Compte tenu de l'échauffement de la broche, du bruit élevé, de la précision réduite et du fonctionnement instable dans le centre d'usinage horizontal, grâce à la détection, au démontage et à la maintenance, nous connaissons la structure de la broche, examinons et trions le processus de maintenance, résumons un ensemble de méthodes de démontage, d'installation, de détection et de réglage de la broche, restaurons la précision de la broche et fournissons une référence fiable pour la maintenance de broches similaires à l'avenir.
1. Introduction La broche d'un certain centre d'usinage présente un échauffement, une mauvaise précision et un bruit élevé, qui ne peuvent pas répondre aux exigences pertinentes du processus de production. Avant la maintenance, le faux-rond axial de la broche est de 0,02 mm, le faux-rond du cercle radial de la broche est de 0,02 mm à l'extrémité proche et le faux-rond à 300 mm de l'extrémité proche est de 0,05 mm. Pour restaurer la précision de la broche, la broche doit être démontée, vérifiée un par un, les roulements usés sont remplacés et réassemblés, et la précision est déboguée et restaurée. À l'heure actuelle, il n'existe pas d'outils spéciaux de démontage et d'assemblage ni de plates-formes de maintenance et d'inspection pour la maintenance des broches, et la qualité de la maintenance est difficile à garantir. Si le démontage, l'installation et le réglage sont incorrects, la broche sera réparée deux fois en peu de temps, ce qui affectera sérieusement l'utilisation de l'équipement et l'efficacité du traitement.
En consultant le manuel de la machine-outil, en observant attentivement le schéma de structure de la broche, en analysant et en comprenant soigneusement la structure interne de la broche, en formulant et en mettant en œuvre un plan de maintenance, en affinant le processus de maintenance, en formant un ensemble d'idées de maintenance pour le démontage, l'installation, le test et le réglage de la broche, et en complétant la maintenance de la broche avec une haute qualité.
2. Introduction aux composants du centre d'usinage 2.1 Boîte de broche
Le boîtier de broche est installé au milieu du cadre de la colonne à double-colonne. La broche se déplace de haut en bas (axe Y) grâce à deux guides roulants linéaires et une paire de vis à billes. Le servomoteur installé à l'extrémité supérieure de la paire de vis à billes est doté d'un frein hors tension-pour le freinage hors tension-. Le moteur de broche est installé derrière le boîtier de broche, et le dispositif de dégagement de l'outil de broche et le dispositif de soufflage de trou conique de broche sont également installés derrière le boîtier de broche, se déplaçant de haut en bas avec le boîtier de broche. L'arrêt précis de la broche est réalisé par l'encodeur porté par le moteur de broche. Le mouvement de haut en bas de la boîte de broche adopte un système d'équilibrage hydraulique. Le vérin hydraulique d'équilibrage et l'accumulateur sont utilisés pour compléter l'équilibrage haut et bas de la boîte de broche afin d'améliorer la précision du mouvement de l'axe Y et de réduire la charge du servomoteur de l'axe Y. L'étanchéité de la courroie de broche est obtenue en ajustant la plaque de montage du moteur avec une vis de réglage [1].
2.2 Assemblage de la broche
L'ensemble broche se compose d'une broche, d'un ensemble roulement avant de broche, d'un ensemble roulement arrière de broche, d'un dispositif de déchargement de courroie de broche, d'un dispositif de tige de traction de broche (serrage d'outil) et d'un manchon de support de broche.
L'ensemble de broche est installé dans le manchon de support de broche et fixé au boîtier de broche par des vis à travers la face d'extrémité de bride du manchon de support de broche. La conicité du trou conique de la broche est de 7:24. L'ensemble de broche est finement traité et spécialement assemblé. Les ensembles de roulements avant et arrière de la broche sont marqués. Lors du démontage et de l'installation, faites attention à la position de la marque pour éviter d'affecter la précision. Le parallélisme des entretoises intérieures et extérieures des roulements avant et arrière de l'ensemble de broche doit être inférieur ou égal à 0,003 mm, et la planéité des entretoises intérieures et extérieures doit être inférieure ou égale à 0,002 mm pour garantir la précharge de l'ensemble de roulement de broche et la précision du système d'arbre. La face d'extrémité du manchon de support de broche et la face d'extrémité de l'installation du boîtier de broche sont grattées et meulées pour garantir que l'axe de la broche est parallèle à l'axe Z et perpendiculaire à l'axe X.
2.3 Broche à timon de broche et dispositif de dégagement d'outil
La broche à timon à broche est composée de 72 disques à ressorts. Les griffes élastiques situées à l'extrémité de la barre d'attelage serrent la goupille de traction de la poignée de l'outil dans le trou conique de la broche. La force de serrage est d'environ 17 800 N. La force de serrage de l'outil est réglée par l'écrou situé à l'extrémité arrière de la barre de traction de la broche. Le vérin hydraulique installé à l'extrémité arrière du groupe de broches pousse la barre de traction de la broche vers l'avant pour libérer l'outil. La position du déverrouillage de l'outil de la barre de traction de la broche est ajustée par le filetage externe du vérin hydraulique et verrouillée par l'écrou de réglage. Les positions de serrage et de déverrouillage de l'outil de broche sont reçues et renvoyées par deux détecteurs de proximité. Remarque : lorsque la broche de la machine-outil est allumée, l'outil ou la poignée de l'outil doit d'abord être serré dans le trou conique de la broche, puis la broche est allumée. Les roulements des groupes avant et arrière de la broche et les roulements du support de déchargement sont tous lubrifiés avec de la graisse. L'air de nettoyage du trou conique de la broche est soufflé dans le trou conique de la broche depuis le trou central de la tige de direction de la broche à travers le tuyau d'air par le système pneumatique [2].
2.4 Dispositif de refroidissement de l'outil de broche
Le système de refroidissement envoie l'air de refroidissement à la buse de refroidissement située à l'extrémité avant de la broche à travers les trous de refroidissement à 5 voies sur le manchon de support de broche pour refroidir l'outil.
2.5 Groupe de broches refroidi intérieurement (lubrification à la graisse des roulements de broche)
Les roulements de broche du groupe de broches refroidis intérieurement sont lubrifiés à la graisse et la broche est refroidie par circulation externe. La queue de broche est alimentée en liquide de refroidissement et en air comprimé via un joint rotatif.
2.6 Robots
Le changement d'outil entre l'outil broche et le magasin d'outils est effectué par un robot à double-griffes. Pendant le traitement, le magasin d'outils pré-sélectionne l'outil suivant à traiter et retourne le porte-outil (outil) de 90 degrés pour le positionner, en attendant la commande de changement d'outil. Lorsqu'un programme est terminé, chaque axe de coordonnées revient à la position de changement d'outil et la broche s'arrête en même temps. Lorsque la commande de changement d'outil est donnée, la porte d'échange d'outil s'ouvre et le manipulateur s'étend pour saisir l'outil ; une fois que l'outil est solidement serré par la griffe, le cylindre hydraulique de libération de l'outil de broche est activé pour libérer le mécanisme d'extraction de l'outil de broche, et le trou conique de la broche est nettoyé et soufflé ; une fois le dégagement de l'outil terminé, le manipulateur insère et extrait le vérin hydraulique de l'outil pour retirer l'outil du trou conique de la broche et du trou conique du manchon de l'outil, et le vérin hydraulique d'oscillation fait tourner le manipulateur de 180 degrés pour changer l'outil ; une fois l'outil en place, le manipulateur insère et extrait le vérin hydraulique de l'outil pour réinsérer l'outil échangé dans le trou conique de la broche ou le trou conique du manchon d'outil de la bibliothèque d'outils, et le trou conique de la broche souffle de l'air, le vérin hydraulique de libération de l'outil de la broche est réinitialisé et le mécanisme d'extraction de l'outil de la broche resserre l'outil dans le trou conique de la broche à travers le ressort à disque ; enfin, le manipulateur se rétracte, la porte d'échange d'outil est fermée et l'action de changement d'outil est terminée [3].
III. Méthodes et mesures pour résoudre les défaillances de précision de la broche 3.1 Plan de maintenance de la broche
Avant l'entretien, vérifiez et démontez, retirez les vis du couvercle avant de la broche et retirez le couvercle. Retirez l'extrémité arrière du piston de desserrage de la broche et les conduites d'huile et d'air qui y sont connectées, vidangez l'huile hydraulique dans la conduite et enveloppez l'embouchure du tuyau pour empêcher la poussière et les débris de pénétrer dans le tuyau. Retirez l'accouplement reliant la broche et la boîte de vitesses pour désengager la broche de la boîte de vitesses. Retirez l'écrou rond pour régler la tige de traction à l'extrémité arrière de la broche et enregistrez-le pour référence lors de l'assemblage. Retirez la tige de traction de l'extrémité arrière de la broche en frappant vers l'avant et retirez le disque ressort. Retirez le manchon de broche. Retirez le manchon de positionnement axial à l'extrémité arrière de la broche. Tirez la broche vers la gauche et déplacez-la. Tout en tirant sur la broche pour déplacer, retirez le roulement à rouleaux cylindriques radiaux en frappant. Retirez la bague de réglage, puis retirez tour à tour les vis de réglage de l'écrou de blocage et du groupe de roulements avant.
Nettoyez la broche démontée, la tige de traction et les autres pièces minces, appliquez de l'huile pour la protection et placez-les verticalement pour éviter la flexion et la déformation. Ensuite, démontez et nettoyez les pièces restantes, puis rangez-les correctement. Observez davantage lors du démontage de la broche, faites attention à quelques repères de montage d'origine et faites les repères correspondants, et essayez de trouver le point défectueux.
Avant l'assemblage, toutes les pièces doivent être strictement nettoyées et il faut veiller à ajouter une quantité appropriée de graisse aux roulements à l'avance pendant l'assemblage. La séquence de montage est inversée selon la séquence de démontage ci-dessus. Enfin, l'ensemble broche est débogué, installé et testé sans charge.
3.2 Démontage de la broche
1) Vérifiez la broche avant le démontage. Vérifiez le fonctionnement de la broche sur place. Lorsque la vitesse de broche est de 1 000 tr/min, un bruit anormal évident se produit à l'arrière de la broche. La broche s'arrête, le support du compteur magnétique est adsorbé sur la table de travail et l'axe Y est déplacé vers le bas en même temps. Le contact du comparateur à cadran avec une précision de 0,01 mm est pressé sur la surface extérieure de la broche. Utilisez le volant pour déplacer l'axe X et trouver le point haut. Le contact du comparateur à cadran est enfoncé au point le plus élevé de la surface extérieure de la broche, qui est la position supérieure de la génératrice. La broche est tournée manuellement pour la faire tourner d'un cercle. Le pointeur du comparateur à cadran dévie deux grilles, soit 0,02 mm ; en utilisant la même méthode, appuyez sur le contact du comparateur à cadran sur la face d'extrémité de la tige centrale de la broche, déplacez l'axe Z, appuyez sur le compteur et, une fois le compteur remis à zéro, faites tourner manuellement la broche. Le pointeur du comparateur à cadran dévie deux grilles, c'est-à-dire que le mouvement axial de la broche est de 0,02 mm. Ouvrez le capot avant de la broche et vérifiez. Tout est normal et aucun repère n'est trouvé. Déplacez l'axe Y vers l'extrémité la plus basse pour voir la structure de transmission interne de la boîte de broche. Sur l'extrémité supérieure du boîtier de broche se trouvent 3 tubes en caoutchouc noir de gauche à droite. Les deux à gauche sont des conduites d'huile reliant le dispositif de refroidissement de la broche. Ouvrez le joint du tuyau d’huile et aucune huile ne coule dans le tuyau d’huile. Suivez le tuyau d'huile et constatez que ces deux tuyaux d'huile font circuler l'huile du réfrigérateur à broche et que l'autre tuyau en caoutchouc est un tuyau de liquide de refroidissement.
Lors de la vérification de l’état de fonctionnement du réfrigérateur, il a été constaté que l’alimentation électrique du réfrigérateur était normale. Une observation plus approfondie du panneau d'affichage a montré que la pompe du réfrigérateur ne fonctionnait pas et que le dispositif de réfrigération ne fonctionnait pas. Ouvrez le capot arrière du réfrigérateur et observez que les pales du ventilateur du moteur de la pompe de refroidissement ne tournent pas et que le ventilateur de refroidissement ne tourne pas. Utilisez un multimètre pour mesurer les fusibles des tubes de verre sur les trois circuits, qui sont tous intacts. Utilisez un tournevis pour appuyer avec force sur le contacteur gauche et constatez que le moteur de refroidissement tourne. Cependant, lorsque le tournevis est retiré, les contacts du contacteur se réinitialisent et le moteur de refroidissement s'arrête. Utilisez la même méthode pour appuyer avec force sur le contacteur droit et constater que le ventilateur de refroidissement du réfrigérateur fonctionne. Lorsque la pression cesse, les contacts du contacteur se réinitialisent et le ventilateur de refroidissement cesse de fonctionner. Après les opérations ci-dessus, il a été constaté qu’il y avait un problème avec le circuit de commande du réfrigérateur. Une inspection plus approfondie a révélé qu'il y avait un problème avec un circuit imprimé de commande dans le coin inférieur gauche. Après avoir remplacé le circuit imprimé par les mêmes spécifications, le réfrigérateur a fonctionné normalement et le dispositif de réfrigération à broche a circulé normalement.
Lorsque la vitesse de la broche était de 1 000 tr/min, elle restait inactive pendant 30 minutes et le bruit anormal persistait. Lorsque la vitesse passait à 800 tr/min, le bruit devenait plus fort. Une analyse complète a montré qu'il était nécessaire de démonter l'ensemble de broche, de remplacer les roulements et de pré-serrer les roulements [4].
2) Retirez la plaque de protection périphérique du boîtier de broche ainsi que les conduites et conduites périphériques de pétrole et de gaz sur la broche. Arrêtez la machine-outil dans une position pratique pour démonter la broche, appuyez sur le bouton d'arrêt d'urgence et coupez l'alimentation principale, démontez la cloison ou le bouclier sur le boîtier de broche et les autres accessoires périphériques qui gênent le démontage, marquez les pipelines de pétrole et de gaz et les positions des commutateurs de détection lors de la saisie et du relâchement de l'outil, puis retirez-les. Retirez le vérin hydraulique pour libérer l'outil afin d'exposer le couvercle arrière de la broche.
3) Desserrez la courroie de la poulie de broche. Desserrez les boulons de fixation sur le moteur de broche, desserrez la courroie, de sorte que la poulie puisse être séparée de la courroie, puis desserrez les vis de verrouillage sur la face d'extrémité du trou conique de la broche, placez une tige en aluminium sur l'extrémité arrière de la broche pour faire tomber la broche, et la broche est démontée.
3.3 Démontage de la broche
La structure de la broche est illustrée à la figure 1. Retirez le couvercle arrière, dévissez l'écrou, retirez la tige de poussée de l'extrémité avant, retirez le disque ressort de l'extrémité arrière, inspectez-le, nettoyez-le et mettez-le en ordre.
Figure 1 Structure de la broche
1-Noyau d'axe 2-Couvercle avant 3-Siège d'essieu 4, 8-Roulement 5-Premier écrou de blocage 6-Trou traversant
7-Ressort à disque 9-Cache-poussière 10-Première poulie dentée à arc 11-Second écrou de blocage
12-Deuxième poulie dentée à arc 13-Écrou 14-Troisième écrou de blocage 15-Couvercle arrière 16-Tige de poussée
17-Première entretoise 18-Deuxième entretoise 19-Griffe de traction 20-Boulon Retirez progressivement la poulie et retirez le cache-poussière. Lors du démontage du roulement de broche, il a été constaté que le dispositif de retenue du roulement à billes radial à double rangée situé à l'extrémité avant de la broche était cassé. Ce phénomène est le point défaillant de la broche. Le roulement doit être remplacé et pré-serré. Nettoyer les pièces démontées avec du kérosène et vérifier l'absence de bosses et d'usure, en particulier la surface de référence d'installation et la face d'extrémité de la bague d'espacement [5].
3.4 Assemblage de la broche
Fixez la broche sur l'établi et appliquez une couche d'huile lubrifiante uniformément sur la surface extérieure du noyau de la broche. Installez l'entretoise inférieure sur la surface extérieure de l'extrémité avant du noyau de broche. Le parallélisme de la bague d'espacement doit être contrôlé à 0,002 mm près. Après avoir appliqué uniformément de la graisse dans l'espace entre le dispositif de retenue et la bille du roulement, installez le roulement dos à dos sur la surface extérieure de l'extrémité avant du noyau de broche. Installez les entretoises intérieures et extérieures. Le parallélisme des entretoises intérieures et extérieures est inférieur à 0,002 mm. Continuez à installer les roulements en fonction de la combinaison de roulements. Installez d'abord le groupe de roulements de support avant de la broche, puis installez le groupe de roulements de support arrière de la broche. Installez l'entretoise de la bague intérieure et le contre-écrou (voir Figure 2), pré-serrez l'ensemble de roulement et installez le contre-écrou en fonction des dimensions de démontage.
Figure 2 Installez l'entretoise de bague intérieure et le contre-écrou sur l'ensemble de roulement avant. Après avoir réglé le contre-écrou, utilisez un micromètre pour vérifier si les entretoises intérieure et extérieure sont à moins de 0,01 mm du point central de la broche, et utilisez un micromètre pour vérifier si la planéité de la surface d'extrémité du roulement est à moins de 0,002 mm, comme indiqué sur la figure 3.
Figure 3 Utilisez un micromètre pour vérifier les entretoises intérieures et extérieures et la planéité de l'extrémité du roulement. Fixez le micromètre sur le roulement pour vérifier le faux-rond de l'extrémité libre de la broche à 0,005 mm près. S'il s'écarte de la tolérance, il doit être ajusté à l'aide de la vis anti-desserrage sur le contre-écrou. Installez le roulement de support arrière dos à dos. Tout d'abord, essuyez la surface intérieure du manchon avec la rainure de circulation de refroidissement, appliquez une couche de graisse uniformément sur la surface intérieure du manchon, puis vissez le noyau de broche avec l'ensemble de roulement dans le manchon, c'est-à-dire assemblez les parties mobiles et statiques de l'ensemble de broche [6].
Installez la bague d'espacement et l'écrou de blocage de l'ensemble dans l'ordre, et pré-serrez le groupe de roulements de support arrière de la broche (voir Figure 4).
La figure 4 Le pré-serrage du groupe de roulements de support arrière de la broche est illustré à la figure 5. Installez le couvercle avant de la broche, placez la broche horizontalement sur le bloc en V- et utilisez une jauge d'épaisseur pour ajuster l'écart à moins de 0,03 mm. Utilisez un micromètre pour vérifier le faux-rond de la broche à moins de 0,002 mm et utilisez le contre-écrou pour l'ajuster. Assemblez le dispositif de brochage. Assemblez le vérin hydraulique pour desserrer l'outil, installez la poulie synchrone et installez la broche et les accessoires périphériques.
Figure 5 Installation et réglage du capot avant de la broche 3.5 Test de la broche
Le test de broche doit être effectué progressivement de basse vitesse à haute vitesse, et le ralenti doit dépasser 2 h, tandis que la rotation à grande vitesse-ne doit pas dépasser 30 min. La température du roulement doit être vérifiée à tout moment pendant le fonctionnement de la machine-outil. La température du roulement de broche ne doit pas dépasser 70 degrés à la vitesse la plus élevée. Pendant le fonctionnement, vous devez faire attention au bruit de rotation de la machine. S'il fonctionne normalement, le son doit être un vrombissement constant ; s'il est anormal, il émettra divers bruits, tels qu'un bruit d'engrenage, un léger bruit de cognement, un bruit de friction rauque ou un bruit de collision métallique, etc. IV. Conclusion Grâce à une pratique et une accumulation continues, en démontant et en réparant la broche du centre d'usinage, l'échauffement de la broche de l'équipement, la mauvaise précision et les défauts de bruit élevé ont été résolus et la précision de la broche a été restaurée. Au cours de ce processus, je me suis familiarisé avec la structure mécanique de la broche de la machine-outil, j'ai maîtrisé les méthodes de réparation, d'assemblage et de réglage, j'ai accumulé une riche expérience en maintenance et j'ai fourni des données techniques fiables pour la maintenance future de l'équipement.
