大型センタレス剥離機の動作原理と各部品の同軸度が加工品質に与える影響について説明します。{0}装置の構造と生産実践に基づいて、大型センタレス剥離機の同軸度の検出と調整方法、および対応するツールと治具を示します。
センタレスピーリングマシンはセンタレス旋盤とも呼ばれ、長尺の丸形ブライト鋼を精密に製造するための中心的な設備です[1]。高速回転工具を使用して超長鋼棒の表面材料を切断および剥離します。これにより、通常の旋盤よりも効率的に鋼表面の酸化スケールや錆層が除去され、完成鋼の外観と表面品質が向上します。-現在、大型センタレス旋盤の加工直径は500mmに達し、直径公差等級はIT9に達し、表面粗さ値Raは1.6〜3.2μm、研磨後の表面粗さ値Raは0.8μmに達することができます。
センタレス皮むき機の主なコンポーネントには、クランプ装置、入口ガイド装置、回転カッターヘッド、出口ガイド装置、排出トロリーが含まれます。上記５つの部品の同軸度（以下「５芯同軸度」という）はセンタレスピーリング機の最も重要な精度指標です。 5 つの中心の同軸度は、製品の表面品質に直接影響します。この公差を超えると、ワーク表面にさまざまな欠陥が発生します。
5つの中心の同軸度を検出して調整するのは非常に困難です。 Tian Xiaohui [2] や Chao Hongang [3] らは、機器の独自の構造をベンチマークとして使用して、各コンポーネントの精度を個別に調整することを研究していますが、5 つの中心の同軸度を統一的に調整することについてはほとんど議論されていません。 Dou Weitaoらによる同軸度調整方法[4]小型のコアレス皮むき機には適用できますが、-大型のコアレス皮むき機では、部品のサイズと重量が大きくなるため、精度の検出と調整がより困難になります。したがって、より操作可能な検出および調整スキームを研究し、対応するツールや治具を作成する必要があります。
当社は、American HETRAN BT16 と Yantai Kejie WCS300S コアレス皮むき機の 2 台のコアレス皮むき機を保有しています。最大完成品サイズはそれぞれφ400mm、φ305mmです。当社は、実際の大型剥離機における 5 中心同軸度の誤差が製品品質に及ぼす影響と、5 中心同軸度の調整方法{{6}{7}}を調査し、対処しようとしました。-以下にセンタレス剥離機BT16を例に紹介します。
画像2 装置の動作原理と構造
従来の旋盤で丸棒を加工する際のワークの回転と工具の軸方向送りの動作原理とは異なり、センタレスピーリング機では工具が回転し、ワークを軸方向に送ります。簡単な作業工程は、クランプ装置で棒材をクランプして送り込み、主機で剥離加工を行い、入口ガイド装置と出口ガイド装置で振動を緩衝し、排出トロリーで棒材を引き出すというものである[5]。
BT16 メインマシンの切断部分は、内径 600 mm の中空スピンドルに取り付けられた回転カッターヘッドです (図 1 を参照)。中空主軸は主軸箱内に設置され、メインモーターにより高速回転します. 4。カッターヘッドには8本の工具が対称に取り付けられており、高い切削効率を実現します。
画像 図1 回転するカッターヘッド
ワークピースの軸送りはクランプ装置によって完了します (図 2 を参照)。クランプ装置には 2 対のフィード ローラーが取り付けられています。ローラーのクランプ動作は、油圧シリンダーとギア機構によって駆動されます。ローラーの回転はサーボモーターにより駆動され、安定した送り速度の調整が可能です。
画像 図 2: クランプ装置とスピンドルボックス
インレット ガイド デバイス (図 3 を参照) は、レバー機構によってリンクされた 3 つのセルフセンタリング ジョーで構成されています。-
画像図 3: インレットガイド装置
出口ガイド装置（図 4 参照）は、スピンドルボックスの中空スピンドルの内側に取り付けられています。これは、完成したワークピースの表面を保護するためにジョーに銅プレートが埋め込まれた、4 つのジョーにリンクされたセルフセンタリング クランプ装置です。-回転するカッタヘッドとの軸の同軸度を調整するための機械的な調整装置が追加されているため、構造はより複雑になりますが、リンク構造とその機能はインレットガイドと同様です。装置によっては、回転するカッタヘッドからの距離に応じて、それぞれミドルガイド、リアガイドと呼ばれる出口ガイド装置を 2 組備えているものもあります。または、まとめてミドルガイドとリアガイドと呼ばれます。
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図 4. 出口案内装置
入口ガイド装置と出口ガイド装置の機能は、ワークをクランプして支持し、確実なガイドを提供し、スムーズな軸方向の動きを維持し、振動や回転を防ぐことです。
排出トロリーの主なコンポーネントは、一対の V{0}} 形のアンビルです。上部アンビルと下部アンビルのクランプ動作は、自動センタリング ギアとラック機構によってリンクされています。-ワークは送りローラーから離れる直前にクランプされ、クランプ力と軸方向の送り力が得られます。
要約すると、5 つのコンポーネント-クランプ装置、ロータリー カッター ヘッド、入口ガイド装置、出口ガイド装置、排出トロリー-）の中心の同軸度をテストし、一定の精度に調整する必要があります。そうしないと、クランプおよびガイド装置に出入りするときに棒材が瞬間的にオフセットする可能性があります。たとえ小さなオフセットであっても、ワークピースの表面品質に悪影響を及ぼします。
画像 3. 公差を超える 5 つの中心同軸度が加工精度に及ぼす影響-
5 つの中心同軸度の許容値を超えると、ワークピース表面に振動マーク、段差、回転偏心、ワークピースのテールの収縮、誤差の再現などの欠陥が発生します。-
3.1 振動痕
図5に示すように、ワークの先端に振動痕が発生するのが一般的です。装置の動作原理にあるように、ワークが加工を開始し出口ガイド装置のクランプ範囲に入る前の状態では、ワークは2対の送りローラとクランプ装置上の入口ガイド装置によって保持され、カッタヘッドによる剥離加工が行われます。 ２対の送りローラと入口ガイド装置の同軸度のずれが大きいと、ワークはオーバーポジション状態となり、剛性が低下し、たわみや変形が発生しやすくなります。切削力の作用によりワークピースが振動し、振動マークが形成されます。一方、オーバー位置決め時は、クランプ装置の上下ローラのクランプ力が異なるため、送り速度の安定性に影響を与え、振動痕の発生が悪化します。
画像：図5 ワーク表面に現れる振動痕
3.2 手順
段差 (図 6 を参照) は通常、ワークピースの両端に現れます。ワーク先端に段差が生じるのは、ワークを軸送りする際に、ワーク先端が出口ガイド装置の位置または排出トロリのクランプ位置に達すると、出口ガイド装置と排出トロリがワークをクランプするためです。出口ガイド装置と排出トロリーが回転カッターヘッドと同軸でない場合、ワークピースはカッターに対して半径方向の相対変位を経験し、その結果、ワークピースの対応する位置に段差が生じます。段差位置からワーク先端までの距離は、出口案内装置または排出トロリからカッターまでの距離と等しくなります。
ワーク後端に段差が発生し、ワークが送りローラや入口ガイド装置から外れることにより発生します。これは、フィードローラーと入口ガイド装置がロータリーカッターヘッドと同軸であるためです。ワーク先端に段差が生じた場合と同様のメカニズムです。段差位置からワーク後端までの距離は、フィードローラーまたは入口ガイド装置からカッターまでの距離と等しくなります。
画像図6：ワーク表面に段差が現れる
3.3 回転偏心
回転偏心（図7参照）の主な原因は、インレットガイド装置とロータリーカッタヘッドの回転中心とのズレが大きいことです。その結果、ワークの中心とロータリーカッタヘッドの中心が同軸となり偏心が生じ、ワークの円周の片側が加工されなくなります。クランプ装置とインレットガイド装置も同軸の場合、偏心はさらに大きくなります。したがって、ワーク自体の真直度誤差を考慮しないと、クランプ装置、インレットガイド装置、ロータリカッタヘッドの位置ずれが回転偏心の主な原因となります。
イメージ図7 回転偏心量
3.4 ワーク尾部の収縮
テール収縮（図8参照）は、出口ガイド装置、排出トロリー、ロータリーカッタヘッドの回転中心間の同軸度の大きなずれにより発生します。剥離時、ワークには径方向のラジアル切削力と出口ガイド装置と排出トロリのクランプ力が加わります。ワークがテールに送られ、工具から離れようとするとき、これら 3 つの力のバランスが崩れます。出口ガイド装置と排出トロリーのみがワークにクランプ力を加えるため、半径方向の変位が発生し、テールの収縮が発生します。
画像 図 8 尾部の収縮
3.5 エラーの複製
ワークピースの表面は、明るい領域と粗い領域が交互に現れます (図 9 を参照)。図9の赤丸は、出口ガイドの銅板がワークに対してスライドする際に落ちる銅粉です。銅粉の出現は、この領域のワーク表面が比較的粗いことを示しています。この欠陥は、剥離前のビレットの表面にある重大な鍛造スパイラル欠陥によって引き起こされます（図 10 を参照）。加工されたワークピースの表面上の隣接する粗い領域間の距離は、スパイラルの「ピッチ」に等しい。
理論的には、入口ガイド装置のジョーの幅がスパイラルの「ピッチ」よりも大きい場合、この欠陥は完成品の表面には現れないはずです。ただし、インレットガイドデバイスとクランプデバイスが同軸でない場合、インレットガイドデバイスのジョーはビレットと一点接触します。-実際にはビレットがスパイラル状に送られているため、ビレット表面の鍛造スパイラルが加工面に反映されます。
画像 図 9: 明るい領域と粗い領域が交互に現れる
画像 図 10: 加工前のビレット表面の鍛造スパイラル
画像4: 5つの中心同軸度の調整方法-
5 つの中心同軸度の検出と調整は、理論上の基準として中空スピンドルに取り付けられた回転カッター ヘッドの中心に基づく必要があります。-中空スピンドルの軸は固体ではないため、調整の基準となる基準棒が必要となります。難しいのは、基準バーを装置の軸上に正確に配置するために、適切な支持位置と支持方法を選択する方法にあります。大規模なセンタレス剥離機には、かなりの直径と質量を持つテストバーが必要であり、サポートコンポーネントの選択には高い精度と剛性が必要です。テストバーの場合、剛性を維持しながら質量を減らすことが重要です。
当社では、何度も試行を重ねた結果、以下の調整案を決定しました。 まず、入口ガイド装置が回転するカッターヘッドと同心になるように調整します。次に、入口・出口ガイド装置のシリンダ穴でテストバーを支持し、供給クランプローラと排出トロリの中心を調整します。 BT16 センタレス剥離機のテストバーの支持方法と試験手順の簡略図を図 11 に示します。
図11 棒材検査機の支持方法と検査図
1バー検査
2-クランプ装置
3フロントサポートスリーブ
4-入口ガイド装置
5ダイヤルインジケーター
6 カッターヘッド
7-出口ガイド装置
8-リアサポートスリーブ
9-排出トロリー
前部と後部のサポートスリーブは、それぞれ入口ガイド装置と出口ガイド装置に取り付けられています。これら 2 つのコンポーネントは優れた剛性と信頼性の高いサポートを備えているため、バー検査はこれら 2 つのサポート スリーブによってサポートされます (図 12 および 13 を参照)。 2 つのサポート スリーブは移行基準として使用されます。サポート スリーブと回転カッター ヘッドの位置合わせは比較的簡単で、高い精度を簡単に達成できます。サポートスリーブのもう一つの役割は、棒材検査の剛性と品質のバランスをとり、棒材検査の小型軽量化を可能にし、検査精度の向上と作業効率の向上につながります。
画像 12 フロントサポートスリーブサポートバー
画像 13 リアサポートスリーブサポートバー
弊社では長さ3500mm、直径120mm、真直度0.7mm/長さのバーを使用しております。
5 つの中心の同軸度を調整する具体的な手順は次のとおりです。-
1) フロントサポートスリーブを取り付け、その中心を合わせます。図 14 に示すように、前部サポート スリーブを入口ガイド デバイスでクランプします。ダイヤルインジケータを使用して、フロントサポートスリーブの中心と回転カッターヘッドの中心の同軸度を確認します。磁気ダイヤルインジケータベースが回転カッターヘッドに取り付けられ、ダイヤルインジケータヘッドがフロントサポートスリーブの内穴を測定します。カッターヘッドの回転によりダイヤルインジケーターが360度回転します。ダイヤルインジケータの読み取り値に基づいて、同軸度誤差とその方向を判断します。フロント サポート スリーブの中心が回転するカッター ヘッドと同軸になるように、フロント ガイド デバイスの 3 つのグリッパーの下にあるシムの厚さをそれに応じて調整します。調整後、入口ガイド装置はクランプされたままにしておく必要があります。
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図 14 フロントサポートスリーブとカッターヘッドの同軸度の確認
2) 出口案内装置のシリンダ穴に後部サポートスリーブを取り付けます。出口案内装置と回転カッタヘッド主軸は主軸箱内に一体的に取り付けられているため（図15の構造）、その左端は回転カッタヘッドに支持され、右端はエンドカバーに支持されています。したがって、スピンドルボックスの構造により、出口ガイド装置のシリンダー穴が回転するカッターヘッドと同軸であることが決まり、後部サポートスリーブを調整なしでサポートコンポーネントとして直接取り付けることができます。
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図15 スピンドルボックス構造の模式図
1-カッターヘッド 2-出口ガイド装置 3-エンドカバー 4-後部サポートスリーブ
3) テストバーを前後のサポートスリーブの穴に挿入します。両端はそれぞれ供給装置と排出トロリーのクランプ範囲内にあります。このとき、テストバーとカッターヘッドの同軸度は、装置自体の製造精度とフロントサポートスリーブの位置合わせ精度に依存します。
4) 送り装置の中心とテストバーの同軸度を確認します. 5) テストバーと上下のクランプローラー間の距離 G と H をゲージブロックを使用して確認します (図 11 を参照)。 G と H の値が等しくなるように、クランプ装置のベースの下にあるシムの厚さを調整します。この時点で、上下のクランプ ローラーの中心はテスト バーと同軸になります。
6) 排出トロリの中心とテストバーの同軸度を確認します。確認および調整方法はステップ 4 と同様です。測定値 E および F に従ってグリッパー パッドの下のシムの厚さを調整します (図 11 を参照)。
7) 出口ガイド装置にはテストバーとの同軸度を直接調整できる機械式調整装置が付いています。
注: テストと調整のプロセス中は、すべての作業が完了するまで、入口ガイド デバイスをクランプしたままにし、フロント サポート スリーブをクランプしておく必要があります。テストバーの精度を維持するために、上下のクランプローラーとトロリーの V 字型アンビルはテストバーに接触せず、テストバーまでの距離の測定を容易にするためにのみ近づけてください。フロントサポートスリーブとリアサポートスリーブの精度要件は、フロントサポートスリーブの内穴とテストバーの間のクリアランスが0.10mm、内穴と外円の間の同軸度が0.05mmです。後部サポートスリーブの内穴とテストバーとの隙間は0.10mm、内穴と外円との同軸度は0.05mm、外円と出口案内装置のシリンダー穴との隙間は0.15mmです。
画像 5 結論
調整原理は、回転するカッターヘッドの中心を基準として 5 つの中心の同軸度を調整し、テストバーを使用してテストすることです。{0}}テストバー支持位置の剛性が良好である必要があります。テストバーは移行基準となるサポートスリーブで支持され、カッターヘッドと同軸になるように調整されています。サポート スリーブのもう 1 つの機能は、テスト バーの重量を軽減し、テストの精度を向上させ、調整効率を高めることです。上記の方法で剥離機の5中心同軸度を調整すると満足のいく結果が得られ、製品の加工品質が大幅に向上します。
