Mikä on työstetty akseli?
Työstetty akseli on sylinterinmuotoinen tai pyöreä osa, joka helpottaa pyörimisliikkeen ja voiman siirtoa. Ne ovat erittäin hyödyllisiä useissa sovelluksissa, kuten autoissa ja lentokoneissa. Mittatilaustyönä valmistetut akselit valmistetaan sauvoista, jotka käyvät läpi koneen tarkkuuden kannalta välttämättömät lineaariset liikkeet. Molempien akselityyppien on valmistettava ahtaissa rajoissa. Niiden on kestettävä erityiskuormituksia ja toimittava tehokkaasti vaikeissa olosuhteissa.
Akselien valmistuksella on pitkä historiallinen tausta. Varhaisimmat todisteet ovat peräisin Iranin Persepolista, jossa koneet muotoilivat metallitankoja akseleiksi. Prosessi on kehittynyt vuosisatojen kuluessa. Se vastaa auto-, ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä konepajateollisuuden tarpeisiin. Nykyään valmistetaan erilaisia akseleita erilaisiin sovelluksiin käyttäen nykyisiä tekniikoita ja materiaaleja.
Koneistetut akselit käyttävät pyörimisvoimaa ja tuottavat vääntömomentin, joka mahdollistaa koneiden tasaisen toiminnan ja tehokkuuden. Mittatilaustyönä valmistetut akselit voivat tarjota parhaan lineaarisen liikkeen. Näin estetään esimerkiksi ulosajot. Molemmat tyypit ovat ratkaisevan tärkeitä. Ne parantavat koneen suorituskykyä ja toimivuutta. Niinpä ne ovat välttämättömiä monilla aloilla.
Mukautettujen koneistettujen akselien käsittely
Räätälöidyllä akselien valmistuksella on kolme pääetua. Niillä on tarkat mitat, tarkkuus ja erinomainen pintakäsittely. Prosessi alkaa määrittämällä, mihin akselia käytetään. Tähän sisältyvät olosuhteet, joissa se on tarkoitus käyttää, ja projektin vaatimukset. Näin varmistetaan, että jokainen akseli on tarkka ja toimii tarpeen mukaan.
Materiaalin valinta
Materiaalin valinta on ratkaisevan tärkeää. Alumiini, hiilikuitu, teräs ja muovi ovat materiaaleja, joita käytetään muihin tarkoituksiin. Esimerkiksi teollisuudessa käytetään terästä, koska se on haastava. Alumiinia käytetään matkailuajoneuvoissa lähinnä sen keveyden vuoksi.
Suunnittelu ja ohjelmointi
Suunnitteluvaiheessa on määriteltävä akselin valmistusmateriaali sekä sen halkaisija ja pituus. Tämän jälkeen laaditaan yksityiskohtainen piirustus CAD-ohjelmistolla. Tämän työstöprosessin jälkeen CAM-ohjelmisto ohjelmoidaan tuottamaan työkaluradat ja CNC-ohjelma (G-koodi).
Leikkaaminen ja muotoilu
Materiaali leikataan muotoonsa sahoilla tai lasereilla, minkä jälkeen se työstetään kokoon CNC-jyrsimillä. Karkeakäsittelyssä materiaali leikataan pienemmiksi paloiksi ja sorvataan jyrsinkoneella, jotta ne saadaan tarkasti muotoiltua.
Koneen asetukset
CNC-koneen asentamiseksi on valittava sopiva konetyyppi – jyrsin tai sorvi, valmisteltava työkappale ja valittava muun muassa leikkuutyökalut. Kappaleiden kiinnittäminen kiinnikkeillä ja terävien leikkaustyökalujen käyttäminen on tärkeää, jotta tarkkuus säilyy.
Akselin työstöprosessi
CNC-sorvaus käsittelee hyvin lieriömäisiä osia. Se on ihanteellinen räätälöityjen akselien valmistukseen. Siihen on myös sisällyttävä koko ajan huolellinen valvonta ja tarkastukset. Niiden tarkoituksena on varmistaa laatu.
Lämpökäsittely
Lämpökäsittelyprosesseja on erityyppisiä. Vasarointi varmistaa, että akseli kestää lämpötilan ja ympäristön muutokset käytön aikana.
Pinnan viimeistely
Akselien pintaa voidaan parantaa helmipuhallus-, anodisointi- tai passivointitekniikoilla. Ne myös palvelevat tarkoitustaan paremmin ja näyttävät aina hyvältä, jos tämä toteutetaan. Tämä tehdään myös galvanoimalla. Menetelmät täyttävät eri sovelluksissa vaaditut eritelmät.
Tarkastus ja laadunvalvonta
Kaikkien räätälöityjen akselien mittaamiseen käytetään mikrometrejä, mittalaitteita, sormustimia jne. sen varmistamiseksi, että ne ovat haluttujen toleranssien mukaisia.
Pakkaus
Lopuksi akselit pakataan huolellisesti. Tavoitteena on välttää kuljetusvaurioita. Niiden on päästävä määränpäähänsä ehjinä, jotta niitä voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa.
Työstettyjen akselien lajikkeet ja sovellukset
Onttoja akseleita
Onttojen akselien keskellä on reikä tai tila, jonka läpi neste, lanka ja muut elementit kulkevat nopeasti, jolloin ne ovat helpommin käytettävissä painoherkissä sovelluksissa, kuten kilpa-autoissa ja lentokoneissa. Ne ovat kevyempiä kuin samankokoiset kiinteät akselit. Niillä on myös merkittävä rooli kuljetinjärjestelmissä, pumpuissa ja lääkinnällisissä laitteissa. Niiden pienempi paino auttaa auto- ja ilmailuteollisuutta. Se parantaa suorituskykyä ja polttoainetehokkuutta.
Kierreakselit
Kierteitetyillä akseleilla on sisä- tai ulkokierteet, jotka sopivat vastakappaleisiin, kuten muttereihin. Kierreakselit ovat parhaita esimerkiksi silloin, kun kokoonpanoa tarvitaan usein tai purkaminen on yleistä sähkö- tai putkityössä. Kierreakseleissa, lyijyruuveissa ja kiinnityslaitteissa käytetään myös sopivasti kierreakseleita. Mekaanisissa kokoonpanoissa säätöjen on kuitenkin oltava tarkkoja. Ja liitososien on oltava varmoja.
Avaimelliset akselit
Akseleissa on ainutlaatuinen viilto, jota kutsutaan avainniemeksi ja joka pitää hammaspyörät, hihnapyörät tai hammaspyörät paikoillaan. Kun se on asennettu avainkantaisiin akseleihin, se estää osia pyörimästä tai liukumasta pois paikaltaan. Tällaiset tilanteet vaativat moottoreiden ja pumppujen kaltaisia korkean vääntömomentin laitteita. Esimerkiksi teollisuusmoottoreissa voi olla avaimella varustettuja akseleita, jotka pitävät hammaspyörät ehjinä. Tämä helpottaa tasaista ja luotettavaa voimansiirtoa.
Karaistetut akselit
Kiila-akseleissa on urat, joita kutsutaan kiilauriksi ja jotka sopivat tarkasti vastaaviin kiilauriin, joita on osissa, kuten hihnapyörissä tai hammaspyörissä. Lujan istuvuuden ansiosta voima virtaa sujuvasti näiden osien läpi. Siitä on apua paikannuksen ja vääntömomentin kannalta. Esimerkiksi autojen vaihteistoissa kaikkien osien on liikuttava yhdessä. Tämä johtuu hammastetuista akseleista. Näin toimimalla varmistetaan tehokas voimansiirto. Niitä käytetään muun muassa autoteollisuudessa sekä teollisuus- ja ilmailu- ja avaruussovelluksissa.
Kapenevat akselit
Kapenevat akselit ohenevat pituudeltaan. Tämä muoto antaa tiukan otteen osille, kuten hihnapyörille, hammaspyörille ja auton pyörännavoille. Näissä akseleissa on usein joko avainnapa tai ne on tehty kartiomaisesti sopiviksi, jotta osat pysyvät tukevasti paikoillaan. Lisäksi kartiomainen muotoilu helpottaa eri osien purkamista ja kokoamista. Tämä auttaa yksinkertaistamaan vaihto- tai huoltotöitä. Esimerkiksi autojen pyörän navassa kartiomainen akseli takaa tiukan istuvuuden, mikä pitää pyörän turvallisena ja vakaana.
Kiinteät akselit
Kiinteät akselit ovat kuin pieniä teräs- tai alumiinitankoja, jotka on venytetty pitkiksi tangoiksi. Ne ovat yksinkertaisia mutta kiinteitä. Niitä voidaan siis käyttää heikkotehoisissa tai hidaskäyntisissä sovelluksissa. Tällaisia ovat esimerkiksi kodinkoneiden käsityökalut ja pienet koneet. Niiden vankka rakenne tekee niistä erittäin kestäviä, kun niitä käytetään erilaisissa mekaanisissa järjestelmissä.
Porrastetut akselit
Akselien pituussuunnassa on useita halkaisijoita, minkä ansiosta niihin voidaan kiinnittää muun muassa laakereita, hammaspyöriä ja hihnapyöriä. Tämän ominaisuuden ansiosta kappaleet voivat helposti siirtyä kokoluokasta toiseen. Tämän vuoksi niitä käytetään laajalti voimansiirtojärjestelmissä. Porrastettu kokoonpano lisää monipuolisuutta ja mahdollistaa monimutkaisten mekaanisten kokoonpanojen tekemisen.
Mäntäakselit
Nämä männät liikkuvat edestakaisin sylinterin seinämien läpi liikkeen aikaansaamiseksi. Liike, joka syntyy suurten, painavien esineiden liukumisesta tankoa pitkin ylös tai alas, on tyypillistä tässä tapauksessa. Mäntäakselin rakenne on kestävä. Se kestää näistä käyttökohteista aiheutuvat raskaat voimat. Se antaa siis luotettavan suorituskyvyn.
Mato-akselit
Mato-akselin sisällä on matoa muistuttavia levyjä. Ne voivat pyöriä aksiaalisesti samansuuntaisesti kuin ne liikkuvat matotilan sisällä. Elintarvikeprosessorien on oltava tehokkaita ja kestäviä. Matokierteet ovat myös sopivia käyttömekanismeja useimpiin puhaltimiin. Sen ainutlaatuinen muoto mahdollistaa tasaisen liikkeensiirron. Tämä vähentää turhaa kitkaa mekaanisissa järjestelmissä.
Vaihteistoakselit
Nämä voimansiirrot ovat välttämättömiä autoissa ja muissa laitteissa, joissa vaihteet ovat tärkeässä asemassa. Voidaan valita joko manuaaliset tai automaattiset vaihteistot. Näin se pystyy kulkemaan pitkiä matkoja suurilla nopeuksilla kulumatta.
Tarkkuusakselien valmistustekniikat
CNC-sorvauskone
CNC-sorvauskone on erittäin nopea sylinterimäisten sorvattavien osien työstöön. Kone pyörii takatukkikaran ympäri ja poraa materiaalin läpi kiinteällä leikkuutyökalulla, jota pidetään revolveriliukupyörän liukupyörässä. Se on merkittävä, koska sillä saadaan aikaan mikä tahansa haluttu halkaisija ja pintakäsittely. Sitä suositaan suurissa tuotantomäärissä, koska sen erikoistyökalut leikkaavat materiaalia pyörivältä akselilta.
CNC-jyrsin
Tässä prosessissa käytetään pyörivää leikkuria, jolla luodaan esimerkiksi uria, tasoja ja avainkanavia. Se muotoilee paikallaan olevan akselin haluttuun muotoon ja kokoon. Työkalu voi olla pyörivä monipistelaite tai päätyjyrsin. Se sopii CNC-koneen jyrsinpään tai revolveriliukupään sovitinpidikkeeseen. Jyrsintäleikkaukset ovat aina tarkkoja ja suoria paikallaan olevaan akseliin.
CNC-hiontakoneet
Jotta koneistetut akselit olisivat sileitä, CNC-hionnassa akselit hierotaan pyöriviä hiomalaikkoja tai -levyjä vasten. Näin varmistetaan, että valmiit tuotteet täyttävät mittatoleranssit ja määritetyt koot. Tällä tavoin valmistetuilla räätälöidyillä vetoakseleilla on oltava määrätyt toleranssit ja mitat, jotta ne toimisivat oikein. Tämä johtaa laadukkaaseen viimeistelyyn.
CNC porakone
Myös CNC-porakoneilla valmistetaan akselien eri halkaisijamittoja; nämä urat voivat olla syvempiä käyttötarkoituksesta riippuen. Alhaisen kustannustasonsa ja yksinkertaisuutensa ansiosta se muodostaa hyvin reikiä ja kanavia räätälöityihin akseleihin.
Sähköpurkauskoneistus (EDM)
Sähköä käytetään poistamaan työkappaleen osa tai koko kappale metallista. Näin syntyy pieniä piirteitä, joita kutsutaan komponenteiksi metalleissa, kuten teräksessä, kuparissa tai alumiinissa. Tätä prosessia kutsutaan EDM:ksi. Se tekee asiantuntemuksesta monimutkaisten piirteiden tekemisen hyödyttömäksi. Tämä johtuu siitä, että se voidaan tehdä ilman erityistä tietämystä valmistuksen suunnittelusäännöistä. Sen sijaan se tarvitsee vain matematiikan, myös trigonometrian, perusymmärrystä. Tätä käytetään, kun tehdään pieniä piirteitä kiinteisiin akseleihin.
Akselin osien työstöön käytettävät materiaalit
Erilaisista materiaaleista, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet, valmistetaan tarkkuusakseleita, jotka sopivat erityisiin sovellustarpeisiin. Niiden on kestettävä toiminnalliset vaatimukset, koska niiden on oltava lujia ja kestäviä.
Alumiini
Alumiini on kevyttä ja korroosionkestävää, ja se on helposti työstettävissä. Se soveltuu erinomaisesti esimerkiksi kevyisiin sovelluksiin, kuten korkean suorituskyvyn sovelluksiin ja ilmailu- ja avaruusteollisuuteen. Esimerkkinä voidaan mainita kilpa-autot, joihin asennetaan usein alumiinisia vetoakseleita painon vähentämiseksi ja kiihtyvyyden parantamiseksi.
Ruostumaton teräs
Ruostumaton teräs on erittäin korroosionkestävää ja sopii erinomaisesti vedelle tai syövyttäville aineille altistuviin tiloihin. Ne ovat yleisiä 304- ja 316-luokkia kemiantehtaissa ja meriympäristöissä, eivätkä ne ruostu helposti, kun ne altistuvat ankarille olosuhteille.
Hiiliteräs
Hiiliteräs voidaan myös lämpökäsitellä lisäkovuuden saavuttamiseksi, sillä sillä on erinomainen vetolujuus ja työstettävyys. Pumppujen ja moottoreiden akseleissa käytetään pääasiassa vähähiilisiä tyyppejä, ja 1045-luokka on kuuluisa näissä kahdessa sovelluksessa. Vähähiiliset teräkset tarjoavat hyvän lujuuden. Tämä tekee niistä kustannustehokkaita. Korkeahiiliset teräkset tarjoavat vielä enemmän lujuutta.
Titaani
Se on tunnettu korkeasta lujuus-painosuhteestaan ja korroosionkestävyydestään. Titaania käytetään myös ilmailu- ja avaruusalalla. Se tarvitsee äärimmäistä lujuutta, koska se on erittäin suorituskykyistä. Titaanista valmistetaan räätälöityjä akseleita, mikä tarkoittaa, että ne kestävät rasitusta ennen katkeamista.
Seosterästä
Tämä materiaali on vahva, kuten 4140- tai 4340-seokset, ja sitä käytetään ankarissa olosuhteissa korkeissa lämpötiloissa. Yleensä rakentajat kiinnittävät niitä suuriin teollisuusmoottoreihin ja koneiden rakenteisiin. Tällaiset teräkset voivat sisältää molybdeeniä, kromia ja nikkeliä. Nämä elementit lisäävät kulutuskestävyyttä.
Nikkeliseokset
Korkeissa lämpötiloissa ja erinomaisen korroosionkestävyyden ansiosta nikkeliseokset, kuten Inconel 600 ja 800, ovat luotettavia. Niitä käytetään turbiiniakseleissa ja muissa vaativissa sovelluksissa. Niitä voidaan käyttää jopa vaikeissa olosuhteissa ja ne säilyttävät silti ominaisuutensa.
Komposiittimateriaalit
Kehittyneet komposiittimateriaalit, kuten hiilikuitu, ovat tehneet kilpaurheilusta suosittua. Niissä yhdistyvät täydellisesti suuren lujuuden ja keveyden ominaisuudet. Jotkin näistä ovat ihanteellisia tapauksissa, joissa painoa on vähennettävä merkittävästi. Niistä tulee loistavia metallien korvikkeita; ne ovat käteviä silloin, kun perinteiset materiaalit epäonnistuvat.
Pintakäsittely räätälöityjä akseleita varten
Passivointi
Ruostumattomasta teräksestä valmistetun akselin parantamiseksi käytetään passivointia. Tämäntyyppisen akselin puhdistaminen hapolla poistaa vapaan raudan ja muut epäpuhtaudet. Tämä muodostaa passiivisen oksidikerroksen, joka parantaa korroosionkestävyyttä.
Anodisointi
Anodisointi on paras ratkaisu alumiiniakseleille, sillä se antaa niille kovan pinnan, joka kestää korroosiota. Anodisointi parantaa myös sen esteettistä houkuttelevuutta, erityisesti kun siihen käytetään koristeellisia väriaineita.
Galvanointi
Galvanoinnissa pinnalle lisätään ohut sinkki-, nikkeli- tai kultakalvo. Tämä tekee siitä erittäin kulutusta ja korroosiota kestävän.
Helmi-ilmapuhallus
Helmipuhalluksessa käytetään korkeapaineisia teräshelmiä tai hienoja lasihiukkasia pinnan puhdistamiseen. Se saa jälkimmäisen näyttämään puhtaalta, tylsältä tai satiinipintaiselta.
Kiillotus
Tällä menetelmällä poistetaan kaikki naarmut ja naarmut hankaamalla. Näin estetään likaantuminen ja hapettuminen. Se parantaa myös korroosionkestävyyttä ja heijastuskykyä.
Kromaus
Tämäntyyppiset akselit pinnoitetaan ohuella kromikerroksella, mikä lisää kovuutta ja ruostumattomuutta. Siinä on kiiltävä mutta sitkeä pinnoite, joka voi kestää kovia ympäristöjä, myös jatkuvan käytön tilanteita.
Vinkkejä akselin osien valmistukseen
Jotta akselin osat kestävät odotetut kuormat ja vääntömomentit, on varmistettava, että akselin osat ovat luotettavia ja tarkkoja. Tämän prosessin avulla voidaan valita akselille sopiva materiaali ja halkaisija, jotta estetään vikaantuminen käytön aikana.
Akselin materiaali
Sopiva materiaali on valittava muun muassa lujuuden, lämpötilan ja korroosionkestävyyden perusteella. Yleisiä materiaaleja ovat ruostumaton teräs, hiiliteräs, seokset ja alumiini. Materiaalivalinnan tulisi vastata hankkeen vaatimuksia ja budjettimäärärahoja.
Akselin pituuden ja halkaisijan määrittäminen
Akselin pituuden ja halkaisijan työstäminen sovelluksen vaatimusten mukaisesti auttaa välttämään taipumista ja tärinää. Valitse poikkileikkauksen muoto, joka kestää kuormitusta.
Pintakäsittely
Asianmukainen pintakäsittely parantaa akselin kestävyyttä. Esimerkkejä tällaisista pintakäsittelyistä ovat anodisointi tai jauhemaalaus. Ne parantavat korroosion, kulumisen ja kitkan kestävyyttä.
Laadunvalvonta akselien työstössä
Toimivien akselien osalta laadunvalvonta on ratkaisevan tärkeää. Säännöllisillä tarkastuksilla ja testauksilla varmistetaan mitat, materiaaliominaisuudet ja pintakäsittelyt. Joitakin menetelmiä ovat esimerkiksi koordinaattimittaus sekä pinnankarheuden ja kovuuden testaus. Niillä varmistetaan myös jäljitettävyys ja sääntöjen noudattaminen perusteellisen dokumentoinnin avulla.
Stressianalyysi
Jännitysanalyysin suorittaminen paljastaa alueet, jotka ovat alttiita suurille jännityksille ja vikaantumiskohdille yleisesti ottaen. Insinööriohjelmistot mallintavat tämän optimointitekniikoiden avulla.
Akselin suuntaus
Tarkkuutta vaativia työkaluja ja asianmukaisia tekniikoita voidaan käyttää asianmukaisen linjauksen saavuttamiseksi. Ympäristö on otettava huomioon, jotta tärinä vähenee ja siten myös kuluminen vähenee.
Päätelmä
Koneistetuilla akseleilla on keskeinen rooli nykyaikaisissa koneissa, sillä ne takaavat sujuvan toiminnan ja korkean suorituskyvyn. Tarkan valmistuksen ja tiukan laadunvalvonnan ansiosta nämä komponentit täyttävät alan tiukat standardit.
Tee yhteistyötä kanssamme ja hyödynnä huippuluokan työstöteknologiaa, jotta saat huippulaatuiset akselit räätälöitynä juuri sinun tarpeisiisi. Edistetään innovaatiota yhdessä.
