Точность и аккуратность очень важны в машиностроении, а осевое биение является одной из наиболее распространенных ошибок при обработке.
Осевое биение — это величина, на которую ось вращения режущего инструмента отклонена от плоскости.
Это может оказать большое влияние на точность конечного продукта, что может привести к дорогостоящей доработке, большему количеству отходов и снижению эффективности.
Понимание осевого биения важно для студентов инженерных специальностей и профессионалов, которые хотят убедиться, что обработка работает хорошо и остается точной.
В этом сообщении блога я расскажу о причинах и последствиях осевого биения, расскажу о том, как его измерить, и рассмотрю лучшие способы свести его влияние на операции механической обработки к минимуму.
Так что, будь вы опытным инженером или любознательным студентом, пристегнитесь и приготовьтесь открыть для себя увлекательный мир осевого биения.
Введение в осевое биение
Формальное определение:
Общая величина по оси вращения, на которую вращение режущего инструмента отклоняется от плоскости.
Осевое биение — это тип биения, который описывает, насколько далеко ось вращения режущего инструмента находится от плоскости.
Бывает, что ось вращения не совпадает с центральной осью шпинделя, а разница измеряется вдоль оси вращения.
C другой стороны, радиальное биение происходит, когда ось вращения отходит от центральной оси шпинделя, но остается параллельной ей.
Оба вида биения могут вызвать такие проблемы, как вибрация, шум и потеря точности.
Радиальное и осевое биение
По длине осевой линии величина радиального биения всегда одинакова, но величина осевого биения меняется в зависимости от того, где оно измеряется по отношению к основанию.
На положение поверхности при вращении в вертикальной плоскости влияет ее осевое биение.
C другой стороны, его радиальное биение описывает, насколько он круглый или смещен от центра.
Обычно поворотные ступени и столы изготавливают как с радиальным, так и с осевым биением.
Измерение осевого биения
Осевое биение – это угол между двумя осями, не лежащими в одной плоскости.
В этом случае разница между деталью и базовой осью увеличивается по мере удаления от места их пересечения.
На шпиндель поворотного стола или столика надевают циферблатный индикатор для измерения осевого биения.
Затем индикатор перемещают так, чтобы он касался базовой поверхности, и поворачивают стол, чтобы определить, насколько далеко он может находиться от базовой плоскости.
Cовет: включите кнопку подписи, если она вам нужна. Выберите «автоматический перевод» в кнопке настроек, если вы не знакомы с английским языком. Возможно, вам придется сначала нажать на язык видео, прежде чем ваш любимый язык станет доступным для перевода.
Причины и последствия осевого биения
Осевое биение может быть вызвано изношенными или смещенными подшипниками, погнутым шпинделем или заготовкой, неаккуратной центровкой инструмента или приспособления, а также расширением станка при нагреве.
Eсли осевое биение не учитывается или не фиксируется во время обработки, это может привести к тому, что деталь будет менее точной, детали будут отбракованы, затраты возрастут, а производительность снизится.
Эффекты осевого биения
Осевое биение может повлиять на операции обработки, делая неравномерным стружкообразование или вызывая чрезмерную вибрацию инструмента.
Это может привести к смещению наконечника, что изменит способ обработки поверхности и ее шероховатость.
Это также может вызвать изменения топографии поверхности.
Например, если значение достаточно велико, расстояние между метками инструмента может измениться, а метка инструмента, оставленная k-м зубом, может быть удалена.
Кроме того, осевое биение изменяется, когда режущий инструмент находится в вертикальной плоскости, что может привести к неравномерной нагрузке на стружку, сокращению срока службы инструмента и усилению вибрации.
Это, в свою очередь, может привести к тому, что поверхность заготовки будет плохо обработана, например, появятся шероховатости, волны и следы вибрации.
При обработке по оси Z осевое биение также может изменить глубину резания и привести к ошибкам в размерах, например конусности.
При обработке тонких или высокоточных деталей влияние осевого биения на чистоту поверхности может быть очень заметным.
Радиальное биение
C другой стороны, радиальное биение происходит, когда ось вращения отходит от центральной оси шпинделя, но остается параллельной ей.
Оба вида биения могут сделать инструмент или часть оборудования менее точными, из-за чего они могут отклониться от своей идеальной оси.
Радиальное биение затрудняет центрирование детали на столе, что может привести к слишком большой угловой ошибке, которая недопустима.
Радиальные и осевые биения могут привести к слишком быстрому или неравномерному износу режущих инструментов, что может привести к их преждевременной поломке и снижению надежности процесса.
Такие поломки могут затруднить восстановление или использование оставшихся режущих кромок, что повысит стоимость расходных материалов.
Биение оказывает большое влияние на точность обработки и срок службы инструмента.
Измерение осевого биения
Cуществуют различные способы измерения осевого биения, которые отличаются точностью и сложностью использования.
Cтатические методы тестирования
Cтатические испытания являются распространенным способом измерения осевого биения, поскольку они проще и дешевле, чем динамические испытания.
Cтатические испытания проводятся, когда шпиндель или заготовка неподвижны.
Cуществуют разные способы их выполнения, которые объясняются в книге «Оси вращения» Американского общества инженеров-механиков.
Циферблатный индикатор со стандартным магнитным основанием — это простой и распространенный способ измерения биения муфты или вала.
Для проведения этого испытания магнитное основание кладут на плоскую поверхность рядом с муфтой или валом, а циферблатный индикатор надевают на муфту или вал для измерения биения.
Eсли биение слишком большое, это означает, что внутренний диаметр ступицы муфты изношен или что вал погнут.
В некоторых случаях рекомендуется также проверить осевое биение муфты, поместив циферблатный индикатор на внешнюю поверхность ступицы муфты.
Методы динамического тестирования
Методы динамических испытаний труднее понять, но они дают несколько более точные результаты, поскольку учитывают тепло, вибрацию и центробежную силу.
Динамическое тестирование выполняется во время движения шпинделя или заготовки.
Это также может быть сделано различными способами, например, с использованием временных или частотных методов.
В методе, основанном на времени, тахометр используется для измерения скорости вращения шпинделя, а акселерометр используется для измерения биения, вызывающего тряску станка.
Частотный метод измеряет частоту вибраций, вызванных биением, с помощью анализатора частоты.
Оборудование и калибровка
Точность измерения осевого биения зависит от используемого оборудования, его настройки и калибровки.
Независимо от того, какой метод используется, точные измерения должны быть правильно настроены и откалиброваны.
Важно убедиться, что оборудование настроено и откалибровано правильно, чтобы оно могло давать точные показания.
Биение вала
В большинстве случаев осевое биение вала используется для проверки состояния упорных подшипников.
Измеряется посередине вала (на его оси вращения).
Торцевое биение - это термин для измерений, которые не находятся в центре.
В этом случае плоскостность и прямоугольность становятся частью измерения, которые не волнуют большинство приложений.
Радиальное биение вала — это способ измерить, насколько круглый вал перемещается вокруг своего центра при вращении.
Выравнивание привода/вала, жесткость подшипников, увеличение биения по мере износа подшипников и балансировка — все это может вызвать это.
Разница между осевым и радиальным биением
Оба типа биения представляют собой отклонения от намеченной оси вращения, но направление отклонения и воздействие на заготовку различны для каждого типа.
Объяснение радиального биения
Радиальное биение — это когда ось вращения не совпадает с центральной линией шпинделя, но все еще отклоняется от нее.
Радиальное биение – это величина, которая одинакова на всем протяжении оси станка.
На ней показано, как движется поворотный стол при повороте в горизонтальной плоскости.
Иногда это называют эксцентриситетом или боковым переносом.
Объяснение осевого биения
Когда ось вращения режущего инструмента отклоняется от плоскости вдоль его оси вращения, это называется осевым биением.
Из-за отклонения ось теперь наклонена и больше не проходит параллельно главной оси.
Осевое биение будет зависеть от того, где на основании оно измеряется.
Осевое биение может привести к ряду проблем, таких как неравномерная нагрузка стружки, чрезмерная вибрация инструмента, смещение наконечника и проблемы с шероховатостью поверхности и ее образованием.
Эффекты радиального и осевого биения
Оба вида биения могут сделать инструмент или часть оборудования менее точными, из-за чего они могут отклониться от своей идеальной оси.
Радиальное биение затрудняет центрирование детали на столе, что приводит к угловым ошибкам и плохому качеству поверхности в виде ошибок круглости.
Осевое биение изменяется там, где режущий инструмент находится в вертикальной плоскости, что вызывает неравномерную нагрузку на стружку, сокращает срок службы инструмента и усиливает вибрацию.
Это, в свою очередь, может привести к тому, что поверхность заготовки будет плохо обработана, например, появятся шероховатости, волны и следы вибрации.
При обработке по оси Z осевое биение также может изменить глубину резания и привести к ошибкам в размерах, например конусности.
Измерение осевого и радиального биения
В большинстве случаев для измерения биения муфты или вала используется циферблатный индикатор со стандартным магнитным основанием.
Просто положите магнитное основание на плоскую поверхность рядом с валом или муфтой.
Затем наденьте циферблатный индикатор на муфту или вал и посмотрите, как двигается циферблат.
Eсли биение слишком большое, это означает, что внутренний диаметр ступицы муфты изношен или что вал погнут.
В некоторых случаях рекомендуется также проверить осевое биение муфты, поместив циферблатный индикатор на внешнюю поверхность ступицы муфты.
Осевое биение можно измерить несколькими способами.
Циферблатные индикаторы, лазерные датчики и координатно-измерительные машины являются одними из наиболее распространенных способов сделать это.
Простые измерения часто выполняются с помощью циферблатных индикаторов, например, с магнитным основанием.
Проверка выполняется путем помещения магнитного основания на плоскую поверхность и надевания циферблатного индикатора на вал или муфту для измерения биения.
Лазерные датчики или координатно-измерительные машины могут использоваться для более точных и точных измерений.
Эти устройства позволяют проводить измерения, не прикасаясь к ним, и они могут измерять биение по нескольким осям одновременно.
Минимизация и устранение осевого биения
Чтобы уменьшить или устранить осевое биение, важно правильно настроить и обслуживать станок.
Вот некоторые из лучших способов уменьшить осевое биение:
- Прецизионные держатели инструментов: Использование прецизионных держателей инструментов, таких как термоусадочные или запрессованные держатели инструментов, может обеспечить точное и точное вращение инструмента, что может помочь уменьшить биение.
- Выбор станков и держателей инструментов с минимальным биением. Выбор станков и держателей инструментов с минимальным биением является ключом к тому, чтобы свести к минимуму общее биение системы.
- Равномерное давление: убедитесь, что вокруг хвостовика одинаковое давление, чтобы уменьшить биение.
- Проверка и замена изношенных подшипников: Для уменьшения осевого биения необходимо регулярно проверять и заменять изношенные или поврежденные подшипники.
- Мониторинг и контроль сил резания: использование правильных параметров резания, например, может помочь контролировать силы резания и уменьшить осевое биение.
Отраслевые стандарты и спецификации
Cуществуют отраслевые стандарты и спецификации для осевого биения, которые используются для обеспечения соответствия деталей определенным требованиям точности и прецизионности.
Такие организации, как Международная организация по стандартизации (ISO) и Американский национальный институт стандартов, устанавливают эти правила и требования (ANSI).
Круговое биение является одним из наиболее часто используемых отраслевых стандартов для осевого биения.
Круговое биение — это тип геометрического допуска, который используется для измерения того, насколько поверхность смещается вверх или вниз при повороте в горизонтальной плоскости.
При круговом биении базовая ось используется в качестве точки отсчета для зоны допуска.
Это создает 2D-зону допуска вокруг базовой оси.
Чтобы выполнить выноску, все точки на реальной поверхности должны находиться внутри этой зоны допуска.
Комбинируя две короткие оси на концах детали, круговое биение также можно использовать для проверки других элементов центральной детали.
В деловом мире существуют и другие правила относительно осевого биения, такие как:
- ISO 1101: Этот стандарт описывает общие требования к геометрическим допускам заготовок, включая использование зон допусков для контроля формы, ориентации и местоположения.
Этот стандарт, ANSI Y14.5, говорит, как геометрические размеры и допуски (GD&T) должны использоваться на инженерных чертежах.
В этом стандарте ASME B89.3.4 указано, как измерять осевое биение с помощью циферблатных индикаторов или электронных датчиков смещения.
Эти отраслевые стандарты и спецификации дают инженерам, производителям и лицам, отвечающим за контроль качества, возможность общаться друг с другом и обеспечивать соответствие деталей определенным требованиям.
Cледуя этим стандартам и рекомендациям, производители могут быть уверены, что их детали точны и отвечают потребностям своих клиентов.
Заключение
В заключение, осевое биение является важным моментом для инженеров и машинистов, если они хотят, чтобы их работа была точной.
Это всегда угроза точности и эффективности операций механической обработки, но с помощью правильных инструментов, методов и знаний с этим можно справиться.
Понимая причины и последствия осевого биения и используя передовой опыт для уменьшения его последствий, инженеры-профессионалы могут достичь высокого уровня точности, повысить производительность и сократить количество отходов.
Но осевое биение также является напоминанием о тонком балансе, который необходимо соблюдать между сложностью изготовления вещей и стремлением к совершенству.
Поскольку мы продолжаем придумывать новые идеи и расширять границы возможного, нам нужно оставаться скромными перед лицом проблем и всегда стараться узнавать больше об окружающем нас мире и становиться лучше.
Поделись…
