Главная » Статьи » Дефекты и способы устранения их у шпинделя

Дефекты и способы устранения их у шпинделя

Все проблемы в работе со шпинделем, неисправности, дефекта, а так же, ситуации, похожие на них, можно разделить на три категории.

  1. Проблемы с механической частью
  2. Проблемы с электрической частью
  3. Проблемы с управлением

Проблемы с механической частью

Проблемы с механической частью, как правило связаны с

  • Подшипниками и
  • Повреждением цангового зажима (резьбы и конуса)

Проблемы с подшипниками.

Симптомами проблем с подшипниками являются повышенная шумность, повышенная вибрация, ощутимый нагрев всего шпинделя или только частей, близких к подшипниковым блокам.

Шум у шпинделя, в случае выхода подшипников из строя, будет резким. Как правило это вой, или визг (на высоких оборотах), реже – хруст. Стоит сказать, что если шпиндель начал «подвывать», это вовсе не означает серьезной поломки. Это могут быть резонансы в подшипниках и сепараторе. Можно просто чуть изменить обороты чтобы избавиться от шума. Бывает, что за время эксплуатации смазка в подшипниках теряет свои свойства. Это возможно, если был допущен некритичный перегрев подшипников из-за недостаточного охлаждения или высокой температуры окружающего воздуха (в случае сильного перегрева смазка может испариться полностью). Так же возможно, что в смазку может попасть пыль. Несмотря на то, что подшипниковые блоки герметичны, возможны случаи, когда герметичность бывает нарушена. Например, после некорректной сборки-разборки шпинделя.

Если вы столкнулись с ситуацией, когда шпиндель стал издавать посторонние звуки, но при этом вибрации не наблюдается, сделайте следующее:

  • Снимите шпиндель со станка
  • Вращайте вал рукой
  • Определите есть ли посторонний шум при вращении

Если постороннего шума нет, проверьте, не меняли ли вы преобразователь частоты или его настройки.

Если преобразователь и настройки те же самые, что и при нормальной работе шпинделя, то, возможно, стоит добавить смазку в подшипники. Для этого разберите шпиндель и, не снимая подшипниковые блоки, нанесите на подшипники немного смазки. В качестве популярной альтернативы специализированным смазкам подойдет Castrol LMX. После чего соберите шпиндель, установите его на станок и запустите в холостом режиме на скорости 3000 — 5000 об/мин.

Если шум исчез, оставьте шпиндель в этом режиме на два часа, чтобы смазка распределилась в подшипниках.

Если вы слышите явный посторонний шум при вращении вала рукой или  хруст еще при работе шпинделя на станке, особенно, если он проявляется уже на низких оборотах, то это явный сигнал выхода подшипников из строя. В таком случае немедленно прекратите эксплуатацию шпинделя, чтобы исключить риск перегрева и оплавления либо заклинивания подшипников, что сильно усложнит ремонт или сделает его невозможным.

Со шпинделем нужно обращаться исключительно бережно, предохранять его от перегрева, ударов и, особенно, падений. Неосторожное и халатное обращение со шпинделем при установке на станок, особенно, если он тяжелый, может легко привести к тяжелой поломке. Например, когда тяжелый шпиндель с силой «воткнут» валом в стол, что с высокой вероятностью повредит подшипники. Даже при переноске нескольких шпинделей в одной коробке или ящике их нужно закрепить, чтобы не допустить соударений.

Нарушить центровку подшипников несложно. Достаточно нанести удар по валу или корпусу шпинделя, и проблемы гарантированы.

Проблемы c цанговым зажимом

Наиболее частые проблемы, имеющие причину в цанговом зажиме – повреждение резьбы или конуса. Несмотря на то, что по всем нормам вал изготовлен из закаленного металла, повреждение резьбы на нем не такая уж редкая вещь.

Особенно обидно то, что при полностью рабочем шпинделе, который, скорее всего, стоил немалых денег, повреждение резьбы делает его абсолютно непригодным к использованию. В связи с этим отношение к этой его части должно быть аккуратным.

Есть две наиболее часто встречающиеся причины повреждения резьбы на валу шпинделя.

1. Повреждение вследствие удара.

Нередки случаи, когда закрепленный на станке шпиндель, с которого снята гайка, начинают перемещать с помощью приводов станка. В этом случае велик риск повредить резьбу об оснастку, т.к. операторы станка не всегда заботятся о том, чтобы поднять ось Z на необходимую безопасную высоту.

Та же опасность присутствует при обращении с незакрепленным шпинделем. Неаккуратный перенос шпинделя со снятой гайкой увеличивает риск повреждения резьбы даже при небольшом но неудачном ударе.

2. Чрезмерное усилие, приложенное при затягивании гайки

Маловероятное повреждение, если принимать во внимание то, что конструкция шпинделя предусматривает усилие, которое может развить человек при затягивании гайки. Однако, нередки случаи, когда недобросовестный производитель изготавливает вал из металла низкого качества. В этом случае сорвать резьбу не представляется трудной задачей.

В любом случае, оператор должен быть предупрежден относительно обоих опасностей и учитывать их в своей работе именно в силу того, что даже малое повреждение резьбы на валу шпинделя практически гарантировано выводит его из строя.

В некоторых случаях эта проблема может быть решена заменой ротора, однако, это не всегда, точнее, почти никогда невозможно сделать в краткие сроки – такую запчасть редко кто держит на складе. К тому же, вопрос осложняется наличием специалиста, способного корректно выполнить сборку-разборку шпинделя.

2. Сломаный инструмент

Нередки случаи когда инструмент ломается таким образом, что осколки заклинивают гайку с цангой, и тогда отвернуть ее не представляется возможным. Единственным способ позволяющий хоть в какой-то мере спасти шпиндель, очень аккуратно распилить  гайку поперек, стараясь максимально сохранить витки резьбы на валу. Даже с такими повреждениями резьбы, шпиндель сможет еще долго послужить.

Повреждение конуса

Этот вид проблем, как правило, относится к заводскому браку или к негодным условиям хранения. Главным врагом целостности внутренней поверхности конуса является банальная ржавчина.

Образование раковин на поверхности, которая должна быть идеальной, приводит к тому, что теряется точность установки цанги и биение инструмента может оказаться недопустимым для выполнения тонких работ.

Это иногда можно исправить, осуществив проточку конуса, но не всегда операция результативна.

Если вы не используете шпиндель долгое время, пожалуйста, позаботьтесь о его консервации. Нанесите смазку на поверхности, которые могут подвергнуться коррозии и обеспечьте необходимые условия хранения.

Еще одна возможная причина повышенной вибрации и возникновения постороннего шума при работе шпинделя

Если шпиндель стал шуметь, потерялась точность обработки и появилась вибрация, есть шанс обойтись малой кровью. Возможно, проблемы не с подшипниками. Чтобы это проверить, снимите со шпинделя гайку и цангу и запустите его на холостом ходу плавно повышая обороты.

Если шумы и вибрации исчезли, причина ясна – нарушен баланс при вращении. Либо проблема с гайкой, либо неотбалансирован инструмент. Если гайку не меняли и вибрация появилась внезапно, проверьте нет ли на лицевой стороне гайки следов трения, а так же в целом нет ли на ней механических повреждений.

Помните что при использовании однозубых фрез или граверов или другого несимметричного инструмента, биения и шум будут присутствовать в любом случае. Если это возможно, старайтесь уменьшить обороты

Также в гайке может быть всякий мусор. Регулярно продувайте гайки и цанги перед  установкой на шпиндель

Проблемы с электрической частью

Раздел общий для всех электромоторов. Наиболее частое повреждение, после которого шпиндель выходит из строя – пробой обмоток. Симптомами его являются:

  • Ошибка «защита по току» на частотнике при попытке запустить шпиндель
  • Ошибка «замыкание» на частотника при попытке запустить шпиндель
  • Внезапный и непредсказуемый останов шпинделя во время работы, иногда после длительного рабочего цикла
  • Ошибка «обрыв или неисправность выходной фазы»

В подавляющем большинстве случаев поломка не поддается восстановлению и не позволяет работать со шпинделем в нормальном режиме.

Причиной поломки может быть заводской брак, когда на обмотки нанесен лак плохого качества или нанесен с нарушениями технических условий, но чаще всего – неверные настройки преобразователя частоты вкупе с неправильной эксплуатацией шпинделя. Часто обрыв встречается в кабеле идущем к шпинделю, так как на станке он постоянно подвержен изгибам. Однако если обрыв произошел все таки в шпинделе, то устранить такую неисправность на практике невозможно, либо бессмысленно.

Иногда в таком случае возникает вопрос «а можно ли перемотать обмотки». Действительно, некоторые организации оказывают услуги по перемотке электродвигателей, однако на сегодняшний день не известно ни одной из них, где могли бы качественно перемотать обмотки за цену меньшую стоимости нового шпинделя.

Если задаться вопросом как можно повредить гайку, чтобы нарушить ее балансировку, выяснится, что для этого достаточно как следуете «притереть» ее о заготовку. Здесь даже не потребуется достаточное время, чтобы «натянуть» металл на лицевую часть гайки, если обрабатывается соответствующий материал, а так же, чтобы обеспечить перегрузку шпинделя в опасном режиме.

Очевидно, что он опасен тем, что при неправильной установке MAX значения параметра тока при перегрузке, преобразователь может «вдуть» такой ток, который играючи пробьет обмотки. То же самое касается неправильно выбранных режимов резания, когда инструментом пытаются резать «в тупую», используя большую площадь соприкосновения с заготовкой и большие значения подачи.

Иногда причиной межвиткового замыкания могут быть неполадки с системой охлаждения, когда повреждены прокладки под задней крышкой шпинделя, между штуцерами и входными отверстиями в рубашку охлаждения. В этом случае охлаждающая жидкость может попасть внутрь электродвигателя и повредить обмотки. Плохие условия хранения не использующихся шпинделей тоже могу плохо сказаться на состоянии электрической части двигателя, например, обильным образованием ржавчины внутри.

Проблемы с управлением

Некорректная настройка преобразователя частоты – распространённая причина появления посторонних шумов при работе шпинделя. Иногда дело не ограничивается только шумом, но так же наблюдаются вибрации, неравномерное, «дерганное» вращение вала.

Решить эту проблему просто – настроить преобразователь частоты корректно. В частности, попробовать повысить частоту ШИМ. Иногда на преобразователях ВЕСПЕР она по умолчанию установлена на 10кГц. В этом случае могут наблюдаться вышеописанные симптомы неполадок с двигателем. Попробуйте поднять параметр до 14кГц.

Проблемы из-за некорректного ввода в эксплуатацию

Редко, но бывает, что можно повредить шпиндель или сильно сократить срок его службы, если начать эксплуатацию без обкатки. Чтобы предупредить возможные проблемы, особенно, если двигатель длительное время не использовался, обязательно выполняйте следующие рекомендации:

  • Запустите электрошпиндель и оставьте поработать в холостом режиме около часа на скорости 10 000 – 12 000 об/мин
  • Первые 3-4 дня не работайте им дольше 3-4 часов непрерывно

В последующие дни перед запуском обработки прогрейте шпиндель, подержав его 15-20 минут на холостом ходу на скорости 12 000 – 15 000 об/мин.