Prinsip kerja mesin pengupas tanpa pusat berskala besar-dan pengaruh koaksialitas setiap komponen terhadap kualitas pemrosesan dijelaskan. Berdasarkan struktur peralatan dan praktik produksi, metode pendeteksian dan penyesuaian koaksialitas mesin pengupas tanpa pusat skala besar-serta alat dan perlengkapan terkait diberikan.
Mesin pengupas tanpa pusat, juga dikenal sebagai mesin bubut tanpa pusat, adalah peralatan inti untuk produksi presisi baja bulat panjang dan cerah [1]. Mesin ini menggunakan alat berputar berkecepatan tinggi-untuk memotong dan mengelupas bahan permukaan batang baja ultra-panjang, yang lebih efisien dibandingkan mesin bubut biasa dalam menghilangkan kerak oksida dan lapisan karat pada permukaan baja, sehingga meningkatkan penampilan dan kualitas permukaan baja jadi. Saat ini, diameter pemrosesan mesin bubut centerless skala besar-dapat mencapai 500mm, tingkat toleransi diameter dapat mencapai IT9, nilai kekasaran permukaan Ra adalah 1,6-3,2μm, dan nilai kekasaran permukaan Ra setelah pemolesan dapat mencapai 0,8μm.
Komponen utama mesin pengupas tanpa pusat meliputi: alat penjepit, alat pemandu saluran masuk, kepala pemotong berputar, alat pemandu saluran keluar, dan troli pelepasan. Koaksialitas dari 5 komponen di atas (selanjutnya disebut sebagai "koaksialitas lima-pusat") adalah indikator presisi paling penting dari mesin pengupas tanpa pusat. Koaksialitas dari lima pusat secara langsung mempengaruhi kualitas permukaan produk; melebihi toleransi ini akan menimbulkan berbagai cacat pada permukaan benda kerja.
Mendeteksi dan mengatur koaksialitas kelima pusat tersebut cukup sulit. Tian Xiaohui[2], Chao Honggang[3], dan lainnya telah mempelajari penggunaan struktur peralatan itu sendiri sebagai patokan untuk menyesuaikan keakuratan masing-masing komponen secara terpisah, namun hanya ada sedikit diskusi tentang penyesuaian terpadu dari koaksialitas lima pusat. Metode penyesuaian koaksialitas diberikan oleh Dou Weitao dkk.[4] berlaku untuk-mesin pengupas tanpa biji berukuran kecil, namun untuk-mesin pengupas tanpa biji berukuran besar, karena ukuran dan berat komponen yang lebih besar, deteksi akurasi dan penyesuaian menjadi lebih sulit. Oleh karena itu, masih perlu mempelajari skema deteksi dan penyesuaian yang lebih dapat dioperasikan serta membuat alat dan perlengkapan yang sesuai.
Perusahaan kami memiliki dua mesin pengupas tanpa biji, yaitu mesin pengupas tanpa biji Amerika HETRAN BT16 dan mesin pengupas tanpa biji Yantai Kejie WCS300S. Ukuran produk jadi maksimum masing-masing adalah φ400mm dan φ305mm. Perusahaan kami telah mengeksplorasi dan mencoba mengatasi dampak kesalahan koaksialitas lima{6}}pusat pada kualitas produk dan metode penyesuaian koaksialitas lima-pusat pada-mesin pengupas skala besar dalam praktiknya. Berikut ini adalah perkenalan dengan menggunakan contoh mesin peeling centerless BT16.
Gambar 2 Prinsip kerja dan struktur peralatan
Berbeda dengan prinsip kerja putaran benda kerja dan pengumpanan aksial pahat pada saat mengolah batang baja bulat pada mesin bubut konvensional, pahat berputar dan benda kerja diumpankan secara aksial pada saat mesin pengupas centerless bekerja. Proses kerja singkatnya adalah alat penjepit menjepit batang dan memasukkannya ke dalam, mesin utama melakukan proses pengelupasan, alat pemandu saluran masuk dan saluran keluar menahan getaran, dan kemudian troli pelepasan menarik batang keluar [5].
Bagian pemotongan pada mesin utama BT16 adalah kepala pemotong berputar yang dipasang pada spindel berongga dengan diameter dalam 600mm (lihat Gambar 1). Spindel berongga dipasang di kotak spindel dan digerakkan oleh motor utama untuk berputar dengan kecepatan tinggi. 4 hingga 8 perkakas dipasang secara simetris pada kepala pemotong, sehingga menghasilkan efisiensi pemotongan yang tinggi.
Gambar Gambar 1 Kepala pemotong berputar
Pengumpanan aksial benda kerja diselesaikan oleh alat penjepit (lihat Gambar 2). Dua pasang rol umpan dipasang pada perangkat penjepit. Tindakan penjepitan roller digerakkan oleh silinder hidrolik dan mekanisme roda gigi. Rotasi rol digerakkan oleh motor servo, dan kecepatan pengumpanan stabil dan dapat disesuaikan.
Gambar Gambar 2: Perangkat Penjepit dan Kotak Spindel
Perangkat pemandu saluran masuk (lihat Gambar 3) terdiri dari tiga-rahang yang memusatkan diri dan dihubungkan melalui mekanisme tuas.
Gambar Gambar 3: Perangkat Panduan Saluran Masuk
Perangkat pemandu outlet (lihat Gambar 4) dipasang di dalam spindel berongga pada kotak spindel. Ini adalah perangkat penjepit yang berpusat pada empat-rahang yang saling terhubung-dengan pelat tembaga tertanam di rahangnya untuk melindungi permukaan benda kerja yang telah selesai. Karena penambahan perangkat penyesuaian mekanis untuk mengatur koaksialitas sumbunya dengan kepala pemotong yang berputar, strukturnya menjadi lebih kompleks, tetapi struktur penghubung dan fungsi yang dicapainya mirip dengan pemandu saluran masuk. Beberapa peralatan memiliki dua set perangkat pemandu saluran keluar, yang masing-masing disebut pemandu tengah dan pemandu belakang, sesuai dengan jaraknya dari kepala pemotong yang berputar, atau secara kolektif disebut sebagai pemandu tengah dan belakang.
Gambar
Gambar 4. Perangkat Panduan Keluar
Fungsi perangkat pemandu saluran masuk dan saluran keluar adalah untuk menjepit dan menopang benda kerja, memberikan panduan yang andal, menjaga kelancaran gerakan aksial, dan mencegah getaran dan putaran.
Komponen utama troli pelepasan adalah sepasang landasan berbentuk V-. Tindakan penjepitan landasan atas dan bawah dihubungkan oleh mekanisme rak dan-roda pemusatan mandiri. Benda kerja dijepit tepat sebelum meninggalkan roller pengumpan, memberikan gaya penjepit dan gaya pengumpan aksial.
Singkatnya, koaksialitas pusat lima komponen-perangkat penjepit, kepala pemotong putar, perangkat pemandu saluran masuk, perangkat pemandu saluran keluar, dan troli pelepasan-harus diuji dan disesuaikan hingga akurasi tertentu. Jika tidak, bar stock akan mengalami offset sesaat saat masuk dan keluar dari perangkat penjepit dan pemandu. Bahkan offset kecil pun akan berdampak buruk pada kualitas permukaan benda kerja.
Gambar 3. Dampak Koaksialitas Lima-Pusat yang Melebihi Toleransi terhadap Akurasi Pemesinan
Melebihi toleransi koaksialitas lima{0}}pusat akan menyebabkan cacat pada permukaan benda kerja seperti tanda getaran, langkah, eksentrisitas putaran, penyusutan ekor benda kerja, dan replikasi kesalahan.
3.1 Tanda Getaran
Tanda getar biasanya muncul di ujung depan benda kerja, seperti ditunjukkan pada Gambar 5. Sesuai dengan prinsip kerja peralatan, saat benda kerja pertama kali mulai diproses dan belum memasuki rentang penjepitan perangkat pemandu keluar, benda tersebut ditahan oleh dua pasang rol umpan dan perangkat pemandu saluran masuk pada perangkat penjepit, sedangkan kepala pemotong melakukan proses pengelupasan. Jika deviasi koaksialitas dua pasang rol umpan dan perangkat pemandu saluran masuk besar, benda kerja berada dalam keadaan posisi-berlebihan, kekakuannya berkurang, dan cenderung bengkok dan berubah bentuk. Di bawah pengaruh gaya potong, benda kerja akan bergetar, membentuk tanda getaran. Di sisi lain, selama pemosisian berlebih-, gaya penjepitan rol atas dan bawah perangkat penjepit berbeda, yang akan mempengaruhi kestabilan kecepatan umpan dan memperburuk pembentukan tanda getaran.
Gambar: Gambar 5 Muncul tanda getar pada permukaan benda kerja
3.2 Langkah
Langkah-langkah (lihat Gambar 6) umumnya muncul di kedua ujung benda kerja. Munculnya anak tangga di ujung depan benda kerja karena pada saat benda kerja diumpankan secara aksial, ketika ujung depan benda kerja mencapai posisi alat pemandu keluar atau posisi penjepit troli pelepasan, alat pemandu keluar dan troli pelepasan akan menjepit benda kerja. Jika perangkat pemandu saluran keluar dan troli pelepasan tidak koaksial dengan kepala pemotong putar, benda kerja akan mengalami perpindahan relatif radial terhadap pemotong, sehingga menghasilkan langkah pada posisi yang sesuai pada benda kerja. Jarak dari lokasi pijakan ke ujung depan benda kerja sama dengan jarak dari perangkat pemandu saluran keluar atau troli pelepasan ke pemotong.
Langkah tersebut muncul di bagian belakang benda kerja, yang terjadi saat benda kerja terlepas dari roller pengumpan dan perangkat pemandu saluran masuk. Hal ini disebabkan oleh rol pengumpan dan perangkat pemandu saluran masuk yang koaksial dengan kepala pemotong putar. Mekanismenya sama seperti ketika muncul anak tangga di ujung depan benda kerja. Jarak dari lokasi pijakan ke ujung belakang benda kerja sama dengan jarak dari rol pengumpan atau perangkat pemandu saluran masuk ke pemotong.
Gambar Gambar 6: Langkah-langkah muncul di permukaan benda kerja
3.3 Memutar Eksentrisitas
Penyebab utama eksentrisitas putaran (lihat Gambar 7) adalah penyimpangan yang besar antara perangkat pemandu saluran masuk dan pusat putaran kepala pemotong putar. Hal ini mengakibatkan bagian tengah benda kerja menjadi koaksial dengan bagian tengah kepala pemotong putar, sehingga menyebabkan eksentrisitas, dan salah satu sisi lingkar benda kerja tidak dikerjakan. Jika perangkat penjepit dan perangkat pemandu saluran masuk juga koaksial, eksentrisitasnya akan semakin diperkuat. Oleh karena itu, tanpa mempertimbangkan kesalahan kelurusan benda kerja itu sendiri, ketidaksejajaran perangkat penjepit, perangkat pemandu saluran masuk, dan kepala pemotong putar merupakan penyebab utama eksentrisitas pembubutan.
Gambar Gambar 7 Eksentrisitas Pembubutan
3.4 Penyusutan Ekor Benda Kerja
Penyusutan ekor (lihat Gambar 8) disebabkan oleh deviasi koaksialitas yang besar antara perangkat pemandu saluran keluar, troli pelepasan, dan pusat putaran kepala pemotong putar. Selama pengelupasan, benda kerja terkena aksi gabungan gaya potong radial dalam arah diameter dan gaya penjepitan perangkat pemandu saluran keluar dan troli pelepasan. Saat benda kerja diumpankan ke bagian ekor dan hendak meninggalkan pahat, keseimbangan gaya di antara ketiganya terganggu. Hanya perangkat pemandu saluran keluar dan troli pelepasan yang menerapkan gaya penjepit pada benda kerja, menyebabkan perpindahan radial dan mengakibatkan penyusutan ekor.
Gambar Gambar 8 Penyusutan Ekor
3.5 Replikasi Kesalahan
Permukaan benda kerja bergantian antara area terang dan kasar (lihat Gambar 9). Lingkaran merah pada Gambar 9 menandai debu tembaga yang berjatuhan ketika pelat tembaga pemandu saluran keluar bergeser relatif terhadap benda kerja. Munculnya debu tembaga menunjukkan bahwa permukaan benda kerja di area tersebut relatif kasar. Cacat ini disebabkan oleh cacat spiral tempa yang signifikan pada permukaan billet sebelum dikupas (lihat Gambar 10). Jarak antara area kasar yang berdekatan pada permukaan benda kerja yang dikerjakan sama dengan "pitch" spiral.
Secara teoritis, cacat ini tidak akan muncul pada permukaan benda kerja yang sudah jadi ketika lebar rahang perangkat pemandu saluran masuk lebih besar dari "pitch" spiral. Namun, bila perangkat pemandu saluran masuk dan perangkat penjepit tidak bersifat koaksial, rahang perangkat pemandu saluran masuk berada pada-satu titik kontak dengan billet. Karena billet sebenarnya diumpankan secara spiral, spiral penempaan pada permukaan billet dipantulkan pada permukaan mesin.
Gambar Gambar 9: Area terang dan kasar bergantian
Gambar Gambar 10: Penempaan spiral pada permukaan billet sebelum pemesinan
Gambar 4: Metode penyesuaian untuk koaksialitas lima{1}}pusat
Deteksi dan penyesuaian koaksialitas lima{0}}pusat harus didasarkan pada pusat kepala pemotong berputar yang dipasang pada spindel berongga sebagai referensi teoretis. Karena sumbu spindel berongga bukanlah suatu kesatuan yang kokoh, maka diperlukan batang acuan sebagai acuan penyetelan. Kesulitannya terletak pada bagaimana memilih posisi penyangga yang masuk akal dan metode penyangga untuk menempatkan batang acuan pada sumbu peralatan secara akurat. Mesin pengupas pusat-skala besar memerlukan batang uji dengan diameter dan massa yang signifikan, sehingga memerlukan presisi dan kekakuan tinggi dalam pemilihan komponen pendukung. Untuk batang uji, sangat penting untuk mengurangi massanya sekaligus menjaga kekakuannya.
Setelah beberapa kali uji coba, perusahaan kami menyelesaikan rencana penyesuaian berikut: Pertama, sesuaikan perangkat pemandu saluran masuk agar konsentris dengan kepala pemotong yang berputar. Kemudian, dukung batang uji dengan lubang silinder pada perangkat pemandu saluran masuk dan keluar, dan sesuaikan bagian tengah rol penjepit umpan dan troli pelepasan. Diagram sederhana dari metode dukungan batang uji dan prosedur pengujian untuk mesin pengupas tanpa pusat BT16 ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Metode Pendukung dan Diagram Inspeksi Mesin Inspeksi Batang
Inspeksi 1 Batang
2 Perangkat Penjepit
3-Lengan Penopang Depan
Perangkat Panduan 4 Saluran Masuk
Indikator 5-Dial
6-Kepala Pemotong
Perangkat Panduan 7-Outlet
Lengan Penopang 8 Belakang
Troli 9-Pelepasan
Selongsong penyangga depan dan belakang dipasang masing-masing pada perangkat pemandu saluran masuk dan saluran keluar. Inspeksi batang ditopang oleh kedua selongsong penyangga ini (lihat Gambar 12 dan 13) karena kedua komponen ini mempunyai kekakuan yang baik dan penyangga yang andal. Kedua selongsong penyangga digunakan sebagai referensi transisi. Menyelaraskan selongsong penyangga dengan kepala pemotong yang berputar relatif sederhana dan dapat dengan mudah mencapai akurasi tinggi. Fungsi lain dari selongsong penyangga adalah untuk menyeimbangkan persyaratan kekakuan dan kualitas pemeriksaan batang, sehingga pemeriksaan batang dapat dibuat lebih kecil dan ringan, sehingga bermanfaat untuk meningkatkan akurasi pemeriksaan dan efisiensi kerja.
Gambar 12 Batang Penopang Selongsong Penopang Depan
Gambar 13 Batang Penopang Lengan Penopang Belakang
Perusahaan kami menggunakan batangan dengan panjang 3500mm, diameter 120mm, dan kelurusan 0,7mm/panjang.
Langkah spesifik untuk menyesuaikan koaksialitas lima{0}}pusat adalah sebagai berikut:
1) Pasang selongsong penopang depan dan sejajarkan bagian tengahnya. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14, jepit selongsong penopang depan dengan perangkat pemandu saluran masuk. Gunakan indikator dial untuk memeriksa koaksialitas antara bagian tengah selongsong penopang depan dan bagian tengah kepala pemotong yang berputar: Basis indikator dial magnetik dipasang ke kepala pemotong yang berputar, dan kepala indikator dial mengukur lubang bagian dalam selongsong penopang depan. Indikator dial berputar 360 derajat dengan kepala pemotong berputar. Berdasarkan pembacaan dial indikator, tentukan kesalahan koaksialitas dan arahnya. Sesuaikan ketebalan shim di bawah ketiga gripper perangkat pemandu depan untuk memastikan bagian tengah selongsong penopang depan sejajar dengan kepala pemotong yang berputar. Setelah penyetelan, perangkat pemandu saluran masuk harus tetap terjepit.
Gambar
Gambar 14 Memeriksa keselarasan selongsong penyangga depan dan kepala pemotong
2) Pasang selongsong penopang belakang pada lubang silinder perangkat pemandu saluran keluar. Karena perangkat pemandu saluran keluar dan spindel kepala pemotong yang berputar dipasang bersama dalam kotak spindel (struktur ditunjukkan pada Gambar 15), ujung kirinya ditopang oleh kepala pemotong yang berputar, dan ujung kanannya ditopang oleh penutup ujung. Oleh karena itu, struktur kotak spindel menentukan bahwa lubang silinder perangkat pemandu saluran keluar adalah koaksial dengan kepala pemotong yang berputar, sehingga selongsong penopang belakang dapat langsung dipasang sebagai komponen penopang tanpa penyesuaian.
Gambar
Gambar 15 Diagram skema struktur kotak spindel
1-Kepala pemotong 2-Perangkat pemandu stopkontak 3-Penutup ujung 4-Selongsong penopang belakang
3) Masukkan batang uji ke dalam lubang selongsong penyangga depan dan belakang. Kedua ujungnya masing-masing berada dalam jangkauan penjepitan perangkat pengumpan dan troli pelepasan. Pada saat ini, koaksialitas batang uji dan kepala pemotong bergantung pada ketepatan pembuatan peralatan itu sendiri dan keakuratan penyelarasan selongsong penyangga depan.
4) Periksa koaksialitas antara bagian tengah alat pengumpan dan batang uji. 5) Periksa jarak G dan H antara batang uji dan rol penjepit atas dan bawah menggunakan blok pengukur (lihat Gambar 11). Sesuaikan ketebalan shim di bawah dasar alat penjepit agar nilai G dan H sama. Pada titik ini, bagian tengah rol penjepit atas dan bawah sejajar dengan batang uji.
6) Periksa keselarasan antara bagian tengah troli pelepasan dan batang uji. Cara pemeriksaan dan penyetelannya mirip dengan langkah 4: sesuaikan ketebalan shim di bawah bantalan gripper sesuai dengan nilai terukur E dan F (lihat Gambar 11).
7) Perangkat pemandu outlet memiliki perangkat penyesuaian mekanis yang dapat secara langsung mengatur koaksialitas dengan bilah uji.
Catatan: Selama proses pengujian dan penyetelan, perangkat pemandu saluran masuk harus tetap dijepit, menjepit selongsong penyangga depan sampai semua pekerjaan selesai; rol penjepit atas dan bawah serta landasan troli berbentuk V-tidak boleh menyentuh batang uji, hanya mendekatinya untuk memudahkan pengukuran jarak ke batang uji, guna menjaga keakuratan batang uji. Persyaratan akurasi untuk selongsong penopang depan dan belakang adalah: jarak bebas 0,10 mm antara lubang dalam selongsong penopang depan dan batang uji, dan koaksialitas 0,05 mm antara lubang dalam dan lingkaran luar. Jarak bebas antara lubang dalam selongsong penopang belakang dan batang uji adalah 0,10 mm, koaksialitas antara lubang dalam dan lingkaran luar adalah 0,05 mm, dan jarak bebas antara lingkaran luar dan lubang silinder perangkat pemandu saluran keluar adalah 0,15 mm.
Gambar 5 Kesimpulan
Prinsip penyesuaiannya adalah dengan menggunakan bagian tengah kepala pemotong yang berputar sebagai referensi untuk menyetel koaksialitas lima{0}}pusat, dan menggunakan bilah uji untuk pengujian. Kekakuan posisi penyangga batang uji harus baik. Batang uji ditopang oleh selongsong penopang, yang berfungsi sebagai acuan transisi, dan disetel agar koaksial dengan kepala pemotong. Fungsi lain dari selongsong penyangga adalah untuk mengurangi berat batang uji, meningkatkan akurasi pengujian, dan meningkatkan efisiensi penyesuaian. Menyesuaikan koaksialitas lima-pusat mesin pengupas menggunakan metode di atas akan mencapai hasil yang memuaskan, dan kualitas pemrosesan produk meningkat secara signifikan.
