Do hiện tượng gia nhiệt trục chính, độ ồn cao, độ chính xác giảm và hoạt động không ổn định trong trung tâm gia công ngang, thông qua việc phát hiện, tháo gỡ và bảo trì, chúng tôi đã làm quen với cấu trúc trục chính, xem xét và sắp xếp quy trình bảo trì, tóm tắt một bộ phương pháp tháo rời, lắp đặt, phát hiện và điều chỉnh trục chính, khôi phục độ chính xác của trục chính và cung cấp tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho việc bảo trì các trục chính tương tự trong tương lai.
1. Giới thiệu Trục chính của một trung tâm gia công nào đó có hệ thống sưởi, độ chính xác kém và độ ồn cao, không thể đáp ứng các yêu cầu liên quan của quy trình sản xuất. Trước khi bảo trì, độ lệch trục trục chính là 0,02mm, độ đảo hướng tâm trục chính là 0,02mm ở đầu gần và độ lệch tâm ở 300mm tính từ đầu gần là 0,05mm. Để khôi phục độ chính xác của trục chính, trục chính cần được tháo rời, kiểm tra từng cái một, các vòng bi bị mòn được thay thế và lắp lại, đồng thời gỡ lỗi và khôi phục độ chính xác. Hiện tại, không có công cụ tháo gỡ và lắp ráp đặc biệt cũng như nền tảng bảo trì và kiểm tra để bảo trì trục chính và chất lượng bảo trì rất khó đảm bảo. Nếu việc tháo rời, lắp đặt và điều chỉnh không đúng cách, trục chính sẽ được sửa chữa hai lần trong một khoảng thời gian ngắn, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả sử dụng và xử lý thiết bị.
Bằng cách tham khảo hướng dẫn sử dụng máy công cụ, quan sát cẩn thận sơ đồ cấu trúc trục chính, phân tích và hiểu kỹ cấu trúc bên trong của trục chính, lập và thực hiện kế hoạch bảo trì, tinh chỉnh quy trình bảo trì, hình thành bộ ý tưởng bảo trì để tháo rời, lắp đặt, thử nghiệm và điều chỉnh trục chính, đồng thời hoàn thành việc bảo trì trục chính với chất lượng cao.
2. Giới thiệu các bộ phận của trung tâm gia công 2.1 Hộp trục chính
Hộp trục xoay được lắp đặt ở giữa khung của cột cột đôi. Trục xoay di chuyển lên xuống (trục Y) bằng hai thanh dẫn hướng lăn tuyến tính và một cặp vít bi. Động cơ servo được lắp ở đầu trên của cặp vít bi có phanh-tắt nguồn để hãm-tắt nguồn. Động cơ trục chính được lắp phía sau hộp trục chính, thiết bị nhả dụng cụ trục chính và thiết bị thổi lỗ côn trục chính cũng được lắp phía sau hộp trục chính, di chuyển lên xuống cùng với hộp trục chính. Việc dừng trục chính xác đạt được nhờ bộ mã hóa được mang theo động cơ trục chính. Chuyển động lên xuống của hộp trục chính thông qua hệ thống cân bằng thủy lực. Xi lanh và bộ tích lũy thủy lực cân bằng được sử dụng để hoàn thành việc cân bằng lên xuống của hộp trục chính nhằm cải thiện độ chính xác chuyển động của trục Y và giảm tải cho động cơ servo trục Y. Độ kín của đai trục đạt được bằng cách điều chỉnh tấm gắn động cơ bằng vít điều chỉnh [1].
2.2 Cụm trục chính
Cụm trục chính bao gồm một trục chính, cụm ổ trục trước trục chính, cụm ổ trục phía sau trục chính, thiết bị dỡ đai trục chính, thiết bị thanh kéo trục chính (kẹp dụng cụ) và ống đỡ trục chính.
Cụm trục chính được lắp vào ống đỡ trục chính và được cố định vào hộp trục chính bằng vít thông qua mặt bích của ống đỡ trục chính. Độ côn của lỗ côn trục chính là 7:24. Cụm trục chính được gia công tinh xảo và lắp ráp đặc biệt. Các cụm ổ trục phía trước và phía sau của trục chính được đánh dấu. Khi tháo lắp chú ý vị trí dấu để tránh ảnh hưởng đến độ chính xác. Độ song song của các miếng đệm bên trong và bên ngoài của ổ trục trước và sau của cụm trục chính phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,003mm, và độ phẳng của các miếng đệm bên trong và bên ngoài phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,002mm để đảm bảo tải trước cụm ổ trục trục chính và độ chính xác của hệ thống trục. Mặt cuối của ống đỡ trục chính và mặt cuối của việc lắp đặt hộp trục chính được cạo và mài để đảm bảo trục trục chính song song với trục Z và vuông góc với trục X.
2.3 Chuôi thanh kéo trục chính và cơ cấu nhả dụng cụ
Thanh kéo trục chính bao gồm 72 tấm lò xo dạng đĩa. Các vấu đàn hồi ở đầu thanh kéo kẹp chốt kéo tay cầm dụng cụ vào lỗ côn của trục chính. Lực kẹp khoảng 17800N. Lực kẹp của dụng cụ được điều chỉnh bằng đai ốc ở đầu sau của thanh kéo trục chính. Xi lanh thủy lực được lắp ở đầu phía sau của nhóm trục chính sẽ đẩy thanh kéo trục chính về phía trước để nhả dụng cụ. Vị trí của cơ cấu nhả dụng cụ thanh kéo trục chính được điều chỉnh bằng ren ngoài của xi lanh thủy lực và được khóa bằng đai ốc điều chỉnh. Các vị trí kẹp và nhả của dụng cụ trục chính được nhận và phản hồi bằng hai công tắc lân cận. Lưu ý: Khi bật trục chính của máy công cụ, trước tiên phải kẹp dụng cụ hoặc tay cầm dụng cụ vào lỗ côn của trục chính, sau đó mới bật trục xoay. Vòng bi nhóm phía trước và phía sau của trục chính và vòng bi hỗ trợ dỡ hàng đều được bôi trơn bằng mỡ. Không khí làm sạch lỗ côn trục chính được thổi vào lỗ côn trục chính từ lỗ trung tâm của thanh giằng trục chính qua ống dẫn khí bằng hệ thống khí nén [2].
2.4 Thiết bị làm mát dụng cụ trục chính
Hệ thống làm mát gửi không khí làm mát đến vòi làm mát ở đầu phía trước trục chính thông qua các lỗ làm mát 5 chiều trên ống đỡ trục chính để làm mát dụng cụ.
2.5 Nhóm trục chính được làm mát bên trong (bôi trơn mỡ ổ trục)
Vòng bi trục chính của nhóm trục chính được làm mát bên trong được bôi trơn bằng mỡ và trục chính được làm mát tuần hoàn bên ngoài. Đuôi trục chính được cung cấp chất làm mát và khí nén thông qua khớp quay.
2.6 Rô-bốt
Việc thay đổi dao giữa dao trục xoay và ổ dao được hoàn thành bởi một-robot móng vuốt kép. Trong quá trình xử lý, ổ tích dao-chọn trước công cụ tiếp theo cần xử lý và lật giá đỡ công cụ (công cụ) 90 độ để định vị nó, chờ lệnh thay đổi công cụ. Khi một chương trình hoàn tất, mỗi trục tọa độ sẽ trở về vị trí thay dao và trục xoay đồng thời dừng lại. Khi lệnh thay dao được đưa ra, cửa trao đổi dao sẽ mở ra và người thao tác mở rộng để lấy dao; sau khi dụng cụ được kẹp chắc chắn bằng móng vuốt, xi lanh thủy lực nhả dụng cụ trục chính được kích hoạt để giải phóng cơ cấu kéo dụng cụ trục chính, và lỗ côn của trục chính được làm sạch và thổi bay; Sau khi hoàn tất việc nhả dụng cụ, người thao tác chèn và rút xi lanh thủy lực của dụng cụ để kéo dụng cụ ra khỏi lỗ côn của trục chính và lỗ côn của ống bọc dụng cụ, đồng thời xi lanh xoay thủy lực quay người thao tác 180 độ để thay dụng cụ; sau khi dụng cụ đã vào đúng vị trí, người thao tác sẽ chèn và rút xi lanh thủy lực của dụng cụ để lắp lại dụng cụ đã trao đổi vào lỗ côn của trục chính hoặc lỗ côn của ống bọc dụng cụ của thư viện dụng cụ và lỗ côn của trục xoay sẽ thổi không khí, xi lanh thủy lực nhả dụng cụ trục xoay được đặt lại và cơ cấu kéo dụng cụ trục chính-kẹp lại dụng cụ trong lỗ côn của trục chính thông qua lò xo đĩa; cuối cùng, bộ thao tác rút lại, cửa trao đổi dao được đóng lại và hành động thay dao được hoàn thành [3].
III. Phương pháp và biện pháp giải quyết các hư hỏng về độ chính xác của trục chính 3.1 Kế hoạch bảo trì trục chính
Trước khi bảo trì, hãy kiểm tra và tháo rời, tháo các vít ở nắp phía trước trục chính và tháo nắp. Tháo đầu sau của piston nới lỏng trục chính và các đường ống dẫn dầu và khí nối với nó, xả dầu thủy lực trong đường ống và quấn miệng ống để ngăn bụi và mảnh vụn xâm nhập vào đường ống. Tháo khớp nối trục chính và hộp số để tách trục chính ra khỏi hộp số. Tháo đai ốc tròn để điều chỉnh cần kéo ở đầu sau của trục quay và ghi lại để tham khảo trong quá trình lắp ráp. Tháo thanh kéo ra khỏi đầu sau của trục quay bằng cách đập về phía trước và lấy lò xo đĩa ra. Kéo ống bọc trục chính ra. Tháo ống định vị trục ở đầu sau của trục chính. Kéo trục xoay sang trái và dịch chuyển nó. Trong khi kéo trục xoay để chuyển số, hãy tháo ổ lăn hình trụ hướng tâm bằng cách gõ. Tháo vòng điều chỉnh, sau đó lần lượt tháo các vít định vị của đai ốc khóa và nhóm ổ trục phía trước.
Làm sạch trục chính đã tháo rời, thanh kéo và các bộ phận mảnh mai khác, bôi dầu để bảo vệ và đặt chúng theo chiều dọc để tránh bị cong và biến dạng. Sau đó tháo rời và làm sạch các bộ phận còn lại rồi bảo quản đúng cách. Quan sát nhiều hơn trong quá trình tháo rời trục chính, chú ý đến một số điểm chuẩn lắp ráp ban đầu và đánh dấu tương ứng, đồng thời cố gắng tìm ra điểm lỗi.
Trước khi lắp ráp, tất cả các bộ phận phải được làm sạch nghiêm ngặt và cần chú ý tra trước một lượng dầu mỡ thích hợp vào ổ trục trong quá trình lắp ráp. Trình tự lắp ráp ngược lại theo trình tự tháo ở trên. Cuối cùng, cụm trục chính được gỡ lỗi, lắp đặt và thử nghiệm không tải.
3.2 Tháo gỡ trục chính
1) Kiểm tra trục chính trước khi tháo. Kiểm tra hoạt động trục chính tại chỗ. Khi tốc độ trục chính là 1000 vòng/phút, có âm thanh bất thường rõ ràng ở đầu phía sau trục chính. Trục xoay dừng lại, giá đỡ đồng hồ từ được hấp phụ trên bàn làm việc và trục Y được di chuyển xuống cùng một lúc. Tiếp điểm chỉ báo quay số có độ chính xác 0,01mm được ấn vào bề mặt ngoài của trục chính. Sử dụng bánh răng tay quay để di chuyển trục X và tìm điểm cao. Tiếp điểm chỉ báo quay số được nhấn ở điểm cao nhất của bề mặt ngoài của trục xoay, đó là vị trí máy phát phía trên. Trục xoay được quay bằng tay để trục quay quay được một vòng. Con trỏ chỉ báo quay số làm lệch hai lưới, là 0,02mm; sử dụng phương pháp tương tự, nhấn tiếp điểm chỉ báo quay số trên mặt cuối của thanh lõi trục chính, di chuyển trục Z, nhấn đồng hồ và sau khi đồng hồ về 0, hãy xoay trục chính theo cách thủ công. Con trỏ chỉ báo quay số làm lệch hai lưới, nghĩa là chuyển động dọc trục của trục chính là 0,02mm. Mở nắp phía trước của trục chính và kiểm tra. Mọi thứ đều bình thường và không tìm thấy vòng bi nào. Di chuyển trục Y đến đầu thấp nhất để xem cấu trúc truyền động bên trong của hộp trục chính. Ở đầu trên của hộp trục xoay có 3 ống cao su màu đen từ trái sang phải. Hai bên trái là ống dẫn dầu nối thiết bị làm mát trục quay. Mở khớp nối ống dầu, không thấy dầu chảy trong ống dầu. Đi theo ống dẫn dầu thì phát hiện hai ống dẫn dầu này là ống dẫn dầu tuần hoàn của tủ lạnh trục chính, ống cao su còn lại là ống làm mát.
Khi kiểm tra tình trạng hoạt động của tủ lạnh thì thấy nguồn điện của tủ lạnh bình thường. Quan sát kỹ hơn bảng hiển thị cho thấy máy bơm của tủ lạnh không hoạt động, thiết bị làm lạnh không hoạt động. Mở nắp phía sau của tủ lạnh và quan sát thấy cánh quạt của động cơ bơm làm mát không quay và quạt làm mát không quay. Dùng đồng hồ vạn năng đo cầu chì ống thủy tinh trên ba mạch điện, tất cả đều còn nguyên vẹn. Sử dụng tuốc nơ vít để ấn mạnh vào công tắc tơ bên trái và thấy rằng động cơ làm mát quay. Tuy nhiên, khi tháo tuốc nơ vít ra, các tiếp điểm của công tắc tơ sẽ được đặt lại và động cơ làm mát dừng lại. Sử dụng phương pháp tương tự để ấn mạnh vào công tắc tơ bên phải và thấy rằng quạt làm mát của tủ lạnh đang hoạt động. Khi áp suất dừng, các tiếp điểm của contactor sẽ được đặt lại và quạt làm mát ngừng hoạt động. Sau các thao tác trên, người ta phát hiện mạch điều khiển của tủ lạnh có vấn đề. Kiểm tra sâu hơn cho thấy có vấn đề với bảng mạch điều khiển ở góc dưới bên trái. Sau khi thay thế bảng mạch có cùng thông số kỹ thuật, tủ lạnh hoạt động bình thường và thiết bị làm lạnh trục quay tuần hoàn bình thường.
Khi tốc độ trục chính là 1000 vòng/phút, nó không hoạt động trong 30 phút và vẫn tồn tại tiếng ồn bất thường. Khi tốc độ được thay đổi thành 800 vòng/phút, tiếng ồn trở nên to hơn. Phân tích toàn diện cho thấy cần phải tháo cụm trục chính, thay thế vòng bi và-siết chặt vòng bi trước [4].
2) Tháo tấm bảo vệ ngoại vi của hộp trục chính và các đường ống dẫn dầu và khí đốt ngoại vi trên trục chính. Dừng máy công cụ ở vị trí thuận tiện cho việc tháo rời trục chính, nhấn nút dừng khẩn cấp và cắt nguồn điện chính, tháo rời vách ngăn hoặc tấm chắn trên hộp trục chính và các phụ kiện ngoại vi khác cản trở việc tháo rời, đánh dấu các đường ống dẫn dầu và khí đốt và vị trí công tắc phát hiện khi nắm và thả dụng cụ, sau đó tháo chúng ra. Tháo xi lanh thủy lực để nhả dụng cụ để lộ nắp phía sau của trục chính.
3) Nới lỏng đai trên puly trục chính. Nới lỏng các bu lông cố định trên động cơ trục chính, nới lỏng đai để có thể tách ròng rọc ra khỏi đai, sau đó nới lỏng các vít khóa ở mặt cuối của lỗ côn trục chính, đặt một thanh nhôm vào đầu sau của trục chính để đánh bật trục chính, và trục chính được tháo rời.
3.3 Tháo gỡ trục chính
Cấu trúc trục chính được thể hiện trong Hình 1. Tháo nắp sau, tháo đai ốc, lấy cần đẩy ra khỏi đầu trước, lấy lò xo đĩa ra khỏi đầu sau, kiểm tra và làm sạch rồi đặt vào đúng thứ tự.
Hình 1 Cấu trúc trục chính
1-Lõi trục 2-Nắp phía trước 3-Ghế trục 4, 8-Ổ bi 5-Đai ốc khóa đầu tiên 6-Lỗ xuyên
7-Lò xo đĩa 9-Vỏ che bụi 10-Ròng rọc răng vòng cung thứ nhất 11-Đai ốc khóa thứ hai
Ròng rọc răng vòng cung 12-thứ hai 13-Đai ốc 14-Đai ốc khóa thứ ba 15-Nắp phía sau 16-Thanh đẩy
17-Miếng đệm thứ nhất 18-Miếng đệm thứ hai 19-Vắp kéo 20-Bu lông Tháo dần ròng rọc và tháo tấm che bụi. Khi tháo ổ bi trục chính, người ta phát hiện bộ phận giữ ổ bi hướng tâm lực đẩy hai hàng ở đầu trước của trục chính đã bị gãy. Hiện tượng này là điểm lỗi của trục chính. Vòng bi cần được thay thế và siết chặt trước. Làm sạch các bộ phận được tháo rời bằng dầu hỏa và kiểm tra các vết lõm và độ mòn, đặc biệt là bề mặt tham chiếu lắp đặt và mặt cuối của vòng đệm [5].
3.4 Cụm trục chính
Cố định trục chính trên bàn làm việc và bôi đều một lớp dầu bôi trơn lên bề mặt ngoài của lõi trục chính. Lắp miếng đệm dưới lên bề mặt ngoài của mặt trước của lõi trục chính. Độ song song của vòng đệm phải được kiểm soát trong phạm vi 0,002mm. Sau khi bôi đều mỡ vào khe hở giữa vòng kẹp và bi của ổ trục, lắp ổ trục quay lưng vào bề mặt ngoài của đầu trước của lõi trục chính. Lắp đặt các miếng đệm bên trong và bên ngoài. Độ song song của miếng đệm bên trong và bên ngoài nằm trong khoảng 0,002mm. Tiếp tục lắp vòng bi theo tổ hợp vòng bi. Trước tiên hãy lắp nhóm vòng bi hỗ trợ phía trước trục chính, sau đó lắp nhóm vòng bi hỗ trợ phía sau trục chính. Lắp miếng đệm vòng trong và đai ốc khóa (xem Hình 2),{11}vặn chặt cụm vòng bi trước và lắp đai ốc khóa theo kích thước tháo rời.
Hình 2 Lắp miếng đệm vòng trong và đai ốc khóa vào cụm vòng bi phía trước Sau khi điều chỉnh đai ốc khóa, sử dụng thước đo để kiểm tra xem các miếng đệm bên trong và bên ngoài có nằm trong khoảng 0,01mm tính từ điểm tâm trục chính hay không và sử dụng thước đo để kiểm tra xem độ phẳng bề mặt đầu ổ trục có nằm trong khoảng 0,002mm hay không, như trong Hình 3.
Hình 3 Sử dụng thước đo để kiểm tra các miếng đệm bên trong và bên ngoài cũng như độ phẳng của đầu ổ trục. Cố định thước đo trên ổ trục để kiểm tra độ đảo hướng tâm của đầu tự do trục chính trong khoảng 0,005mm. Nếu nó lệch khỏi dung sai cho phép thì cần phải điều chỉnh nó bằng cách sử dụng-vít chống nới lỏng trên đai ốc khóa. Lắp vòng bi hỗ trợ phía sau vào phía sau. Đầu tiên, lau sạch bề mặt bên trong của ống bọc bằng rãnh tuần hoàn làm mát, bôi một lớp mỡ đều lên bề mặt bên trong của ống bọc, sau đó vặn lõi trục chính với cụm ổ trục vào ống bọc, tức là lắp ráp các bộ phận chuyển động và tĩnh của cụm trục chính [6].
Lắp vòng đệm và đai ốc khóa cụm theo trình tự rồi-vặn chặt nhóm ổ đỡ phía sau của trục chính (xem Hình 4).
Hình 4 Việc-siết chặt trước nhóm ổ đỡ phía sau của trục xoay được thể hiện trong Hình 5. Lắp nắp phía trước của trục xoay, đặt trục xoay nằm ngang trên khối V- và sử dụng thước đo cảm biến để điều chỉnh khe hở trong phạm vi 0,03mm. Sử dụng micromet để kiểm tra độ đảo hướng tâm của trục chính trong khoảng 0,002mm và sử dụng đai ốc khóa để điều chỉnh. Lắp ráp thiết bị chuốt. Lắp ráp xi lanh thủy lực để nới lỏng dụng cụ, lắp ròng rọc đồng bộ và lắp trục chính và các phụ kiện ngoại vi.
Hình 5 Lắp đặt và điều chỉnh nắp trước trục xoay 3.5 Kiểm tra trục xoay
Việc kiểm tra trục xoay phải được thực hiện dần dần từ tốc độ thấp đến tốc độ cao và thời gian chạy không tải phải vượt quá 2 giờ, trong khi tốc độ quay-cao không được vượt quá 30 phút. Cần kiểm tra nhiệt độ của ổ trục bất cứ lúc nào trong quá trình vận hành máy công cụ. Nhiệt độ của ổ lăn trục chính không được vượt quá 70 độ ở tốc độ cao nhất. Trong quá trình vận hành, bạn nên chú ý đến âm thanh quay của máy. Nếu nó chạy bình thường, âm thanh sẽ là âm thanh vo ve đều đặn; nếu bất thường, nó sẽ phát ra nhiều tiếng động khác nhau, chẳng hạn như tiếng bánh răng, tiếng gõ nhẹ, tiếng ma sát khàn hoặc tiếng va chạm kim loại, v.v. [7]. IV. Kết luận Thông qua thực hành và tích lũy liên tục, bằng cách tháo rời và sửa chữa trục chính của trung tâm gia công, hiện tượng nóng trục chính của thiết bị, lỗi độ chính xác kém và tiếng ồn cao đã được giải quyết và độ chính xác của trục chính được khôi phục. Trong quá trình này, tôi đã làm quen với cấu trúc cơ khí của trục chính máy công cụ, nắm vững các phương pháp sửa chữa, lắp ráp và điều chỉnh, tích lũy kinh nghiệm bảo trì phong phú và cung cấp dữ liệu kỹ thuật đáng tin cậy để bảo trì thiết bị trong tương lai.
