به وبسایت شرکت خاوران صنعت پاسارگارد خوش آمدید
لوگوی خاوران صنعت

خاوران صنعت پاسارگاد

english-flagEN

انواع اسپیندل و تفاوت built-in و کوپل مستقیم direct drive ، تسمه ای belt-type و گیربکسی gearbox

 بررسی اسپیندل های built-in و کوپل مستقیم direct drive ، تسمه ای belt-type و گیربکسی gearbox

 

 در ابتدا به تعریفی از اسپیندل و نقش آن در  ماشین های cnc   می پردازیم و در ادامه به تفاوت های انواع آن اشاره خواهیم کرد.

اسپیندل هر دستگاه cnc  ، قلب آن محسوب میگردد.  که شامل بخش دوار ( cartridge ) با قابلیتی برای گرفتن ابزار بر روی آن میباشد. موتور ها به عنوان انتقال دهنده نیرو به اشکال مختلف موجب حرکت اسپیندل می شوند. اجزای اسپیندل مطابق شکل زیر میباشند:

 

 

انتخاب یک اسپیندل مناسب و متناسب با کارکرد شما می تواند در بهبود شرایط تولید و هزینه ها نقش مهمی را ایفا نماید.  اسپیندل ها باید بر اساس توان و گشتاور دستگاه در نظر گرفته شوند. از موارد مهم در گزینش اسپیندل ، توجه به توان در خواستی و وزن آن است. در شکل ظاهری ،  اسپیندل وظیفه خاصی بر عهده ندارد ،  ابزار فلز را ماشینکاری ، میز حرکت می نماید ، سیستم کنترل  ، حرکت را هماهنگ و نرم افزار همه این موارد را run می کند و اسپیندل تنها به عنوان نگهدارنده ابزار به واسطه یک موتور نقش ایفا می نماید.

ولی اهمیت اسپیندل فراتر از این مباحث است چرا که میزان دقت نهایی قطعه و نحوه و سطح بازدهی کل دستگاه به قابلیت ها و کیفیت اسپیندل مربوط است. به درستی اسپیندل هسته اصلی و قلب دستگاه cnc میباشد.

سیستم بیرینگ ها در اسپیندل :

سیستم بسیاری از بیرینگ ها از ساچمه هایی استیل برای حفاظت از جدار داخلی و خارجی بهره می برند. دمای عملیاتی ، میزان لرزش ها و طول عمر اسپیندل به جنس قطعات بسیار مرتبط است. استفاده از برینگ های ترکیبی ( هیبریدی ) سرامیکی ، به طور حتم بهتر از ساچمه های استیلی میباشند.

جرم کمتر ساچمه های سرامیکی 60 درصد سبک تر از مشابه استیلی میباشند. این بسیار مهم است چرا که ساچمه ها دائما در حال چرخش هستند به ویژه در سرعت های بالا.  نیروی گریز از مرکز  ساچمه ها را در خلاف جهت به سمت لایه بیرون فشار می دهند و این اصطکاک موجب تغییر شکل ساچمه ها میگردد و این تغییر شکل باعث تخریب سریع تر آن می شود. چون ساچمه های سرامیکی سبک ترند بنابراین در شرایط یکسان با موارد مشابه کمتر آسیب می بینند به همین دلیل ساچمه های سرامیکی 30 درصد سریع تر از موارد مشابه میباشند.

ساچمه های سرامیکی عامل تخریب "چسبندگی" را خنثی می نمایند. یکی از عوامل مهم در تخریب بیرینگ ها عامل چسبندگی است. این امر زمانی اتفاق می افتد که به واسطه خردگی سطح فلز ، ایجاد چسبندگی های میکرونی و حرکت مستمر بیرینگ ها در پوسته آن باعث ایجاد سطح ناصاف و زبری می شود . در نهایت با افزایش دما بیرینگ به طور کامل تخریب می گردد. به واسطه همین امر بیرینگ های سرامیکی دمای کمتری را در بازده ی طولانی تری ایجاد می کنند.

تست ها نشان می دهند اسپیندل هایی که از بیرینگ سرامیکی بهره می برند صلب تر هستند و رزونانس کمتری دارند. بنابراین به لرزش ها حساس تر هستند و عمر بیشتری خواهند داشت.

مکانیزم بیرینگ ها در اسپیندل :

جدا از بحث استفاده از بیرینگ های سرامیکی و یا استیل شکل . بیرینگ ها اساسا برای تحمل فشار های مختلف طراحی شده اند. استفاده از بیرینگ های با تماس زاویه دار در فشار های محوری و شعاعی که سرعت های بالای اسپیندل اعمال میگردد از موارد عام میباشد.  این نوع زاویه تماس دقت بیشتر، ظرفیت تحمل بار بیشتر و سرعت متناسب برای ماشینکاری را فراهم می نمایند.  بیرینگ ها در داخل جدار طراحی شده به نحوی قرار میگیرند که پایدار ترین وضعیت هندسی را ایجاد می کنند.

روغنکاری اسپیندل و بیرینگ ها :

این امر از حیاتی ترین موارد قابل توجه برای سازندگان ماشین ابزار است که راه های مختلفی را در بر میگیرد.  مانند oil-mist  ، oil jet  ، oil-air و انواع دیگر.

 

بررسی اسپیندل های مختلف :

 اسپیندل ها بر اساس نوع کاربرد و نیاز متفاوت هستند :

  1. اسپیندل های تسمه ای belt-type
  2. اسپیندل های کوپل مستقیم direct drive) DDS type)
  3. اسپیندل های گیربکسی gearbox type
  4. اسپیندل های یکپارچه built-in type
  5. اسپیندل های HF

هر کدام از موارد فوق مزایا و معایب خاص خود را دارند

       1-اسپیندل های تسمه ای به ترتیبی هستند که انتقال نیرو به واسطه یک تسمه  از موتور به اسپیندل انجام میگردد.

 

مزایا :

      I.            تعمیر و نگهداری آسان

      II.            هزینه نگهداری کمتر

     III.            قیمت پائین تر

معایب :

       I.            لرزش بیشتر

      II.            صدای بیش تر نسبت به گزینه های DDS و built-in

     III.            خرابی زودتر تسمه

     IV.            عدم رسیدن به دقت مناسب در مقایسه با گزینه های DDS و built-in

      V.            عدم رسیدن به دور های بیش از 12.000 rpm

     VI.            دقت موقعیت یابی و سرعت کمتر و در نتیجه صافی سطح کمتر

    VII.            جبران جرم پولی ( pulley ) به وسیله موتور و در نتیجه فشار بیشتر به موتور

   VIII.            ایجاد اصطکاک بواسطه تسمه و کاهش بهره وری

 

      2- اسپیندل های کوپل مستقیم به ترتیبی هستند که انتقال نیرو از روی موتور به واسطه کوپلینگ مستقیم و بدون تسمه انجام میگردد.

 

مزایا :

  1.                   افزایش بهره وری بدون اتلاف انرژی در اصطکاک   
  2.                   عدم جبران وزن قطعه واسط مانند تسمه و ...
  3.                   صدای کمتر
  4.                   طول عمر بیشتر
  5.                   گشتاور بیشتر در دور های پائین
  6.                   سرعت و دقت بیشتر موقعیت یابی ( گشتاور بالا و اینرسی کمتر موجب افزایش سرعت موقعیت یابی می شود  ) رسیدن به سرعت های بالا 12.000-20.000 rpm
  7.                   خطای عملیات ماشینکاری کمتر

معایب :

  1.                   اصلی ترین مشکل این نوع استفاده از یک موتور خاص میباشد موتور در این سری باید بزرگتر استفاده گردند.
  2.                   قیمت بالا
  3.                   وزن بالای اسپیندل
  4.                   گشتاور کمتر نسبت به built-in

 

 

        3- اسپیندل های گیربکسی انتقال بوسیله یک موتور و گیبرکس برای رسیدن به حداکثر میزان گشتاور صورت می پذیرد.

 

 

مزایا :

        I.            گشتاور بیشتر

       II.            سطح براده برداری بیشتر

معایب :

         I.            هزینه تعمیرات بالا

        II.            قیمت بالا

       III.            سرعت کم

 

        4-اسپیندل های یکپارچه و یا buit-in البته این سری با  نام های دیگری همچون motorized spindle  و یا  integrated spindle نیز شناخته میگردند.در این مدل  اسپیندل ،  موتور در داخل پک اسپیندل قرار دارند و موتور به عنوان روتور بدون هیچ واسطه به انتقال نیرو می پردازد.

 

 

مزایا :

       I.            وزن سبک

       II.            سرعت و دقت موقعیت یابی بسیار بالا

      III.            رسیدن به دور های 35000-50000 rpm

      IV.            ایجاد گشتاور بیشتر با استفاده از موتور های double wound

      V.            صدای بسیار کم

      VI.            اتلاف انرژی کمتر

 

معایب :

         I.            قیمت بالا

        II.            هزینه تعمیرات بالا

مورادی که در ساخت یک اسپیندل بسیار مهم است عبارتند از :

         I.            مرحله ماشینکاری پوسته

        II.            مرحله سنگ زنی

       III.            مرحله مونتاژ

 

مقاله فوق بخش کوچکی از بررسی اسپیندل های مختلف میباشد که در مقاله های آتی به جزئیاتی بیشتر در خصوص آنها می پردازیم.

 

مقاله فوق در واحد تحقیق و توسعه خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنظیم گردیده است.