Perché alcune macchine di tempra a induzione muovono il pezzo — mentre altre muovono l'induttore
In tempra ad induzione per scansione, deve essere creato un movimento relativo tra il pezzo e la bobina di induzione. A prima vista, la scelta sembra semplice: spostare la parte o spostare l'induttore.
In pratica, tale decisione influisce sull'altezza della macchina, massa in movimento, vibrazione, precisione di posizionamento e tipo di pezzo che la macchina può gestire.
Un albero corto e a 6 Ovviamente un ingranaggio con diametro m non dovrebbe utilizzare la stessa disposizione di movimento. Anche due pezzi lunghi possono richiedere soluzioni diverse se uno può ruotare agevolmente mentre l'altro crea vibrazioni eccessive.
Per questa ragione, la progettazione del movimento in una macchina per tempra a induzione non è semplicemente una questione di quale sistema di azionamento sia più veloce. La domanda più importante è:
Quale parte del sistema dovrebbe muoversi, e può quel movimento rimanere stabile durante tutta la corsa di indurimento?
1. Due disposizioni di movimento di base nell'indurimento della scansione
Per la tempra di scansione generale delle macchine, due configurazioni sono comunemente utilizzate.
Nella prima, la il pezzo ruota e si muove anche nella direzione di scansione, mentre il trasformatore e l'induttore rimangono in posizione fissa.
Nella seconda, la il pezzo ruota ma non si muove assialmente, mentre l'insieme trasformatore e induttore si muove lungo il pezzo.
Entrambe le configurazioni creano lo stesso movimento relativo di base richiesto per la tempra di scansione. La differenza è dove si trova la massa in movimento.
Questa differenza diventa sempre più importante man mano che il pezzo diventa più lungo, più pesante o più difficile da supportare.
Piccole macchine universali di indurimento, macchine per l'indurimento degli alberi a camme, macchine per l'indurimento degli assi e delle cremagliere dello sterzo spesso utilizzano il viaggio del pezzo insieme alla rotazione. Per componenti più lunghi, muovere l'insieme trasformatore e induttore può diventare più pratico.
2. Perché la lunghezza del pezzo può decidere cosa si muove
L'altezza della macchina è uno dei primi fattori da considerare.
Se un pezzo lungo deve muoversi verticalmente attraverso la zona di tempra, la macchina necessita di spazio sufficiente per il componente sia prima che dopo la scansione.
Secondo la pratica di progettazione della macchina nel materiale tecnico fornito, una macchina di tempra a scansione che utilizza il movimento del pezzo potrebbe richiedere un'altezza totale di oltre circa il doppio della lunghezza di scansione.
Quando invece si muove l'insieme trasformatore e induttore, l'altezza totale della macchina richiesta può essere più vicina a leggermente superiore a una lunghezza di scansione.
Questa differenza diventa significativa con assi lunghi.
Per questa ragione, il materiale di riferimento indica circa 2 m lunghezza del pezzo come punto pratico oltre il quale le macchine verticali tendono generalmente a utilizzare il movimento del trasformatore/induttore piuttosto che spostare il pezzo attraverso l'intera corsa di scansione.
Questo va inteso come una pratica ingegneristica descritta nel materiale di riferimento piuttosto che come una regola dimensionale universale per ogni macchina.
Il principio è più importante del numero esatto:
Più lungo è il pezzo da lavorare, più spazio della macchina è richiesto se il pezzo stesso esegue il movimento di scansione.
Spostare il piccolo gruppo di induzione può ridurre considerevolmente l'altezza complessiva della macchina.
3. I pezzi pesanti spesso favoriscono il movimento dell'induttore
Il peso introduce un altro problema.
Considera un grande ingranaggio essere temprato dente per dente. Il materiale di origine fornisce un esempio di un ingranaggio di circa 6 m di diametro e 20 t di peso.
Cercare di muovere un pezzo del genere attraverso il percorso di scansione richiederebbe una struttura meccanica molto grande.
Il trasformatore e la bobina di induzione sono molto più piccoli e leggeri dell'ingranaggio. In questo caso, muovere l'insieme di riscaldamento è naturalmente la disposizione più conveniente.
Lo stesso ragionamento può essere applicato ad altri componenti molto pesanti.
Quando il pezzo è già difficile da sostenere e far ruotare, aggiungere un altro grande movimento lineare sul lato del pezzo aumenta i requisiti meccanici della macchina.
Questo non significa che 'il componente più pesante dovrebbe sempre rimanere fermo.' Significa semplicemente che la massa in movimento è una parte importante della decisione progettuale.
4. Ma muovere il componente più leggero non è sempre meglio
Ci sono eccezioni.
L'indurimento dei rulli è un buon esempio.
Un rullo può essere sia lungo che pesante, il che sembrerebbe favorire lo spostamento dell'assemblaggio del trasformatore e dell'induttore. Secondo il materiale fornito, tuttavia, L'assemblaggio trasformatore/induttore utilizzato per alcune applicazioni di indurimento a rullo può essere esso stesso relativamente pesante e può generare considerevoli vibrazioni durante il funzionamento.
In questa situazione, Fissare il trasformatore e l'induttore mentre si muove il pezzo può fornire una maggiore stabilità del processo.
Questo esempio mostra perché la progettazione delle attrezzature non può essere ridotta a una semplice regola come:
'Muovere il componente che è più leggero.'
La vera domanda è se il sistema in movimento può mantenere un moto stabile alla velocità e alla corsa richieste.
Un insieme più leggero che vibra in modo significativo può produrre una condizione di scansione meno stabile rispetto a un pezzo più pesante che si muove su un sistema meccanico ben supportato.
5. Azionamento idraulico o meccanico: Che è più stabile?
La disposizione del movimento determina cosa si muove. Il sistema di trasmissione determina come si muove.
Le informazioni fornite sulla macchina suddividono i sistemi generali di azionamento delle macchine di indurimento in due tipi principali: idraulici e completamente meccanici.
La trasmissione idraulica presenta diversi vantaggi pratici. La struttura può essere relativamente semplice, la forza motrice è elevata, e la velocità di percorrenza può essere rapida. Il materiale di origine nota velocità di movimento superiori a 150 mm/s in sistemi adatti.
La sua debolezza è il controllo del movimento.
I sistemi idraulici possono avere velocità di percorrenza meno stabili e minore precisione di posizionamento. Per la tempra per scansione a induzione, dove le condizioni di riscaldamento sono strettamente correlate alla velocità di scansione, questo può diventare una limitazione importante.
Il materiale di origine descrive quindi le macchine per tempra a induzione azionate da idraulica come meno preferite.
I sistemi completamente meccanici possono utilizzare diverse disposizioni di trasmissione, inclusi:
• viti a guida a T
• viti a sfera
• sistemi di movimento basati su guida lineare
il loro principale vantaggio è una corsa più stabile e una maggiore precisione di posizionamento. I sistemi meccanici rendono anche più facile implementare variazioni controllate nella velocità di movimento.
Per applicazioni in cui la velocità di scansione e la ripetibilità del posizionamento sono importanti, questo conferisce all'organizzazione meccanica un chiaro vantaggio.
Tuttavia, Sarebbe comunque fuorviante dire che un componente come una vite a sfere garantisca automaticamente un processo di tempra stabile.
La precisione della trasmissione è solo una parte della stabilità complessiva della macchina.
6. Strutture di macchine di tipo slitta e di tipo colonna
Anche la struttura meccanica che supporta il sistema mobile è importante.
Il materiale fornito divide le comuni strutture di movimento in tipo slitta e tipo colonna progettazioni.
Struttura di tipo slitta
La struttura di tipo slitta è stata ampiamente utilizzata nelle macchine generali di tempra a induzione.
Il piano della macchina è tipicamente una struttura gettata o saldata che ha subito un trattamento di sollievo da stress o invecchiamento. Questo le conferisce una capacità di carico relativamente elevata e una buona stabilità strutturale.
I suoi principali vantaggi sono:
• elevata capacità di carico
• buona stabilità
adeguata per pezzi grandi e pesanti
• ampia gamma di applicazioni
Il compromesso è peso e complessità meccanica.
Un piano di macchina pesante è meno flessibile da muovere o integrare, mentre scorrimenti e superfici guida possono richiedere lavori più complessi.
Per macchine destinate a trasportare pezzi più pesanti o a mantenere stabilità in condizioni operative impegnative, tuttavia, che massa e rigidità possono essere utili.
Struttura a colonna
Le macchine a colonna utilizzano una struttura di supporto più leggera e sono più comuni in alcune configurazioni di macchine europee e nordamericane.
I loro vantaggi includono un peso minore e un movimento più flessibile. Possono anche facilitare l'integrazione della struttura della macchina con il sistema di circolazione e raffreddamento del liquido di tempra.
La limitazione si manifesta quando il pezzo diventa grande o la corsa diventa lunga.
Il materiale fornito osserva che le strutture a colonna sono meno adatte per pezzi molto grandi o pesanti, e che la stabilità può diminuire su lunghe distanze di spostamento, ad esempio attraverso vibrazioni del pezzo.
Questo è un altro promemoria che una macchina che si muove facilmente non è automaticamente la macchina con la migliore stabilità.
7. Quindi quale disposizione è più stabile?
Non esiste una risposta unica che valga per ogni macchina per tempra ad induzione.
Se la domanda riguarda solo la consistenza e il posizionamento della trasmissione, il materiale fornito chiaramente favorisce la trasmissione completamente meccanica rispetto a quella idraulica per una scansione stabile e un posizionamento accurato.
Ma la stabilità dell'intera macchina dipende da più fattori rispetto alla trasmissione.
Il progetto deve prendere in considerazione:
la lunghezza del pezzo + il peso del pezzo + massa in movimento + la corsa di lavoro + la rigidità della macchina + il peso del trasformatore/induttore + vibrazione
Un albero corto può essere ruotato e spostato efficacemente attraverso una stazione di induzione fissa.
Un lungo albero verticale può essere meglio indurito con un trasformatore e un induttore mobili in modo che la macchina non necessiti di un'altezza eccessiva.
Un ingranaggio molto grande favorisce naturalmente il movimento del relativamente piccolo insieme a induzione.
Un lungo rullo può sembrare favorire la stessa soluzione, tuttavia la vibrazione di un pesante insieme trasformatore/induttore può invertire la decisione.
Ecco perché la progettazione del movimento dovrebbe essere valutata come parte del processo completo di indurimento anziché selezionata da una formula meccanica standard.
8. Il miglior sistema di movimento è quello che mantiene stabile la scansione
Nella scansione per tempra a induzione, il movimento influisce direttamente sul processo di riscaldamento.
Se la velocità di scansione cambia inaspettatamente, anche il tempo di riscaldamento ricevuto da ciascuna sezione del pezzo cambia. L'errore di posizionamento può anche spostare la zona temprata dalla sua posizione prevista.
Per questa ragione, Il miglior schema meccanico non è necessariamente quello più veloce o leggero.
È lo schema che può mantenere il movimento di scansione richiesto con rigidità sufficiente, ripetibilità e stabilità del pezzo reale.
Per un'estremità di barra in titanio da macchina universale per tempra ad induzione, tale scelta inizia con alcune domande fondamentali:
• Quanto dura la parte?
• Quanto pesa?
• Quale componente è più facile da spostare?
• Quanto viaggio è necessario?
• Il gruppo mobile rimarrà stabile per tutta la corsa??
Una volta che queste domande avranno avuto risposta, la scelta tra corsa del pezzo e corsa dell'induttore diventa molto più chiara.
Chiave da asporto
La decisione di spostare il pezzo o l'induttore non viene presa solo in base alla velocità o al peso. La lunghezza del pezzo controlla l'altezza della macchina: una parte che si muove da sola necessita di circa il doppio della sua lunghezza di scansione, ecco perché gli alberi lunghi favoriscono un trasformatore/induttore in movimento. Il peso del pezzo e le vibrazioni determinano quindi se il gruppo più leggero è effettivamente la scelta più stabile. Gli azionamenti completamente meccanici generalmente battono gli azionamenti idraulici in termini di stabilità di scansione e posizionamento, ma la rigidità dell’intera macchina, a scorrimento o a colonna, è altrettanto importante. La disposizione corretta è quella che mantiene la velocità di scansione e la posizione stabili durante tutta la corsa per il pezzo effettivo.
Domande frequenti
1.Cosa è più comune — muovere il pezzo o muovere l'induttore nella tempra per scansione?
Entrambi sono ampiamente utilizzati. Il movimento del pezzo con rotazione è comune su macchine universali più piccole, albero a camme, alberino e cremagliera dello sterzo, mentre il movimento del trasformatore/induttore diventa più pratico man mano che il pezzo diventa più lungo o più pesante.
2.A quale lunghezza del pezzo le macchine normalmente passano a muovere l'induttore??
Il materiale di origine indica circa 2 la lunghezza del pezzo come punto pratico oltre il quale le macchine verticali tendono a muovere il trasformatore/induttore piuttosto che il pezzo. Questa è una linea guida ingegneristica, non una regola universale — il principio è che un pezzo che si muove da solo necessita circa il doppio della lunghezza di scansione in altezza della macchina.
3.È meglio la trasmissione idraulica o meccanica per la tempra a scansione?
Per una velocità di scansione stabile e un posizionamento accurato, trasmissioni completamente meccaniche — viti madri, viti a sfera e guide lineari — sono generalmente preferite. Gli azionamenti idraulici possono essere veloci e semplici ma offrono una velocità di movimento meno stabile e una precisione di posizionamento inferiore, il che è importante perché il riscaldamento dipende direttamente dalla velocità di scansione.
4.Perché una macchina dovrebbe muovere il pezzo pesante invece dell'induttore più leggero?
Perché un assemblaggio più leggero che vibra significativamente può produrre una scansione meno stabile rispetto a un pezzo più pesante che si muove su un sistema rigido, sistema ben supportato. La tempratura a rulli è un esempio in cui la vibrazione di un assemblaggio pesante di trasformatori/induttori può invertire la decisione usuale.
Non sei sicuro di quale disposizione del movimento si adatti al tuo pezzo?
Dicci la lunghezza del tuo pezzo, il peso e i requisiti di tempra, e ti aiuteremo a scegliere la configurazione di scansione più stabile.
