Перейти к содержанию
ШВЕD

Нужно мнение (наброски шпинделя)

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Привет.

Обдумываю конструкцию шпинделя под цангу ER50. Шпиндель полый. Зажимаем стекло/керамику диаметром до ф34 включительно под тонкую шлифовку с микронной точностью.

Силы "резания" маленькие, материал хрупкий, поэтому сила зажима должна быть небольшой.

Основная хотелка = придумать автоматический зажим/разжим заготовки.

// сразу оговорюсь: есть ограничения на габарит, поэтому цанги ER. также очень не хочется в шпиндель пихать тяговую трубу, поэтому прочие цанги не рассматриваются пока что...

 

С ходу пришла в голову такая редакция:

- точим гайку ER50 с удлиненной на 10 мм юбкой, в которой фрезеруем 6 пазов. получается 6-зубчатый венец.

- на корпусе шпинделя размещаем 6 шпонок. материал корпуса - литой серый чугун (стенка 5...8 мм).

- собираем муфту, состоящую из подвижной тяги (сталь45, 40Х итд, толщина стенки 3 мм) и ответного венца.

 

Принцип работы простой:

- шпиндель паркуется в нужном месте (по энкодеру)

- пневмой или механикой двигаем муфту в сторону гайки

- после зацепления гайка соединилась с неподвижным корпусом 

- вращаем другой конец шпинделя (не приводом, естественно, а чем-то высокомоментным; возможно червяком...)

- гайка открутилась.

 

01.thumb.jpg.6ea5610f36602b7f1beaf6cd5a3ff0a7.jpg02.thumb.jpg.97259fe17f2d05017892156ebd9b3cd0.jpg03.thumb.jpg.288cb9898e22ba7bc469bd72e774707f.jpg04.thumb.jpg.09a491897f8eba1d215080d5d9877fcc.jpg05.thumb.jpg.c6f43d578bf8df8986bb751318456d44.jpg06.thumb.jpg.df779c4494fb173486970e0cd22a1650.jpg07.thumb.jpg.66c7d60f7c5ec5f58b28205fbde6d307.jpg

 

Поскольку речь о высокоточном шлифовании, то соосность корпуса и шпинделя критически важны.

Внимание, вопросы:

(1) Вообще стоит ли вообще всерьез рассматривать подобную конструкцию?

(2) Можно ли считать, что при откручивании/закручивании торсионные нагрузки на шпинделе и корпусе будут упругими деформациями? // которыми очень хотелось бы пренебречь.. без потери точности :))

Меня несколько смущает деформация корпуса от крутящего момента. А также всякие торсионные дела на шпинделе и корпусе....// Что-то я перестал доверять цифрам стресс-анализа в инвенторе... Быстрый стресс-анализ корпуса шпинделя показал деформацию в пределах 0.1 мм по одной из осей, когда задний торец чугунного корпуса зафиксирован, а к переднему приложен крутящий момент всего в 100Нм.... Что-то больно большая деформация, кажется...

 

Хотелось бы услышать конструктивные мнения коллег....

Изменено пользователем ШВЕD

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

момент в 100 нм не такой и детский.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

фактический зажим будет слабее... это я тесты прогнал на круглом числе просто...

// на фрезере шпиндель с ER20 / 25. там инструмент с хвостовиком 8-10 мм затягиваю 2 короткими ключами от руки совсем без фанатизма. за 5 лет всего пару раз вытягивало фрезы (6 мм). в случае с керамикой можно сильно слабее.... поэтому до 100Нм не дойдет точно.

 

в любом случае, вопрос актуальный - можно ли откручиваться, упираясь в чугунный корпус, без риска конечных деформаций ?????

Изменено пользователем ШВЕD

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А ваш шпиндель в каких опорах будет вращаться, А то железке может и пофиг, а опорам ....

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
9 часов назад, ШВЕD сказал:

Быстрый стресс-анализ корпуса шпинделя показал деформацию в пределах 0.1 мм по одной из осей, когда задний торец чугунного корпуса зафиксирован, а к переднему приложен крутящий момент всего в 100Нм.... Что-то больно большая деформация, кажется...

А какого вида деформация? Скручивания - сомнительно, тем более за пределом упругой, а линейной взяться не откуда

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Задний торец зафиксирован. Передний крутим 100Нм вокруг продольной оси Х. И почему-то распирает элипсом торец!

Раньше инвентором все считал, но некоторе время назад он у меня начал какую-то хрень эпизодически выдавать, поэтому доверия к нему уже нет....

Поэтому хочу подключить коллективный разум :)

stress.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
37 минут назад, ШВЕD сказал:

И почему-то распирает элипсом торец!

Так если точек приложения силы мало, обечайка тонкая, есть рычаг, будет деформация подобно Вами показанной. Если одну точку взять, ещё и на бок поведёт.

От шпонок можно избавиться, если на подвижной муфте сделать выступы с двух сторон, вторые в зацеплении с корпусом.

Изменено пользователем Исаев Михаил

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

по идее, тут не 1 точка зацепления, а вся поверхность должна вращаться. по крайней мере, в настройках нету возможности выбора отдельных точек. следовательно, должна приниматься вся плоскость.

то, что на картинке стрелка нарисована в одном месте, конечно, может смутить. но, как описал выше, точечного выбора нет.

выступы на внутреннем радиусе муфты очень нетехнологичны в изготовлении, поэтому съемные шпонки и отверстия.

 

что касается конструкции, то вы считаете ее, в целом, годной и готовы были бы двигаться в этом направлении?

Изменено пользователем ШВЕD

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Только что, ШВЕD сказал:

выступы на внутреннем радиусе муфты очень нетехнологичны в изготовлении, поэтому съемные шпонки и отверстия.

Зачем выступы на внутреннем радиусе? На муфте, входящей в зацепление с гайкой, сделать выступы подобные показанным, с двух сторон (торцевые), на корпусе ответные. Толщину стенки муфты и обечайки корпуса взять побольше (в разумных пределах).

При моделировании попробуйте "закрепить" торец корпуса, радиальные деформации должны исчезнуть.

5 минут назад, ШВЕD сказал:

что касается конструкции, то вы считаете ее, в целом, годной и готовы были бы двигаться в этом направлении?

В целом, вполне годная конструкция, по моему мнению.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
12 минут назад, ШВЕD сказал:

что касается конструкции, то вы считаете ее, в целом, годной и готовы были бы двигаться в этом направлении?

Может быть сама заготовка в цанге будет деформироваться? В оптике применяют блокирование заготовок, клеят их на державки или планшайбы, которые уже фиксируют на шпинделе. Но там отклонения на порядок-два меньше микрона – сотни и десятки нанометров.

При шлифовке, наверное, будет абразив и СОЖ? Надо бы как-то от абразива защитить внутренние поверхности цанги и гайки.

Если замыкание геометрическое, то надо еще температуру стабилизировать, а то эти две сотки деформаций, поди, и от нагрева подшипников произойти могут.

Для упругости деформаций надо туда коэффициент запаса по пределу текучести побольше заложить. А то шпиндель сам себе голову свернет.

Не знаю форму и допуски заготовки, но если это диск, а не стержень, то цанга может ему края покрошить. При 100-то Нм на гайке цанги.

1 час назад, ШВЕD сказал:

И почему-то распирает элипсом торец!

Это же вдоль Z только картинка. У вас выходит, что координата Z для верхних и нижних частей мало изменяется при вращении, чем дальше по окружности от оси Z, тем направление смещения ближе к движению параллельно оси Z, поэтому они краснее. Это не эллипс, а обычное вращение. Не помню, можно ли в Инвенторе посмотреть абсолютное смещение? Там красным будет вся обойма, а если сделать картинку про Y Displacement, то цвета на обойме поменяются на противоположные.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
5 минут назад, Шум сказал:

Это не эллипс, а обычное вращение.

Эллипс, радиальная деформация из-за преобразования тангенциальных сил в радиальные на рычаге шпонок, Если точек приложения силы взять больше, появится многолепестковая "ромашка", если не ошибаюсь.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

заготовки -  цилиндры/трубки до ф34. вода в качестве СОЖ. обильная подача СОЖ как снаружи, так и внутрь шпинделя (вымыв абразива из цанги + охлаждение шпинделя и подшипников).

очень хочется сделать автосмену сырых заготовок, чтоб не связываться с адаптерами к каждой заготовке.

 

PS. в крайнем случае, рассматривается вариант с изготовлением оправок (ER цанга, гайка, конусный корпус + какой-то хитрый полый хвостовик), которые можно было бы автоматически крепить к шпинделю. но способ крепления - вопрос открытый :( 

Изменено пользователем ШВЕD

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Если частота вращения шпинделя не меньше 150 об/мин, то можно применить несложный центробежный привод цанги. Цанга будет автоматически зажимать деталь при врашении и разжиматься (под действием пружин) после остановки вращения.

Если же частота вращения шпинделя очень мала, то можно применить пневматический, гидравлический, электромеханический или электромагнитный привод перемещения цанги (в этих трёх случаях в привод может понадобиться включить тарированную пружину для обеспечения точности усилия зажима)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
15.04.2019 в 01:48, ШВЕD сказал:

Силы "резания" маленькие, материал хрупкий, поэтому сила зажима должна быть небольшой.

Поэтому ИМХО ER цанги применять не стоит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Александр, почему?

Цанга же достаточно равномерно обхватывает заготовку, поэтому зажим должен быть плотнее, чем при, скажем, 3-точечном зажиме в обычном токарном патроне при прочих равных....

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
21 минуту назад, ШВЕD сказал:

Цанга же достаточно равномерно обхватывает заготовку, поэтому зажим должен быть плотнее, чем при, скажем, 3-точечном зажиме в обычном токарном патроне при прочих равных....

У цанг типа ER маленький угол конуса, что хорошо для силового зажима. Сложно будет контролировать усилие зажима хрупких деталей. Цанга естественно нужна,  но ИМХО с бОльшим углом.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.