Language 
Lò xo được tạo ra bằng cách cuộn, uốn hoặc dập dây hoặc dải kim loại thành hình dạng có thể lưu trữ và giải phóng năng lượng cơ học. Phương pháp phổ biến nhất là cuộn dây - cấp dây qua một Máy lò xo CNC uốn cong nó quanh một trục gá với bước và đường kính được tính toán chính xác. Để sản xuất số lượng lớn, quy trình này chạy ở tốc độ từ 50 đến 400 bộ phận mỗi phút tùy thuộc vào kích thước và vật liệu lò xo.
Cho dù bạn đang tạo mẫu một bộ phận trong xưởng hay vận hành hàng nghìn sản phẩm trên một cửa hàng thương mại máy cuộn lò xo , các bước cốt lõi đều giống nhau: chọn dây phù hợp, thiết lập hình học, cuộn dây hoặc tạo hình lò xo, xử lý nhiệt và hoàn thiện bề mặt. Mỗi giai đoạn có dung sai ảnh hưởng trực tiếp đến tải trọng, tuổi thọ mỏi và tính nhất quán về kích thước của lò xo.
Các phần bên dưới chia nhỏ từng bước một cách chi tiết — với các phép đo thực tế, lựa chọn vật liệu và cài đặt máy — để bạn có thể tạo ra lò xo hoạt động đáng tin cậy từ cuộn dây đầu tiên đến cuộn dây cuối cùng.
Hiểu loại lò xo bạn cần sẽ xác định quy trình sản xuất, dụng cụ và cấu hình máy. Có năm loại chính được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng.
Loại phổ biến nhất. Dây tròn được quấn thành một vòng xoắn có bước mở để lò xo nén dưới tải trọng dọc trục. Được chế tạo trên cuộn dây CNC máy lò xo với các điều chỉnh công cụ cao độ. Dung sai chiều dài tự do thường là ± 1–2% chiều dài danh nghĩa.
Vết thương với các cuộn dây khép kín và lực căng ban đầu để các cuộn dây ép vào nhau khi đứng yên. Các móc được tạo thành ở mỗi đầu bằng máy lò xo ngay sau khi cuộn dây. Hình dạng móc - xoắn hoàn toàn, xoắn nửa hoặc mở rộng - được thiết lập trong chương trình máy.
Chống lại lực quay. Vết thương có dạng cuộn kín hoặc hở, có chân duỗi theo phương tiếp tuyến. A máy lò xo xoắn uốn cong các chân theo các góc chính xác — thường là 90°, 180° hoặc các góc tùy chỉnh trong phạm vi ±1°.
Được đóng dấu hoặc uốn cong từ dải phẳng. Lò xo lá ô tô sử dụng các tấm xếp chồng lên nhau được kẹp ở trung tâm. Các lò xo phẳng nhỏ hơn dành cho thiết bị điện tử được dập trên máy ép khuôn liên tục với tốc độ lên tới 800 nét mỗi phút.
Vòng đệm hình nón xếp chồng lên nhau nối tiếp hoặc song song. Được hình thành bằng cách làm trống vòng đệm từ tấm và ép nó thành hình nón. Khả năng tải thay đổi đáng kể theo chiều cao hình nón - chênh lệch chiều cao 1 mm có thể thay đổi tải từ 30–50%.
Lựa chọn vật liệu không phải là phỏng đoán tùy chọn - hợp kim sai sẽ gây ra hiện tượng mỏi sớm, ăn mòn hoặc lệch kích thước dưới nhiệt độ. Bảng dưới đây bao gồm các vật liệu lò xo được chỉ định phổ biến nhất trong các ngành công nghiệp.
| Chất liệu | Tiêu chuẩn | Độ bền kéo | Nhiệt độ tối đa (° C) | Tốt nhất cho |
|---|---|---|---|---|
| Dây nhạc (Carbon cao) | ASTM A228 | 1700–2400 MPa | 120 | Mục đích chung, chu kỳ cao |
| Dây rút cứng | ASTM A227 | 1200–1900 MPa | 120 | Tải tĩnh hoặc chu kỳ thấp |
| Thép không gỉ 302/304 | ASTM A313 | 1300–2000 MPa | 260 | Môi trường ăn mòn |
| Thép không gỉ 316 | ASTM A313 | 1100–1800 MPa | 316 | Tiếp xúc với biển, hóa chất |
| Chrome Silicon (SiCr) | ASTM A401 | 1900–2200 MPa | 245 | Lò xo van ứng suất cao |
| Inconel 718 | AMS 5596 | 1240–1450 MPa | 700 | Hàng không vũ trụ, nhiệt độ cực cao |
| đồng phốt pho | ASTM B159 | 700–1100 MPa | 95 | Tiếp điểm điện, không từ tính |
Dây nhạc (ASTM A228) bao phủ khoảng 70% tổng sản lượng lò xo nén trên toàn thế giới do độ bền kéo cao và chất lượng bề mặt ổn định. Hợp kim silicon Chrome được sử dụng khi ứng suất vận hành vượt quá 45% độ bền kéo hoặc khi lò xo quay hơn 10 triệu lần.
Đường kính dây dẫn đến độ bền kéo: dây nhạc 0,5 mm có độ bền kéo gần 2400 MPa, trong khi dây 6 mm của cùng loại hợp kim giảm xuống khoảng 1700 MPa. Mối quan hệ nghịch đảo này được xây dựng trong mọi phương trình thiết kế lò xo và phải được tính đến trước khi thiết lập máy lò xo.
Chạy máy lò xo mà không tính toán trước các thông số chính là cách bạn lãng phí vật liệu và tạo ra các bộ phận không đạt thông số kỹ thuật. Các công thức sau đây là nền tảng của mọi thiết kế lò xo nén.
Trong đó G = mô đun cắt (~80.000 MPa đối với thép), d = đường kính dây, D = đường kính cuộn dây trung bình, Na = số lượng cuộn dây hoạt động. Một lò xo van ô tô điển hình có d = 3,5 mm, D = 28 mm và Na = 8 tạo ra tốc độ khoảng 28 N/mm.
C = D/d (chỉ số lò xo). Lò xo có chỉ số dưới 4 có nồng độ ứng suất cao ở cuộn dây bên trong - hệ số Wahl hiệu chỉnh tính toán ứng suất cắt. Hầu hết các lò xo được thiết kế với C trong khoảng từ 6 đến 12.
Nc = số cuộn dây không hoạt động (đóng), δ = cao độ × Na. Đối với lò xo nén có 2 đầu kín, Nc = 2. Chiều dài tự do trực tiếp đặt vị trí dừng máy trong quá trình quấn trên một Máy cuộn lò xo CNC .
Chiều dài rắn là chiều cao nén khi tất cả các cuộn dây chạm vào nhau. Luôn xác minh rằng độ võng làm việc giữ cho lò xo cao hơn chiều dài vật rắn ít nhất 15% để tránh bị biến dạng vĩnh viễn. Nhiều người vận hành máy lò xo sử dụng điều này như một biện pháp kiểm tra khe hở tối thiểu.
Trước khi lập trình một máy lò xo , xác minh rằng thiết kế vượt qua ba bước kiểm tra: (1) ứng suất tối đa dưới tải duy trì dưới 45% độ bền kéo cho các ứng dụng động; (2) lò xo không bị vênh - lò xo mảnh có tỷ lệ Lf/D trên 4 dễ bị oằn ngang; (3) tần số riêng ít nhất gấp 13 lần tần số hoạt động để tránh cộng hưởng. Thiếu bất kỳ bước kiểm tra nào trong số này sẽ dẫn đến lỗi hiện trường, thường xảy ra trong vòng 100.000 chu kỳ đầu tiên.
A máy lò xo là một hệ thống tạo hình được điều khiển chính xác lấy dây thô từ ống cuộn và uốn nó thành lò xo hoàn thiện trong một lần chạy liên tục. Các phiên bản CNC hiện đại thay thế cơ cấu cam và đòn bẩy của các máy cũ bằng trục dẫn động bằng servo có thể được lập trình lại trong vài phút. Hiểu những gì xảy ra bên trong máy là điều cần thiết để khắc phục sự cố lệch đường kính, biến đổi bước và các khuyết tật ở điều kiện cuối.
Dây đi vào thông qua một máy ép tóc - một loạt các con lăn được đặt ở các góc xen kẽ - giúp loại bỏ vật đúc và vòng xoắn tự nhiên khỏi ống cuộn. Việc làm thẳng không đúng cách là nguyên nhân hàng đầu gây ra sự thay đổi đường kính cuộn dây trong sản xuất. Hầu hết máy cuộn lò xo sử dụng máy ép tóc 5 con lăn hoặc 9 con lăn; dây nặng hơn trên 6 mm có thể sử dụng cấp liệu bằng con lăn kẹp được cấp điện với phản hồi mô-men xoắn. Tốc độ nạp trực tiếp xác định tốc độ đầu ra của máy: ở tốc độ nạp 200 mm/s, lò xo có chiều dài tự do 30 mm mất khoảng 0,15 giây để lên dây.
Điểm cuộn - chốt hoặc con lăn cacbua cứng - làm lệch dây dựa vào trục gá hoặc vào không khí tự do để tạo đường kính cuộn dây. Di chuyển điểm cuộn vào trong sẽ làm tăng đường kính; bên ngoài làm giảm nó. Công cụ bước điều khiển độ tiến của trục trên mỗi vòng quay, thiết lập góc bước của lò xo và cuối cùng là chiều dài tự do. Trên một Máy lò xo CNC , cả hai trục đều cập nhật vị trí 500–1000 lần mỗi giây, cho phép đường kính giảm dần, bước thay đổi và biên dạng hình thùng trong cùng một chu kỳ gió.
Sau khi đạt đến số lượng cuộn dây đã lập trình, một con dao cắt sẽ cắt dây một cách sạch sẽ. Đường cắt phải bắn ở góc quay chính xác để tạo ra hình dạng đầu cuối nhất quán. Thời điểm cắt kém sẽ tạo ra các móc, gờ hoặc các đầu bị dập khiến không mài được hoặc ảnh hưởng đến độ vuông góc của lò xo. Máy tốc độ cao sử dụng hệ thống cắt bằng khí nén hoặc servo với thời gian phản hồi dưới 5 mili giây.
Dẫn đầu máy lò xo các nhà sản xuất bao gồm WAFIOS (Đức), Itaya (Nhật Bản), Bamatec (Thụy Sĩ) và nhiều nhà sản xuất Trung Quốc. Một máy cuộn CNC 4 trục tầm trung có khả năng xử lý dây 0,3–6 mm thường có giá từ 40.000 đến 120.000 USD tùy thuộc vào tốc độ và cấu hình trục.
Trình tự sau đây bao gồm quá trình sản xuất lò xo nén công nghiệp từ dây thô đến bộ phận đã được kiểm tra và hoàn thiện. Lò xo xoắn và lò xo giãn tuân theo cùng một bộ khung với những sửa đổi ở giai đoạn tạo hình và xử lý nhiệt.
Dây đến được xác minh dựa trên chứng chỉ vật liệu: dung sai đường kính (thường là ± 0,5% đối với dây nhạc), độ bền kéo, tình trạng bề mặt và trọng lượng ống cuộn. Dây có đường nối bề mặt, vết rỗ hoặc đường kính vượt quá dung sai sẽ bị loại bỏ trước khi đến máy. Độ lệch đường kính chỉ 2% sẽ thay đổi tốc độ lò xo khoảng 8% (vì tỷ lệ tỷ lệ với d⁴).
Người vận hành tải dây qua máy ép tóc và đưa nó đến điểm cuộn. Chương trình CNC chỉ định: tốc độ cấp dây, điểm đặt đường kính cuộn dây, bước trên mỗi vòng quay, tổng số cuộn dây và vị trí cắt. Các mẫu của bài viết đầu tiên được xử lý ở tốc độ chậm - thường là 10–20% tốc độ sản xuất - và được đo so với bản in. Các điều chỉnh về vị trí điểm cuộn, góc dao bước và thời gian cắt được thực hiện cho đến khi tất cả các kích thước đều nằm trong dung sai.
Sau khi sản phẩm đầu tiên được phê duyệt, máy sẽ chạy ở tốc độ sản xuất tối đa. Tốc độ đầu ra thay đổi tùy theo kích cỡ dây: Dây 0,5 mm chạy với tốc độ 200–400 lò xo/phút; Dây 6 mm chạy với tốc độ 15–40 lò xo/phút . Các mẫu trong quá trình được lấy sau mỗi 500–1000 mảnh và kiểm tra chiều dài tự do, đường kính ngoài và tổng số cuộn dây. Hệ thống quan sát tự động trên các máy cao cấp hơn sẽ kiểm tra từng bộ phận.
Lò xo mới quấn sẽ mang theo ứng suất dư từ quá trình tạo hình. Tính năng giảm ứng suất sẽ loại bỏ hiện tượng này mà không cần kết tinh lại cấu trúc vi mô được gia công nguội của dây. Đối với lò xo thép carbon, điều này có nghĩa là 200–260 °C trong 20–30 phút trong lò đai lưới hoặc lò mẻ. Thép không gỉ yêu cầu nhiệt độ 315–370 °C. Sau khi xử lý, chiều dài tự do có thể thay đổi 0,5–2% khi ứng suất dư giảm đi - điều này phải được đưa vào chương trình quấn dây.
Lò xo nén có đầu kín được mài trên máy mài đĩa đôi hoặc máy mài quay để tạo ra bề mặt chịu lực phẳng. Quá trình xay phải loại bỏ đủ vật liệu để mang lại độ vuông góc trong phạm vi dung sai - thường là độ nghiêng nhỏ hơn 1,5° theo tiêu chuẩn DIN 2096 / ISO 10243. Mài dưới để lại một điểm tiếp xúc thay vì tiếp xúc hoàn toàn với ổ trục; mài quá mức sẽ cắt vào các cuộn dây hoạt động và làm giảm tốc độ lò xo.
Lò xo chịu tải cao được nén đến độ cao đặc một hoặc nhiều lần để tạo ra ứng suất dư nén thuận lợi trên bề mặt cuộn dây bên trong. Quá trình này - được gọi là cào hoặc đặt trước - làm ngắn vĩnh viễn lò xo từ 1–5% chiều dài tự do nhưng làm tăng khả năng chống lại sự cố định của lò xo trong suốt thời gian sử dụng. Lò xo treo và lò xo van ô tô hầu như luôn bị trầy xước trước khi xuất xưởng.
Bắn peening bắn vào bề mặt lò xo bằng những quả bóng thép hoặc gốm nhỏ với vận tốc cao, tạo ra một lớp ứng suất nén sâu 0,1–0,3 mm. Lớp này chống lại các vết nứt do mỏi do kéo bắt đầu trên bề mặt dây. Bắn peening có thể kéo dài tuổi thọ mỏi của lò xo bằng cách 200–500% trong các ứng dụng chu kỳ cao như lò xo van động cơ có chu kỳ 10⁸ lần trở lên.
Lò xo thép carbon không có lớp phủ bảo vệ sẽ bị rỉ sét trong vòng vài tuần trong môi trường ẩm ướt. Các lớp hoàn thiện thông thường bao gồm: mạ điện kẽm (5–12 µm), dầu kẽm-photphat, sơn tĩnh điện hoặc sơn điện tử. Lò xo dùng cho môi trường thực phẩm, y tế hoặc ngoài trời sử dụng vật liệu nền bằng thép không gỉ hoặc lớp phủ hữu cơ bổ sung. Hiện tượng giòn hydro từ lớp mạ là một nguy cơ đã biết - nướng sau tấm ở nhiệt độ 190–220 °C trong 4–8 giờ sẽ loại bỏ hydro được hấp thụ.
Mỗi lô sản xuất đều phải trải qua quá trình kiểm tra kích thước và tải trọng. Máy kiểm tra tốc độ lò xo nén lò xo thành hai hoặc ba chiều dài xác định và ghi lại lực tại mỗi điểm. Tốc độ đo được phải phù hợp với thông số kỹ thuật thiết kế trong phạm vi ±10% đối với lò xo thông thường hoặc ±5% đối với lò xo chính xác. Lấy mẫu thống kê tuân theo bảng AQL - thường là AQL 1.0 hoặc 1.5 cho các ứng dụng quan trọng - nghĩa là rất nhiều 1.000 lò xo cần kiểm tra 80–125 mẫu.
Đối với việc tạo mẫu, sửa chữa hoặc số lượng nhỏ, hoàn toàn có thể tạo ra một lò xo nén hoặc kéo dài chức năng mà không cần dụng cụ chuyên dụng. máy lò xo . Dụng cụ được sử dụng ở mức tối thiểu và quy trình này đơn giản đối với dây có đường kính dưới 2 mm.
Lò xo được quấn bằng tay sẽ không phù hợp với kích thước nhất quán của các bộ phận được chế tạo bằng máy. Mong đợi sự thay đổi chiều dài tự do là ±3–5% và sự thay đổi đường kính là ±2–4% khi cuộn dây bằng tay. Đối với bất cứ thứ gì yêu cầu dung sai chặt chẽ hơn hoặc nhiều hơn 20–30 miếng, máy cuộn lò xo là giải pháp thiết thực.
Ngay cả khi được bảo trì tốt máy lò xo , lỗi xuất hiện khi độ lệch thiết lập hoặc đặc tính vật liệu thay đổi. Bảng sau đây liệt kê các lỗi thường gặp nhất về nguyên nhân gốc rễ và hành động khắc phục.
| khiếm khuyết | Nguyên nhân có thể xảy ra | Hành động khắc phục |
|---|---|---|
| OD tăng dần trong quá trình chạy | Điểm cuộn dây bị mòn, độ căng của ống dây giảm | Thay thế điểm cuộn; thêm lực căng dây phanh |
| Độ dài tự do quá ngắn | Công cụ quảng cáo chiêu hàng không tiến triển đủ xa; số cuộn dây không chính xác | Tăng độ lệch của công cụ cao độ; xác minh số lượng bộ mã hóa |
| Các đầu không vuông | Đóng cuộn dây cuối không đồng đều; bánh mài không phẳng | Điều chỉnh cam cuộn cuối; bánh xe mài váy |
| Vết nứt bề mặt dây | Đường nối trên dây; đường kính trục gá quá nhỏ (căng thẳng cao) | Từ chối lô dây; tăng chỉ số lò xo (tỷ lệ D/d) |
| Lò xo rối/lồng vào nhau | OD quá lớn so với cao độ; móc cuối trên lò xo kéo dài | Giảm OD; thêm bộ chia vào ngăn đầu ra |
| Tốc độ lò xo không nhất quán | Biến đổi cao độ; đường kính dây bên ngoài dung sai | Kiểm tra lại công cụ quảng cáo chiêu hàng; thắt chặt đặc điểm kỹ thuật lô dây |
| Đầu cắt có gờ hoặc sắc nét | Dao cắt cùn; góc cắt không chính xác | Mài hoặc thay dao; điều chỉnh góc cam cắt |
Lò xo không phải là một bộ phận hàng hóa - độ lệch kích thước nhỏ tạo ra những thay đổi đáng kể về tải trọng và tuổi thọ mỏi. Các tiêu chuẩn chính điều chỉnh dung sai của lò xo là DIN 2095/2096 (nén), DIN 2097 (mở rộng) và DIN 2194 (xoắn). ISO 10243 và ISO 8458 cũng áp dụng cho chuỗi cung ứng quốc tế.
DIN 2095 xác định ba cấp dung sai: Cấp 1 (±0,5% chiều dài tự do), Cấp 2 (±1%), Cấp 3 (±2%). Máy lò xo sản xuất các bộ phận Cấp 1 trên lò xo có chiều dài tự do 80 mm phải giữ ± 0,4 mm - có thể đạt được trên máy cuộn CNC được điều chỉnh tốt nhưng không thể thực hiện được trên các máy loại cam cũ hơn.
Dung sai trên OD tuân theo chỉ số lò xo và đường kính dây. Đối với một lò xo điển hình có OD = 20 mm và d = 1,5 mm, dung sai Cấp 2 là khoảng ±0,4 mm. hiện đại máy lò xo hệ thống có phản hồi servo thường xuyên giữ OD trong phạm vi ±0,1 mm.
Độ vuông góc (độ vuông góc của mặt cuộn cuối với trục lò xo) được chỉ định là độ lệch tối đa tính bằng mm trên 100 mm chiều dài tự do. DIN 2096 Cấp 2 cho phép 3 mm trên 100 mm. Lò xo để lắp ráp chính xác - lò xo van, lò xo dụng cụ - yêu cầu nhỏ hơn 1 mm trên 100 mm.
Tốc độ lò xo được kiểm tra trên một cảm biến tải trọng ở hai chiều dài xác định. Dung sai thường là ±10% đối với lò xo thương mại và ±5% đối với lò xo chính xác. Lò xo treo ô tô thường được giữ ở tỷ lệ ±3% và chiều dài tự do ±1%, yêu cầu thử nghiệm 100% trên máy có tỷ lệ lò xo tự động.
Việc chuyển từ nguyên mẫu lên dây bằng tay hoặc máy thủ công một ca sang sản xuất hoàn chỉnh đòi hỏi phải lập kế hoạch xoay quanh ba biến số: công suất máy, hậu cần vật liệu và cơ sở hạ tầng kiểm tra.
Hãy sử dụng phép tính sau: nếu bạn cần 500.000 lò xo mỗi tháng và máy cuộn lò xo chạy với tốc độ 80 lò xo/phút, bạn cần khoảng 104 giờ máy mỗi tháng. Với 22 ngày làm việc và 8 giờ/ca, một máy trong một ca tạo ra 192 giờ máy mỗi tháng - nằm trong mức công suất. Nhưng khi bạn tính đến thời gian thiết lập (30–60 phút cho mỗi lần thay đổi), thời gian ngừng hoạt động để bảo trì (5–8% tổng thời gian đối với một máy được bảo trì tốt) và thời gian phê duyệt bài viết đầu tiên, công suất hiệu quả sẽ giảm xuống còn khoảng 160–170 giờ có thể sử dụng. Lập kế hoạch sử dụng thực tế 75–80% khi báo giá năng lực sản xuất.
Với mức 500.000 lò xo/tháng với lò xo có chiều dài tự do 30 mm sử dụng dây 1,5 mm, bạn tiêu thụ khoảng 15.000 mét dây mỗi tháng — khoảng 130–160 kg tùy thuộc vào mật độ hợp kim. Mua dây ở dạng cuộn 100 kg so với cuộn 500 kg có thể cắt giảm chi phí vật liệu từ 8–15%. Xác nhận khả năng tương thích của ống chỉ với máy lò xo hệ thống thanh toán trước khi đặt hàng số lượng lớn.
Việc kiểm tra thủ công 100% ở mức 500.000 sản phẩm mỗi tháng là không thực tế. Hệ thống quan sát tự động kiểm tra đường kính lò xo, chiều dài tự do và tình trạng đầu cuối với tốc độ 60–120 lò xo mỗi giây và phát hiện các khuyết tật trong thời gian thực. Người kiểm tra tải nội tuyến xác minh tốc độ lò xo trên mọi bộ phận. Chi phí vốn cho một ô kiểm tra hoàn toàn tự động là 25.000–80.000 USD nhưng sẽ hoàn vốn nhanh chóng khi tỷ lệ phế liệu giảm từ 1–2% xuống dưới 0,1%.
TK-13200, TK-7230 TK-13200, TK-7230 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 12 TRỤC ...
See Details
TK-13200, TK-7230 TK-13200, TK-7230 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 12 TRỤC ...
See Details
TK12120 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 12AXES TK-12120 ...
See Details
TK-5200 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 5AXES TK-5200 ...
See Details
TK-5160 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 5AXES TK-5160 ...
See Details
TK-5120 MÁY CUỘN LÒ XO CNC 5AXES TK-5120 ...
See DetailsMã QR di động
中文简体
