수평 머시닝 센터의 스핀들 가열, 높은 소음, 정밀도 저하 및 불안정한 작동을 고려하여 감지, 분해 및 유지 관리를 통해 스핀들 구조를 숙지하고 유지 관리 프로세스를 검토 및 분류하며 스핀들의 분해, 설치, 감지 및 조정 방법을 요약하고 스핀들 정확도를 복원하며 향후 유사한 스핀들의 유지 관리를 위한 신뢰할 수 있는 참조를 제공합니다.
1. 소개 특정 머시닝 센터의 스핀들은 발열, 정밀도 저하, 소음이 높아 생산 공정의 관련 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 유지보수 전 스핀들 축방향 런아웃은 0.02mm, 스핀들 방사형 원 런아웃은 가까운 끝에서 0.02mm, 가까운 끝에서 300mm에서의 런아웃은 0.05mm입니다. 스핀들 정확도를 복원하려면 스핀들을 분해하고 하나씩 점검해야 하며 마모된 베어링을 교체 및 재조립하고 정확도를 디버깅하고 복원해야 합니다. 현재 스핀들 유지보수를 위한 특별한 분해 및 조립 도구와 유지보수 및 검사 플랫폼이 없으며 유지보수 품질을 보장하기 어렵습니다. 분해, 설치 및 조정이 부적절할 경우 스핀들은 단기간에 두 번 수리되며 이는 장비 활용도 및 처리 효율성에 심각한 영향을 미칩니다.
공작기계 매뉴얼을 참조하고, 스핀들 구조 다이어그램을 주의 깊게 관찰하고, 스핀들의 내부 구조를 주의 깊게 분석 및 이해하고, 유지 관리 계획을 수립 및 구현하고, 유지 관리 프로세스를 개선하고, 스핀들을 분해, 설치, 테스트 및 조정하기 위한 일련의 유지 관리 아이디어를 형성하고 고품질로 스핀들의 유지 관리를 완료합니다.
2. 머시닝센터 구성품 소개 2.1 스핀들박스
스핀들 박스는 이중-기둥 기둥의 프레임 중앙에 설치됩니다. 스핀들은 두 개의 선형 롤링 가이드와 한 쌍의 볼 스크류에 의해 상하(Y축)로 이동합니다. 볼스크류 쌍의 상단에 장착된 서보 모터에는 전원-오프 브레이크를 위한 전원-브레이크가 있습니다. 스핀들 박스 뒤에는 스핀들 모터가 설치되어 있으며, 스핀들 박스 뒤에는 스핀들 공구 해제 장치와 스핀들 테이퍼 홀 블로잉 장치가 설치되어 스핀들 박스와 함께 상하로 움직입니다. 스핀들 정확한 정지는 스핀들 모터에 장착된 엔코더에 의해 달성됩니다. 스핀들 박스의 상하 이동은 유압 밸런스 시스템을 채택합니다. 밸런스 유압 실린더와 어큐뮬레이터는 스핀들 박스의 상하 균형을 완성하여 Y축의 이동 정확도를 향상시키고 Y축 서보 모터의 부하를 줄이는 데 사용됩니다. 스핀들 벨트의 견고함은 조정 나사 [1]로 모터 장착 플레이트를 조정하여 달성됩니다.
2.2 스핀들 조립
스핀들 어셈블리는 스핀들, 스핀들 전면 베어링 어셈블리, 스핀들 후면 베어링 어셈블리, 스핀들 벨트 언로드 장치, 스핀들 당김 막대 장치(공구 클램핑) 및 스핀들 지지 슬리브로 구성됩니다.
스핀들 어셈블리는 스핀들 지지 슬리브에 설치되고 스핀들 지지 슬리브의 플랜지 끝면을 통해 나사로 스핀들 상자에 고정됩니다. 스핀들 테이퍼 구멍의 테이퍼는 7:24입니다. 스핀들 어셈블리는 정밀 가공되어 특수 조립됩니다. 스핀들의 전면 및 후면 베어링 어셈블리가 표시되어 있습니다. 분해 및 설치 시 정확도에 영향을 미치지 않도록 마크 위치에 주의하십시오. 스핀들 베어링 어셈블리의 예압과 샤프트 시스템의 정확성을 보장하기 위해 스핀들 어셈블리의 전면 및 후면 베어링의 내부 및 외부 스페이서의 평행도는 0.003mm 이하이어야 하며 내부 및 외부 스페이서의 평탄도는 0.002mm 이하이어야 합니다. 스핀들 지지 슬리브의 단면과 스핀들 박스 설치의 단면을 긁어내고 연마하여 스핀들 축이 Z축과 평행하고 X축과 수직이 되도록 합니다.
2.3 스핀들 견인바 브로치 및 공구 해제 장치
스핀들 드로바 브로치는 72개의 디스크 스프링 플레이트로 구성됩니다. 견인바 끝에 있는 탄성 클로는 공구 핸들 풀 핀을 스핀들 테이퍼 구멍에 고정합니다. 클램핑 력은 약 17800N입니다. 공구의 조임력은 스핀들 견인바 뒤쪽 끝에 있는 너트로 조정됩니다. 스핀들 그룹의 후단에 설치된 유압 실린더가 스핀들 견인바를 앞으로 밀어 공구를 해제합니다. 스핀들 드로바 도구 릴리스의 위치는 유압 실린더의 외부 나사산에 의해 조정되고 조정 너트에 의해 고정됩니다. 스핀들 도구의 클램핑 및 해제 위치는 두 개의 근접 스위치에 의해 수신되고 피드백됩니다. 참고: 공작 기계 스핀들을 켜면 공구 또는 공구 핸들을 먼저 스핀들 테이퍼 구멍에 고정한 다음 스핀들을 켜야 합니다. 스핀들의 전면 및 후면 그룹 베어링과 언로드 지지 베어링은 모두 그리스로 윤활됩니다. 스핀들 테이퍼 구멍 청소 공기는 공압 시스템 [2]에 의해 공기 파이프를 통해 스핀들 타이로드의 중앙 구멍에서 스핀들 테이퍼 구멍으로 불어 넣어집니다.
2.4 스핀들 공구 냉각 장치
냉각 시스템은 스핀들 지지 슬리브의 5방향 냉각 구멍을 통해 스핀들 전단에 있는 냉각 노즐로 냉각 공기를 보내 공구를 냉각시킵니다.
2.5 내부 냉각 스핀들 그룹(스핀들 베어링 그리스 윤활)
내부 냉각 스핀들 그룹의 스핀들 베어링은 그리스 윤활 처리되어 있으며 스핀들에는 외부 순환 냉각 기능이 있습니다. 스핀들 테일에는 로터리 조인트를 통해 냉각수와 압축 공기가 공급됩니다.
2.6 로봇
스핀들 도구와 도구 매거진 사이의 도구 교환은 이중 발톱 로봇에 의해 완료됩니다.- 가공 중에 공구 매거진은-처리할 다음 공구를 미리 선택하고 공구 홀더(공구)를 90도 뒤집어 위치를 정한 후 공구 교환 명령을 기다립니다. 프로그램이 완료되면 각 좌표축은 공구 교환 위치로 복귀하고 동시에 스핀들은 정지합니다. 공구 교환 명령이 주어지면 공구 교환 도어가 열리고 조작기가 연장되어 공구를 잡습니다. 도구가 클로에 의해 단단히 고정된 후 스핀들 도구 해제 유압 실린더가 활성화되어 스핀들 도구 풀러 메커니즘이 해제되고 스핀들 테이퍼 구멍이 청소되고 불어집니다. 공구 해제가 완료된 후 조작기는 공구 유압 실린더를 삽입 및 추출하여 스핀들 테이퍼 구멍과 공구 슬리브 테이퍼 구멍에서 공구를 당기고 유압 스윙 실린더는 조작기를 180도 회전시켜 공구를 변경합니다. 공구가 제 위치에 있는 후 조작기는 공구 유압 실린더를 삽입 및 추출하여 교환된 공구를 공구 라이브러리의 스핀들 테이퍼 구멍 또는 공구 슬리브 테이퍼 구멍에 다시 삽입하고 스핀들 테이퍼 구멍이 공기를 불어넣고 스핀들 공구 해제 유압 실린더가 재설정되고 스핀들 공구 풀러 메커니즘이 디스크 스프링을 통해 스핀들 테이퍼 구멍에 공구를 다시 고정합니다.{7}} 마지막으로 매니퓰레이터가 후퇴하고 공구 교환 도어가 닫히고 공구 교환 작업이 완료됩니다[3].
III. 스핀들 정밀 고장 해결 방법 및 조치 3.1 스핀들 유지 관리 계획
유지보수 전 점검 및 분해 후 스핀들 전면 커버 나사를 풀고 커버를 제거해 주세요. 스핀들 풀기 피스톤의 후단과 이에 연결된 오일 및 에어 파이프라인을 제거하고 파이프라인의 작동유를 배출한 다음 파이프 입구를 감싸 먼지와 이물질이 파이프에 들어가지 않도록 합니다. 스핀들과 기어박스를 연결하는 커플링을 제거하여 스핀들을 기어박스에서 분리합니다. 스핀들 후단의 풀로드 조정용 원형 너트를 제거하고 조립 시 참고용으로 기록해 둡니다. 앞으로 두드려 스핀들 뒤쪽 끝의 당김 막대를 제거하고 디스크 스프링을 꺼냅니다. 스핀들 슬리브를 당겨 빼냅니다. 스핀들 후면 끝에 있는 축 위치 지정 슬리브를 제거합니다. 스핀들을 왼쪽으로 당겨서 이동시킵니다. 스핀들을 당겨서 이동시키면서 노크하여 레이디얼 원통형 롤러 베어링을 제거합니다. 조정 링을 제거한 다음 잠금 너트와 전면 베어링 그룹의 고정 나사를 차례로 제거합니다.
분해한 스핀들과 당김봉 등 가는 부품을 깨끗이 청소하고 보호용 오일을 도포한 후 수직으로 세워서 휘어짐이나 변형을 방지합니다. 그런 다음 나머지 부품을 분해하여 청소한 후 올바르게 보관하십시오. 스핀들을 분해하는 동안 더 많은 것을 관찰하고 원래 조립 벤치마크에 주의를 기울여 해당 표시를 만들고 결함 지점을 찾으십시오.
조립하기 전에 모든 부품을 엄격하게 청소해야 하며 조립 시 미리 베어링에 적당량의 그리스를 추가하는 데 주의를 기울여야 합니다. 위의 분해 순서에 따라 조립 순서가 역순으로 진행됩니다. 마지막으로 스핀들 어셈블리는 부하 없이 디버깅, 설치 및 테스트됩니다.
3.2 스핀들 분해
1) 분해하기 전에 스핀들을 확인하십시오. 현장에서 스핀들 작동을 확인하십시오. 스핀들 속도가 1000r/min일 때 스핀들 후단에서 뚜렷한 비정상적인 소리가 납니다. 스핀들이 멈추고 자기 미터 홀더가 작업대에 흡착되며 동시에 Y 축이 아래쪽으로 이동합니다. 0.01mm 정확도의 다이얼 인디케이터 접점이 스핀들 외부 표면에 눌려져 있습니다. 핸드휠 기어를 사용하여 X축을 이동하고 최고점을 찾습니다. 다이얼 인디케이터 접점은 스핀들 외부 표면의 가장 높은 지점, 즉 상부 모선 위치에서 눌려집니다. 스핀들을 수동으로 회전시켜 스핀들을 한 바퀴 회전시킵니다. 다이얼 표시기 포인터는 0.02mm인 두 개의 그리드를 편향시킵니다. 같은 방법으로 스핀들 코어로드 단면의 다이얼 인디케이터 접점을 누르고 Z 축을 이동시킨 후 미터를 누르고 미터가 영점 조정된 후 스핀들을 수동으로 회전시킵니다. 다이얼 표시기 포인터는 두 개의 그리드를 편향시킵니다. 즉, 스핀들 축 이동은 0.02mm입니다. 스핀들의 전면 엔드 커버를 열고 확인하십시오. 모든 것이 정상이며 베어링이 발견되지 않습니다. Y축을 최하단으로 이동시키면 스핀들박스 내부의 전동구조를 보실 수 있습니다. 스핀들 상자 상단에는 왼쪽에서 오른쪽으로 3개의 검정색 고무 튜브가 있습니다. 왼쪽 두 개는 스핀들 냉각 장치를 연결하는 오일 파이프입니다. 오일 파이프 조인트를 열면 오일 파이프에 오일이 흐르는 것이 보이지 않습니다. 오일 파이프를 따라가면 이 두 오일 파이프가 스핀들 냉장고의 순환 오일 파이프이고 다른 고무 파이프가 냉각수 파이프임을 알 수 있습니다.
냉장고 작동상태를 확인한 결과, 냉장고의 전원공급은 정상인 것으로 확인되었습니다. 디스플레이 패널을 자세히 관찰한 결과 냉장고의 펌프가 작동하지 않고 냉동 장치도 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 냉장고 뒷커버를 열고 냉각펌프 모터의 팬날개가 회전하지 않는지, 냉각팬도 회전하지 않는지 관찰하세요. 멀티미터를 사용하여 세 회로의 유리관 퓨즈가 모두 손상되지 않았는지 측정합니다. 드라이버를 사용하여 왼쪽 접촉기를 세게 누르면 냉각 모터가 회전하는 것을 확인합니다. 그러나 드라이버를 제거하면 접촉기 접점이 재설정되고 냉각 모터가 정지됩니다. 같은 방법으로 오른쪽 접촉기를 세게 눌러 냉장고의 냉각팬이 작동하는지 확인합니다. 압력이 멈추면 접촉기 접점이 재설정되고 냉각 팬이 작동을 멈춥니다. 위의 작업 결과 냉장고의 제어 회로에 문제가 있는 것으로 확인되었습니다. 추가 조사 결과 왼쪽 하단 모서리에 있는 제어 회로 기판에 문제가 있는 것으로 나타났습니다. 동일한 사양으로 회로기판을 교체한 후 냉장고는 정상적으로 작동하고 스핀들 냉동장치도 정상적으로 순환하였습니다.
스핀들 속도가 1000r/min일 때 30분간 공회전했는데 여전히 이상한 소음이 발생했습니다. 속도를 800r/min으로 바꾸자 소음이 커졌습니다. 종합적인 분석 결과, 스핀들 어셈블리를 분해하고, 베어링을 교체하고, 베어링을 미리-조여야 하는 것으로 나타났습니다[4].
2) 스핀들 박스의 주변 가드 플레이트와 스핀들의 주변 오일 및 가스 파이프라인과 라인을 제거합니다. 스핀들 분해에 편리한 위치에 공작기계를 정지시킨 후 비상정지 버튼을 눌러 주전원을 차단하고 스핀들 박스 및 분해에 방해가 되는 기타 주변 부속품의 칸막이 또는 실드를 분해한 후 공구를 잡고 놓을 때 오일 및 가스 배관 및 감지 스위치 위치를 표시한 후 제거하십시오. 스핀들의 후면 엔드 커버를 노출시키기 위해 공구 해제용 유압 실린더를 제거하십시오.
3) 스핀들 풀리의 벨트를 풀어줍니다. 스핀들 모터의 고정 볼트를 풀고 벨트를 풀어 풀리가 벨트에서 분리되도록 한 후 스핀들 테이퍼 구멍 단면의 잠금 나사를 풀고 스핀들 후단에 알루미늄 막대를 넣어 스핀들을 빼내면 스핀들이 분해됩니다.
3.3 스핀들 분해
스핀들 구조는 그림 1과 같습니다. 후면 커버를 제거하고 너트를 풀고 앞쪽 끝에서 푸시로드를 꺼내고 뒤쪽 끝에서 디스크 스프링을 꺼내 점검하고 청소한 후 순서대로 놓습니다.
그림 1 스핀들 구조
1축 코어 2-전면 엔드 커버 3-축 시트 4, 8-베어링 5-제1 잠금 너트 6-관통 구멍
7-디스크 스프링 9-더스트 커버 10-1차 원호 톱니 풀리 11-2차 잠금 너트
12-제2아크톱니풀리 13-너트 14-세번째 잠금너트 15-후면엔드커버 16-푸시로드
17-첫 번째 스페이서 18-두 번째 스페이서 19-당김 클로 20-볼트 풀리를 서서히 제거하고 더스트 커버를 제거합니다. 스핀들 베어링을 분해한 결과, 스핀들 전단의 복열 스러스트 레이디얼 볼 베어링 리테이너가 파손된 것으로 확인되었습니다. 이 현상은 스핀들의 결함 지점입니다. 베어링을 교체하고 미리 조여야 합니다. 분해된 부품을 등유로 청소하고 특히 설치 기준면과 스페이서 링 [5]의 끝면에 찌그러짐과 마모가 있는지 확인하십시오.
3.4 스핀들 조립
스핀들을 작업대에 고정하고 스핀들 코어 외부 표면에 윤활유를 고르게 도포합니다. 스핀들 코어 전단 외측면에 하부 스페이서를 설치합니다. 스페이서 링의 평행도는 0.002mm 이내로 제어되어야 합니다. 리테이너와 베어링 볼 사이의 틈에 그리스를 고르게 도포한 후 스핀들 코어 전단 외면에 베어링을 연이어 설치합니다. 내부 및 외부 스페이서를 설치하십시오. 내부 스페이서와 외부 스페이서의 평행도는 0.002mm 이내입니다. 베어링 조합에 따라 베어링을 계속 설치하십시오. 스핀들 전면 지지 베어링 그룹을 먼저 설치한 다음 스핀들 후면 지지 베어링 그룹을 설치합니다. 내부 링 스페이서와 잠금 너트(그림 2 참조)를 설치하고,{11}}베어링 어셈블리를 미리 조인 다음 분해 치수에 따라 잠금 너트를 설치합니다.
그림 2 전면 베어링 어셈블리에 내륜 스페이서와 잠금 너트 설치 잠금 너트를 조정한 후 그림 3과 같이 마이크로미터를 사용하여 내외 스페이서가 스핀들 중심점에서 0.01mm 내에 있는지 확인하고, 마이크로미터를 사용하여 베어링 끝면 평탄도가 0.002mm 내에 있는지 확인합니다.
그림 3 마이크로미터를 사용하여 내부 및 외부 스페이서와 베어링 끝의 평탄도를 확인합니다. 베어링에 마이크로미터를 고정하여 스핀들 자유단의 반경 방향 흔들림이 0.005mm 이내인지 확인합니다. 공차를 벗어나는 경우 잠금 너트에 있는 풀림 방지 나사를 사용하여 조정해야 합니다.- 후면 끝 지지대 베어링을 연달아 설치합니다. 먼저 냉각 순환 홈으로 슬리브 내부 표면을 깨끗이 닦고 슬리브 내부 표면에 그리스를 고르게 도포한 다음 베어링 어셈블리가 있는 스핀들 코어를 슬리브에 나사로 고정합니다. 즉 스핀들 어셈블리의 이동 및 정지 부분을 조립합니다[6].
스페이서 링과 어셈블리 잠금 너트를 순서대로 설치하고-스핀들의 후면 지지 베어링 그룹을 미리 조입니다(그림 4 참조).
그림 4 스핀들 후방 지지 베어링 그룹의 사전 조임-은 그림 5와 같습니다. 스핀들 전면 커버를 설치하고 스핀들을 V-블록에 수평으로 놓고 필러 게이지를 사용하여 간격을 0.03mm 이내로 조정합니다. 마이크로미터를 사용하여 스핀들의 방사형 흔들림이 0.002mm 이내인지 확인하고 잠금 너트를 사용하여 조정합니다. 브로칭 장치를 조립합니다. 공구 풀기용 유압 실린더를 조립하고 동기 풀리를 설치하고 스핀들 및 주변 액세서리를 설치합니다.
그림 5 스핀들 전면 커버 설치 및 조정 3.5 스핀들 테스트
스핀들 테스트는 저속에서 고속까지 점진적으로 수행해야 하며 공회전은 2시간을 초과해야 하며 고속 회전은{1}}30분을 초과해서는 안 됩니다. 공작 기계 작동 중 언제든지 베어링 온도를 점검해야 합니다. 스핀들 롤링 베어링의 온도는 최고 속도에서 70도를 초과해서는 안 됩니다. 작동 중에는 기계가 회전하는 소리에 주의해야 합니다. 정상적으로 작동하는 경우 소리는 꾸준하게 윙윙거리는 소리가 나야 합니다. 비정상적인 경우 기어 소음, 약간의 두드리는 소리, 쉰 마찰음, 금속 충돌 시 철컥거리는 소리 등 다양한 소음이 발생합니다.[7] IV. 결론 지속적인 연습과 축적을 통해 머시닝센터 스핀들을 분해 수리하여 장비 스핀들 발열, 정밀도 불량, 고소음 결함을 해결하고 스핀들 정밀도를 회복하였습니다. 이 과정에서 저는 공작기계 스핀들의 기계 구조를 숙지하고 수리, 조립 및 조정 방법을 숙지하고 풍부한 유지 관리 경험을 축적했으며 향후 장비 유지 관리를 위한 신뢰할 수 있는 기술 데이터를 제공했습니다.
