Den ultimate guiden til CNC-maskinverktøyspindellager

Den ultimate guiden til CNC-maskinverktøyspindellager

Etter hvert som teknologien utvikler seg, CNC-maskinverktøy forventes å være presise, effektive og pålitelige enn noen gang før. For å holde seg konkurransedyktig, investerer CNC-maskinverktøyprodusenter i høykvalitetslagre for å sikre optimal ytelse av spindlene deres. Høykvalitetslagre kan forbedre effektiviteten og påliteligheten til maskinverktøyspindler, og dermed øke produksjonen og redusere slitasje på maskineri. Derfor er faktorer som vurderes ved valg av spindellager for maskinverktøy svært viktige for å oppnå nøyaktige resultater. Belastningskapasitet, hastighetskrav, stivhet, smøring, miljøforhold og støynivåer er hovedbetraktningene som veileder ingeniører ved valg av spindellager. I denne artikkelen vil vi diskutere typene som vanligvis finnes i maskinverktøysspindler og hvordan man kan evaluere, inspisere og overvåke lagerdriften for å sikre optimal ytelse.

Hva er spindellager?

A verktøyspindel har to hovedfunksjoner. Den ene er å rotere verktøyet for å dreie, frese, slipe eller bore eller banke på arbeidsstykket. Den andre er å overføre dreiemoment og hastighet til skjæreområdet. Formålet med maskinverktøysspindellager er å styre spindelbevegelsen nøyaktig for å sikre optimal hastighet og nøyaktighet. Lagre påvirker hastigheten, rotasjonen, vibrasjonen, nøyaktigheten og temperaturen til verktøymaskiner, noe som igjen påvirker kvaliteten på det ferdigproduserte produktet. Lagre kan utformes for å lette bevegelsen av spindelen i tverr- og radialaksen og må kunne tåle belastningstrykket, temperaturen og høye rotasjonshastigheten til maskinspindelen.

SKF-spindel-lager

Typer spindellager for maskinverktøy

Det er fem hovedtyper av lagre som brukes i maskinverktøyspindler. Hver type har sine egne fordeler og ulemper. Det er viktig å forstå hvordan de fungerer og forskjellene mellom dem, slik at du kan velge den som passer best.

Kontaktvinkelen mellom kulene til vinkelkontaktlager og de indre og ytre løpebanene gjør dem i stand til å støtte aksiale belastninger i én retning og en viss mengde radielle belastninger på samme tid. Derfor er de mye brukt i høyhastighets-presisjonsapplikasjoner der nøyaktighet og stivhet er avgjørende, for eksempel maskinverktøysspindler. Aubearing tilbyr vinkelkontaktspindellager i størrelser fra 6 til 360 mm, med flere alternativer i materialer, konfigurasjoner og for å møte behovene til spesifikke bruksområder. Fordeler med vinkelkontaktlager:

Vinkelkontaktlager

Svært egnet for høyhastighetsdrift og lav friksjon;
Kompakt struktur, ideell for maskiner med begrenset plassbehov.
Ingen justering kreves for å oppnå korrekt intern klaring eller forhåndsbelastning.
 Den nedre skulderen gjør at et stort antall kuler kan rommes i lageret, noe som resulterer i en relativt høy bæreevne
 Utmerket stivhet for å minimere avbøyning under prosessering, og dermed forbedre nøyaktigheten;

Sylindriske rullelager forbedre bevegelsen ved å bruke sylindre i stedet for kuler. Sylindriske rullelagre er først og fremst designet for å bære radielle belastninger. Sylindriske rullelagre består av en indre ring og en ytre ring, og de sylindriske rullene er festet med et bur. Disse lagrene gir en større kontaktflate for effektiv lastfordeling. Sylindriske rullelagre er egnet for bruk med middels til høy hastighet. Sylindriske rullelager finnes i mange utførelser, forskjellige serier og forskjellige størrelser. Egenskaper og fordeler ved å bruke sylindriske rullelager for maskinverktøysspindler:

Cylindriske rullelejer
  • Høy radiell belastningskapasitet: Sylindriske rullelagre utmerker seg i applikasjoner som krever betydelig radiell belastningskapasitet, noe som gjør dem egnet for tunge maskineringsoperasjoner.

  • Lav friksjon: Disse lagrene viser lav friksjon under drift, og øker dermed effektiviteten og reduserer varmeutviklingen

  • Egnet for høyhastighetsapplikasjoner: Med riktig design og smøring kan sylindriske rullelagre oppnå høyhastighetsegenskaper

  • Lengre levetid enn kulelager av samme størrelse

Koniske rullelager er konstruert for å bære sammensatte laster som virker samtidig. Sammensatte laster inkluderer radielle og aksiale krefter. De projiserte linjene til løpebanene krysser hverandre i et felles punkt på lageraksen, og gir dermed ekte rullende handling. Koniske rullelagre er utformet på en måte som gir lavt friksjonsmoment under drift. Den aksiale lastbærende kapasiteten til koniske rullelagre øker med økende kontaktvinkel. Kontaktvinkelen til koniske rullelagre varierer vanligvis fra 10° til 30°. Enkelrads koniske rullelager tilsvarer vanligvis et andre konisk rullelager. Ved å påføre forspenning kan stive lagerapplikasjoner oppnås. Fordeler med koniske rullelager:

Tapered rullelager
  • Koniske rullelagre er i stand til å bære både radielle og aksiale belastninger, noe som gjør dem egnet for en rekke verktøymaskiner.

  • Disse lagrene gir utmerket stivhet og stabilitet, og sikrer presis maskineringsytelse.

  • Koniske rullelagre er kjent for sin utmerkede ytelse i krevende bruksområder

Hybrid keramiske kulelager består av AISI 52100 stålringer og silisiumnitrid (keramiske) kuler. Hybrid keramiske lagre er en utmerket elektrisk isolator, har ekstremt høyhastighetsegenskaper og varer lenger enn standard radielle eller dype sporkulelagre. Hardere keramiske kuler har en høyere overflateruhet uten å fjerne materiale fra løpebanen. Lettere keramiske kuler reduserer risikoen for falsk Brinell-skade. Fordi keramiske kuler har 40 % mindre tetthet enn stålkuler, produserer de mindre sentrifugalbelastninger og lavere indre friksjon i lagrene. Lagre kjører mye kjøligere under drift på grunn av lavere tetthet og friksjon. Startkostnaden for hybridlagre kan være høyere enn standard stållagre, men forskjellen blir raskt kompensert gjennom vedlikeholdsbesparelser. På grunn av egenskapene til keramikk kan hybridlagre vare opptil 10 ganger lenger enn standard stållagre.

Hybrid-keramiske-kulelagre
  • Hybridlager gir overlegen høyhastighetsytelse, reduserer varmeutviklingen under drift og fremskynder maskineringsprosesser

  • Keramiske materialer forbedrer lagerets motstand mot korrosjon og slitasje, og forlenger servicen

  • lagre gir lavere friksjon, og bidrar til å forbedre effektiviteten og den totale maskinens ytelse

  • Deres unike egenskaper gjør dem best egnet for spesifikke bruksområder som krever høyhastighetsytelse og korrosjonsbestandighet.

Faktorer å vurdere når du velger spindellager

Under CNC-bearbeidingsprosessen vil spindellageret bli påvirket av mange faktorer. Hver CNC-bearbeidingsjobb er unik, men fysikken er konstant. Å ha en klar forståelse av disse faktorene vil hjelpe deg å ta bedre beslutninger som vil ta maskineringsferdighetene dine til nye høyder.

Krav til CNC-maskinverktøy

Det første trinnet i valg av spindellager er å klargjøre driftskravene til CNC-maskinverktøyet. Dette innebærer å forstå faktorer som lasttype (radial, aksial eller kombinert), driftshastighet, temperatur og miljøforhold. Applikasjonens art vil påvirke valget av ulike lagertyper, inkludert dype sporkulelager, sylindriske rullelager, vinkelkontaktlager, etc.

Krav til lastekapasitet og hastighet

Vektgrense er den primære vurderingen ved valg av lager fordi det direkte bestemmer lagerets evne til å støtte påførte belastninger uten for tidlig svikt. Ingeniører må evaluere de statiske og dynamiske belastningsevnene til lageret for å bestemme den maksimale belastningen lageret kan møte under drift.

Dynamisk belastningsgrad (C) er en nøkkelspesifikasjon gitt av lagerprodusenter og representerer belastningen som 90 % av et sett med identiske lagre kan fungere uten utmattingsfeil etter en million omdreininger. Ved å beregne den ekvivalente dynamiske lagerbelastningen (P), som tar hensyn til ulike lastkomponenter som radielle og aksiale belastninger, kan ingeniører evaluere hvordan lageret vil yte under virkelige forhold.

Driftshastighet er like viktig, siden for høyt turtall kan forårsake alvorlige problemer som overoppheting og økt slitasje. Lagerets hastighetsgrense (n_limit) definerer den maksimale hastigheten som lageret tåler uten uheldige effekter. Ingeniører må sørge for at lagerets dynamiske belastningsgrad og hastighetsgrense oppfyller de spesifikke kravene til applikasjonen for å unngå for tidlig feil og sikre optimal ytelse.

Stivhet og presisjon

Stivhet er avgjørende for høyhastighets maskinverktøysspindler fordi presis posisjonering og minimal nedbøyning er avgjørende for produksjon av presisjonsdeler. Svært stive lagre sikrer at aksler og komponenter forblir i sin tiltenkte posisjon, noe som sikrer nøyaktighet og repeterbarhet.

De to grunnleggende målene for stivhet er aksial stivhet (K_a) og radiell stivhet (K_r). Aksial stivhet reflekterer lagerets motstand mot aksial avbøyning når det utsettes for aksial belastning, mens radiell stivhet indikerer lagerets motstand mot radiell avbøyning når det utsettes for radiell belastning. Lagre med høyere stivhetsverdier er egnet for applikasjoner som krever presis posisjonering, som CNC-maskiner, roboter og medisinsk inspeksjonsutstyr.

I presisjonsteknikk er lavt utløp og aksialt utslag avgjørende for å minimere eksentrisitet under rotasjon. Lagre med trange dimensjonstoleranser, slik som de som oppfyller ABEC 7 eller høyere standarder, sikrer lave utløps- og aksiale utløpsverdier, og bidrar til å forbedre nøyaktigheten og jevnere drift av høyytelsesmaskinspindler.

Spindellagerets levetid

Spindellagerets levetid er avgjørende for å forutsi vedlikeholdsintervaller og generell systempålitelighet. Lagerets klassifiseringslevetid er definert som antall omdreininger eller driftstimer før feil oppstår i 90 % av en gruppe identiske lagre og kan beregnes ved bruk av industristandardformler inkludert ISO 281 og ASTM F2812. Disse beregningene tar hensyn til faktorer som last, hastighet, materiale, smøring og driftsforhold for å estimere lagerets levetid.

Miljøforhold

Miljøfaktorer har en betydelig innvirkning på valg av spindellager, da tøffe forhold kan føre til for tidlig slitasje og svikt. Faktorer som fuktighet, støv, partikler, etsende kjemikalier osv. kan påvirke lagerytelse og levetid. For å møte disse utfordringene, kan ingeniører velge lagre med ekstra beskyttelsesfunksjoner: Forseglede eller skjermede lagre gir effektivt forsvar mot forurensninger, hindrer eksterne partikler i å trenge inn i lageret og reduserer muligheten for vedlikehold. For eksempel, i korrosive miljøer, er det best å bruke lagre laget av rustfritt stål, keramikk eller andre korrosjonsbestandige materialer for å dempe effekten av kjemikalier.

Smøremuligheter

riktig lagersmøring er grunnlaget for forlenget lagerlevetid og optimal ytelse. Funksjonen til smøremidler er å redusere friksjon, spre varme og forhindre slitasje og korrosjon. Valg av smøremiddeltype (olje eller fett) og egenskaper (viskositet, tilsetningsstoffer osv.) avhenger av faktorer som hastighet, temperatur, belastning og tetningsmekanisme. Bransjestandarder som ISO 281:2007 gir veiledning for å bestemme smørekrav basert på driftsforhold.

konklusjonen

Maskinverktøyspindler kan bare bruke presisjonslagre av høy kvalitet for å produsere presisjonsdeler. Valget av spindellager for maskinverktøy er avgjørende og må være nøyaktig. Mangel på smøring, klaring, nøyaktighetsgrad, kontaktvinkel og andre detaljer kan føre til for tidlig lagersvikt. Hvis du er klar til å ta maskinens spindellagerytelse enda lenger, trenger du ikke lete lenger enn til Aubearing. Hos Aubearing er vi forpliktet til å tilby kvalitetskulelager, vinkelkontaktlager, sylindriske rullelager, koniske rullelager og hybride keramiske lagre. Aubearing er designet for å levere overlegen presisjon og ytelse, noe som sikrer at maskinen din kjører på sitt beste.