie ustalone podczas obróbki, może to spowodować, że część będzie mniej dokładna, części zostaną odrzucone, koszty wzrosną, a wydajność spadnie.
Skutki bicia osiowego
Bicie osiowe może wpływać na operacje obróbki skrawaniem, powodując nierówne obciążenie wiórów lub powodując nadmierne drgania narzędzia.
Może to spowodować ruch końcówki, co zmienia sposób wykonania powierzchni i jej chropowatość.
Może również powodować zmiany w topografii powierzchni.
Na przykład, jeśli wartość jest wystarczająco wysoka, odległość między śladami narzędzia może się zmienić, a ślad narzędzia pozostawiony przez k-ty ząb może zostać usunięty.
Również bicie osiowe zmienia się, gdy narzędzie skrawające znajduje się w płaszczyźnie pionowej, co może powodować nierównomierne obciążenie wiórów, krótszą żywotność narzędzia i większe wibracje.
To z kolei może spowodować, że powierzchnia obrabianego przedmiotu będzie miała złe wykończenie, takie jak chropowatość, falowanie i ślady drgań.
Podczas obróbki wzdłuż osi Z bicie osiowe może również zmienić głębokość skrawania i prowadzić do błędów wymiarowych, takich jak stożek.
Podczas obróbki delikatnych lub bardzo precyzyjnych części wpływ bicia osiowego na wykończenie powierzchni może być bardzo zauważalny.
Bicie promieniowe
Z drugiej strony bicie promieniowe ma miejsce, gdy oś obrotu oddala się od osi środkowej wrzeciona, ale pozostaje do niej równoległa.
Oba rodzaje bicia mogą sprawić, że narzędzie lub element wyposażenia będzie mniej dokładny, co może spowodować, że wykręci się z idealnej osi.
Bicie promieniowe utrudnia wycentrowanie części na stole, co może prowadzić do błędu kąta, który jest zbyt duży, aby można go było zaakceptować.
Bicie promieniowe i osiowe może powodować zbyt szybkie lub nierównomierne zużywanie się narzędzi skrawających, co może powodować ich zbyt szybkie pękanie i zmniejszać bezpieczeństwo procesu.
Takie przerwy mogłyby utrudnić regenerację lub wykorzystanie pozostałych ostrzy, co podniosłoby koszt materiałów eksploatacyjnych.
Bicie ma duży wpływ na dokładność obróbki i trwałość narzędzi.
Pomiar bicia osiowego
Istnieją różne sposoby pomiaru bicia osiowego, które różnią się dokładnością i trudnością w użyciu.
Statyczne metody testowania
Testy statyczne są powszechnym sposobem pomiaru bicia osiowego, ponieważ są łatwiejsze i tańsze niż testy dynamiczne.
Testy statyczne są wykonywane, gdy wrzeciono lub przedmiot obrabiany są nieruchome.
Istnieją różne sposoby ich wykonywania, które są wyjaśnione w Axes of Rotation przez American Society of Mechanical Engineers.
Czujnik zegarowy ze standardową podstawą magnetyczną to prosty i powszechny sposób pomiaru bicia sprzęgła lub wału.
Aby wykonać ten test, podstawa magnetyczna jest umieszczana na płaskiej powierzchni w pobliżu sprzęgła lub wału, a czujnik zegarowy jest umieszczany na sprzęgle lub wale w celu pomiaru bicia.
Jeśli bicie jest zbyt duże, oznacza to, że wewnętrzna średnica piasty sprzęgła jest zużyta lub wałek jest wygięty.
W niektórych przypadkach warto również sprawdzić bicie osiowe sprzęgła, umieszczając czujnik zegarowy na zewnętrznej powierzchni piasty sprzęgła.
Dynamiczne metody testowania
Dynamiczne metody testowania są trudniejsze do zrozumienia, ale dają nieco dokładniejsze wyniki, ponieważ uwzględniają ciepło, wibracje i siłę odśrodkową.
Testy dynamiczne są wykonywane, gdy wrzeciono lub przedmiot obrabiany są w ruchu.
Można to również zrobić na różne sposoby, na przykład za pomocą metod opartych na czasie lub częstotliwości.
W metodzie opartej na czasie tachometr służy do pomiaru szybkości obracania się wrzeciona, a akcelerometr służy do pomiaru wielkości bicia powodującego drgania maszyny.
Metoda oparta na częstotliwościach mierzy częstotliwość drgań spowodowanych biciem za pomocą analizatora częstotliwości.
Sprzęt i kalibracja
Dokładność pomiarów bicia osiowego zależy od używanego sprzętu oraz sposobu jego ustawienia i kalibracji.
Bez względu na to, jaka metoda jest używana, dokładne pomiary muszą być poprawnie ustawione i skalibrowane.
Ważne jest, aby upewnić się, że sprzęt jest prawidłowo skonfigurowany i skalibrowany, aby mógł dawać dokładne odczyty.
Bicie wału
W większości przypadków do sprawdzenia stanu łożysk wzdłużnych wykorzystuje się bicie osiowe wału.
Mierzy się go na środku wału (na jego osi obrotu).
Bicie twarzy to termin określający pomiary, które nie znajdują się w środku.
W tym przypadku płaskość i prostopadłość stają się częścią pomiaru, na czym większość aplikacji nie zwraca uwagi.
Bicie promieniowe wału to sposób na zmierzenie, jak bardzo okrągły wał porusza się wokół swojego środka podczas obracania się.
Wyrównanie napędu/wału, sztywność łożysk, zwiększające się bicie wraz ze zużyciem łożysk oraz wyważenie to wszystko czynniki, które mogą to powodować.
Różnica między biciem osiowym i promieniowym
Oba rodzaje bicia są odchyleniami od zamierzonej osi obrotu, ale kierunek odchylenia i wpływ na przedmiot obrabiany są różne dla każdego typu.
Wyjaśnienie bicia promieniowego
Bicie promieniowe występuje, gdy oś obrotu nie jest zgodna z linią środkową wrzeciona, ale nadal jest od niej odsunięta.
Bicie promieniowe to pomiar, który jest taki sam na całej długości osi maszyny.
Pokazuje, jak porusza się stół obrotowy, gdy obraca się w płaszczyźnie poziomej.
Czasami nazywa się to ekscentrycznością lub translacją boczną.
Wyjaśnienie bicia osiowego
Kiedy oś obrotu narzędzia skrawającego oddala się od płaszczyzny wzdłuż jego osi obrotu, nazywa się to biciem osiowym.
Z powodu odchylenia oś jest teraz pochylona i nie przebiega już równolegle do osi głównej.
To, jak duże jest bicie osiowe, będzie zależeć od tego, gdzie na podstawie jest mierzone.
Bicie osiowe może prowadzić do wielu problemów, takich jak nierównomierne obciążenie wiórów, zbyt duże drgania narzędzia, dryf końcówki oraz problemy z chropowatością powierzchni i powstawaniem.
Skutki bicia promieniowego i osiowego
Oba rodzaje bicia mogą sprawić, że narzędzie lub element wyposażenia będzie mniej dokładny, co może spowodować, że wykręci się z idealnej osi.
Bicie promieniowe utrudnia wycentrowanie części na stole, co prowadzi do błędów kątowych i złego wykończenia powierzchni w postaci błędów okrągłości.
Bicie osiowe zmienia się, gdy narzędzie skrawające znajduje się w płaszczyźnie pionowej, co powoduje nierównomierne obciążenie wiórów, krótszą żywotność narzędzia i większe wibracje.
To z kolei może spowodować, że powierzchnia obrabianego przedmiotu będzie miała złe wykończenie, takie jak chropowatość, falowanie i ślady drgań.
Podczas obróbki wzdłuż osi Z bicie osiowe może również zmienić głębokość skrawania i prowadzić do błędów wymiarowych, takich jak stożek.
Pomiar bicia osiowego i promieniowego
W większości przypadków do pomiaru bicia sprzęgła lub wału używany jest czujnik zegarowy ze standardową podstawą magnetyczną.
Wystarczy położyć podstawę magnetyczną na płaskiej powierzchni w pobliżu wału lub sprzęgła.
Następnie umieść czujnik zegarowy na sprzęgle lub wale i obserwuj, jak porusza się zegar.
Jeśli bicie jest zbyt duże, oznacza to, że wewnętrzna średnica piasty sprzęgła jest zużyta lub wałek jest wygięty.
W niektórych przypadkach warto również sprawdzić bicie osiowe sprzęgła, umieszczając czujnik zegarowy na zewnętrznej powierzchni piasty sprzęgła.
Bicie osiowe można mierzyć na wiele sposobów.
Wskaźniki zegarowe, czujniki laserowe i współrzędnościowe maszyny pomiarowe to jedne z najczęstszych sposobów na to.
Proste pomiary są często wykonywane za pomocą wskaźników zegarowych, takich jak te z podstawą magnetyczną.
Test polega na umieszczeniu podstawy magnetycznej na płaskiej powierzchni i umieszczeniu czujnika zegarowego na wale lub sprzęgle w celu zmierzenia bicia.
Czujniki laserowe lub współrzędnościowe maszyny pomiarowe mogą być używane do wykonywania pomiarów, które są bardziej dokładne i precyzyjne.
Urządzenia te umożliwiają dokonywanie pomiarów bez dotykania ich i mogą mierzyć bicie wzdłuż więcej niż jednej osi w tym samym czasie.
Minimalizowanie i eliminowanie bicia osiowego
Aby zmniejszyć lub wyeliminować bicie osiowe, ważne jest prawidłowe ustawienie i konserwacja maszyny.
Oto kilka najlepszych sposobów zmniejszenia bicia osiowego:
- Precyzyjne oprawki narzędziowe: Używanie precyzyjnych oprawek narzędziowych, takich jak oprawki termokurczliwe lub wtłaczane, może zapewnić dokładny i precyzyjny obrót narzędzia, co może pomóc w zmniejszeniu bicia.
- Wybór obrabiarek i oprawek narzędziowych o minimalnym biciu: Wybór obrabiarek i oprawek narzędziowych o minimalnym biciu jest kluczem do utrzymania całkowitego bicia systemu na minimalnym poziomie.
- Jednolity nacisk: Upewnij się, że na całym trzonku panuje taki sam nacisk, aby zmniejszyć bicie.
- Sprawdzanie i wymiana zużytych łożysk: Aby zmniejszyć bicie osiowe, należy regularnie sprawdzać i wymieniać zużyte lub uszkodzone łożyska.
- Monitorowanie i kontrolowanie sił skrawania: na przykład stosowanie odpowiednich parametrów skrawania może pomóc w kontrolowaniu sił skrawania i zmniejszeniu bicia osiowego.
Normy i specyfikacje branżowe
Istnieją standardy i specyfikacje branżowe dotyczące bicia osiowego, które służą zapewnieniu, że części spełniają określone wymagania dotyczące dokładności i precyzji.
Organizacje takie jak Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) i Amerykański Narodowy Instytut Normalizacyjny ustalają te zasady i wymagania (ANSI).
Bicie kołowe jest jednym z najczęściej stosowanych standardów przemysłowych dotyczących bicia osiowego.
Bicie kołowe to rodzaj tolerancji geometrycznej, który jest używany do pomiaru, jak bardzo powierzchnia porusza się w górę lub w dół, gdy obraca się w płaszczyźnie poziomej.
W przypadku bicia kołowego oś odniesienia służy jako punkt odniesienia dla obszaru tolerancji.
Tworzy to strefę tolerancji 2D wokół osi odniesienia.
Aby spełnić objaśnienie, wszystkie punkty na rzeczywistej powierzchni muszą znajdować się wewnątrz tej strefy tolerancji.
Łącząc dwie krótkie osie na końcach części, bicie kołowe można również wykorzystać do sprawdzenia innych cech części centralnej.
Istnieją inne zasady w świecie biznesu dotyczące bicia osiowego, takie jak:
- ISO 1101: Ta norma opisuje ogólne wymagania dotyczące tolerancji geometrycznych przedmiotów obrabianych, w tym wykorzystania stref tolerancji do kontrolowania kształtu, orientacji i lokalizacji.
Norma ta, ANSI Y14.5, określa, w jaki sposób należy stosować wymiarowanie geometryczne i tolerancje (GD&T) na rysunkach technicznych.
Norma ta, ASME B89.3.4, mówi, jak mierzyć bicie osiowe za pomocą wskaźników zegarowych lub elektronicznych sond przemieszczenia.
Te standardy i specyfikacje branżowe dają inżynierom, producentom i osobom odpowiedzialnym za kontrolę jakości sposób na rozmowę ze sobą i upewnienie się, że części spełniają określone wymagania.
Przestrzegając tych norm i wytycznych, producenci mogą mieć pewność, że ich części są dokładne i spełniają potrzeby klientów.
Wniosek
Podsumowując, bicie osiowe jest ważną rzeczą, o której powinni pomyśleć inżynierowie i mechanicy, jeśli chcą, aby ich praca była precyzyjna.
Zawsze stanowi zagrożenie dla dokładności i wydajności operacji obróbki skrawaniem, ale dzięki odpowiednim narzędziom, technikom i wiedzy można sobie z tym poradzić.
Dzięki zrozumieniu przyczyn i skutków bicia osiowego oraz zastosowaniu najlepszych praktyk w celu ograniczenia jego skutków, inżynierowie mogą osiągnąć wysoki poziom dokładności, poprawić produktywność i zmniejszyć ilość odpadów.
Ale bicie osiowe przypomina również o delikatnej równowadze, którą należy zachować między złożonością tworzenia rzeczy a dążeniem do perfekcji.
Ponieważ ciągle wymyślamy nowe pomysły i przesuwamy granice tego, co jest możliwe, musimy zachować pokorę w obliczu wyzwań i zawsze starać się dowiedzieć więcej o otaczającym nas świecie i stawać się lepszymi.
Podziel się na…
