نقش اسپيندل به عنوان قلب تپنده ماشين هاي سنتر:
اسپیندل يكي از اجزای اصلی ماشین های سنتر به شمار می رود که در انتخاب هر نوع ماشین سنتری باید به پارامتر هایی همچون توان موتور اسپیندل، حداکثر گشتاور و حداکثر سرعت دورانی نسبت به انتظاری که از یک ماشین جهت تولید قطعه خاص انتظار داریم توجه شود. چرا که هرچقدر توان موتور اسپيندل دستگاه بالا باشد به همان میزان حجم براده برداری نیز افزایش خواهد یافت و با کاهش زمان های تولید می توان پروسه ماشین کاری را در بازار رقابتی امروز مقرون به صرفه تر کرد. اگرچه تصور می شود وظیفه اصلی اسپیندل انتقال نیروی دورانی به ابزار برشی می باشد و جزء اجزاي هوشمند و تاثیر گذار در عملیات ماشین كاري نمی باشد ولی در حقیقت این مجموعه دراثر برایند نیرو های برشی وارد بر ابزار تحت شدید ترین تنش ها قرار دارد. بنابراین تحمل این فشارهاي بالا نیازمند طراحی مناسب و کیفیت بالای قطعاتی که در ساختار اسپیندل به کار می روند دارد که این امر موجب افزایش کارایی و طول عمر مفید اسپیندل می گردد. کیفیت قطعات و اجزای به کار رفته در اسپیندل عواملی تعیین کننده در میزان سرعت دورانی، گشتاور و ارتعاش این مجموعه به شمار می روند. لذا با افزایش سرعت دورانی و کاهش ارتعاش ابزار می توانیم به صافی سطح بالایی دست یابیم که نه تنها این امر رضایتمندی مشتریان را به همراه خواهد داشت بلکه با کاهش ارتعاش عمر مفید ابزارهای برشی را كه اغلب بسیار گران قیمت هستند را می توان کاهش داد. با در نظر گرفتن تمامی موارد ذکر شده می توان اسپیندل را همانند قلب یک ماشین سنتر در نظر گرفت. در بررسی تکنولوژی ساخت اسپیندل سیستم Ball Bearing جزء پارامتر های اصلی به شمار می رود چراکه مجموعه بلبرینگ ها و ترتیب قرار گرفتن آنها ، نوع و کیفیت و همچین نحوه روانکاری و خنك كاري مناسب آنها نقش تعیین کننده ای را ایفا می کند.
هسته اصلی بلبرینگ را ساچمه های توپی شکل یا غلطکی تشکیل میدهند. همچنین این ساختار به طور مستقیم نقش تعیین کننده ای در طول عمر اسپیندل به عهده دارد. بدون شک بلبرینگ های سرامیکی نقش متمایزی نسبت به سایر بلبرینگ های فولادی ایفا می کنند.
برخی از امتیازات بلبرینگ های سرامیکی به شرح ذیل می باشد :
1) این نوع بلبرینگ ها حدودا 60 درصد دارای جرم کمتری نسبت به نوع استیل آن می باشند. این کاهش جرم تاثیری مستقیم بر افزایش 30 درصدی سرعت اسپیندل و مقاومت در تغییر حالت بلبرینگ در اثر تغییرات دمایی دارد.
2) ساچمه های سرامیکی گرد با جرم کمتر باعث اثر کاهش فشار و اصطحکاک نیروی گریز از مرکز بر روی سطح رینگ های فلزی و افزایش طول عمر بلبرینگ می شوند. سطح سیار کروی و صیقلی ساچمه های سرامیکی منجر به کاهش دمای بلبرینگ و نرمی حرکت آن می گردد. آزمایشات نشان می دهد که اسپیندل های مجهز به بلبرینگ های سرامیکی به دلیل کاهش لرزش ها از استحکام بالاتری برخوردار هستند . همچنين روانکاری بلبرینگ های اسپیندل از موارد اصلی و مورد توجه می باشد . برای این منظور سیستم های متفاوت روانکاری توسط شرکت های سازنده ماشین ابزار پیشنهاد می شود که اصطلاحا
Oil – mist, Oil air, Oil jet, Pulsed oil air
از آنها یاد می شود .
همچنین در ماشین هایی با سرعت دورانی بالاتر از 10000 دور بر دقیقه لزوم استفاده از سیستم های اسپیندل مجهز به بلبرینگ های سرامیکی ضروری به نظر می رسد که البته هزینه های احتمالی نگهداری و تعمیراتی را شامل می گردد.
با این وجود روانکاری مناسب نیز از نکات کلیدی درکاهش هزینه های نگهداری و تعمیراتی اسپیندل به شمار می رود. بدین منظور بعضی از سازنده های بلبرینگ از سیستم روانکاری دائمی با گیربکس در محصولات خود استفاده می کند.
انواع اسپیندل :
تکونولوژی ساخت اسپیندل بر چهار نوع متفاوت شامل انتقال نیروی دورانی بر اساس تسمه ، گیربکس ، کوپل مستقیم و درون ساختاری Built-in) ) استوار است .
1- انتقال نیرو دوراني توسط تسمه (Belt) : نصب و نگهداری آسان مزیت اصلی اين سيستم به شمار می رودکه باعث کاهش چشم گیر هزینه ها می گردد .بعلاوه نوع تسمه در میزان سطح ارتعاش ماشین اهمیت بسزایی دارد. برای یک تسمه با طراحی چپ و راستي به منظور ایجاد کانالی که برای عبور جریان هوای محبوس شده ایجاد می کند، به مراتب صدای کمتری نسبت به سایر طراحی های تسمه دارا می باشد .
2- انتقال نیرو دوراني با گیربکس: سیستم انتقال نیروی دورانی در اين سيستم در مقایسه با سایر روش های انتقالی دارای صدای بیشتر ، نیاز به نگهداری دقیق و افزایش هزینه های ماشین می باشد ولی در عوض دارای قدرت انتقالی بالا می باشد که اکثرا در عملیات براده برداری با حجم بالا به کار می روند.
3- کوپل مستقیم (Directdrive ) : در این سیستم موتور به صورت مستقیم با محور اسپیندل در یک راستا قرار دارد و توسط کوپلینگ مستقیما به هم متصل می باشند. این نوع طراحی شرایط عالی را برای پرداخت روان سطوح نرم فراهم می نماید و کاهش صدای عملیات ماشین کاری را به همراه دارد. در این سیستم به دلیل افزایش محسوس وزن و ارتفاع اسپیندل طراحی مناسب بدنه برای جلوگیری از عدم تعادل و ارتعاش های احتمالی بسیار ضروری می باشد.
4- Built-in : در این سیستم موتور به صورت کاملا یکپارچه درون اسپیندل قرار می گیرد . در این نوع اسپیندل ها با استفاده از تکنولوژی های مدرن و طراحی فوق العاده امکان ماشین کاری با سرعت های دورانی و گشتاور بسیار بالارا فراهم می نماید لذا باعث افزایش صافی سطح قطعات می گردد ولي در مقایسه با سایر روش ها از قیمت بالایی نیز برخوردار می باشد.
انواع موتور اسپیندل :
1-نوع اول موتورها Dualwinding که گشتاور بیشتر را ایجاد می کند و امکان براده برداری بیشتری را فراهم می سازد به عبارتی متناسب با سرعت اسپیندل حداکثر گشتاور را تامين می نمایند که در اسپیندل های نوع Built-in از این نوع سیستم استفاده می شود.
2-نوع دوم موتورها Singlewound می باشد که گشتاور کمتری ایجاد میکند و تغییرات سرعت بر میزان گشتاور تاثیری نمي گذارد.
عوامل اصلی که بر عملکرد اسپیندل تاثیر می گذارند:
1) دما
2) ورود ذرات خارجی
نحوه طراحی اسپیندل و اعمال استراتژی های خاص شرکت های سازنده ماشین ابزار از نظر میزان مقاومت در ورود عوامل خارجی به اجزای داخلی اسپیندل بسیار حائز اهمیت است. با به کار گیری سیستم پاکسازی با فشار هوا می توان هر گونه آلاینده ای را از نفوذ به اجزای داخلی اسپیندل دور نگه داشت.
مقاله فوق در واحد تحقیق و توسعه خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.
استفاده از مقاله ی فوق با ذکر نام بلامانع میباشد.
