Kara (työkalu)
Kara on työstökoneen osa, joka sijaitsee työstökoneen pyörimisakselilla ja on yleensä akselimainen. Vaikka itse akselia kutsutaan karaksi, karalla viitataan työntekijöiden keskuudessa usein metonyymisesti koko pyörivään kokonaisuuteen, johon kuuluvat akselin lisäksi laakerit ja muut näihin välittömästi liittyvät osat (esim. istukka, (sorvissa pakka)).[1]
Työstökoneessa voi olla useita karoja kuten penkkisorvin karapylkän ja kärkipylkän (takapylkän) karat.[2] Pääkara on yleensä karoista suurin. Jos viitataan karaan ilman tarkentavia tietoja, tarkoitetaan pääkaraa. Joissakin työstökoneissa, jotka on tarkoitettu suurten erien sarjatuontantoon, käytetään neljän, kuuden tai jopa useamman karan ryhmiä. Näitä kutsutaan monikaraisiksi koneiksi, ja tällaisia koneita ovat esimerkiksi monikaraiset porakoneet ja ruuvikoneet (ruuvinleikkauskoneet). Vaikka penkkisorvissa onkin useita karoja (kärkipylkkä mukaan lukien), sitä ei kutsuta monikaraiseksi koneeksi, koska pääkaroja on vain yksi.[1]
Esimerkkejä karoista:
- Sorveissa (sekä puu- että metallisorveissa) kara on karapylkän sisällä.[2]
- Tasosorveissa on vain yksi kara, jonka etäisyyttä johteista on kasvatettu, jotta on mahdollista koneistaa kappaleita, joiden halkaisijat ovat liian suuria kärkisorvilla koneistettaviksi.[2]
- Pyöröleikkaavissa puuntyöstökoneissa kara on osa, johon jyrsinterät kiinnitetään yksityiskohtien (kuten kyntteiden, kohoreunusten ja käyrien) leikkaamiseksi muotteihin ja muihin jyrsittäviin kappaleisiin.
- Vastaavasti pyöröleikkaavissa metallintyöstökoneissa (kuten jyrsimissä ja porakoneissa) kara on akseli, johon työkalu (kuten poranterä tai jyrsinterä) kiinnitetään esimerkiksi istukan avulla.
- Karatyyppejä ovat esimerkiksi hiomakarat, sähköiset karat, työstökoneiden karat, pieninopeuksiset karat ja suurnopeuskarat.
-
Sorvin karapylkän kara (H4) -
Sorvin kärkipylkän kara (T5) -
Monikarainen sorvi -
Yksikarainen pylväsjyrsinkone ja sen kara (nro 2)
_NT.PNG)
Suurnopeuskarat
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Metallintyöstökoneissa, kuten CNC-jyrsimissä, käytetään useimmiten metallintyöstöön suunniteltuja suurnopeuskaroja.[3][4] Niitä on olemassa kahta eri tyyppiä:
Hihnakäyttöinen kara
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Hihnakäyttöinen kara on karapylkän sisällä yhdessä laakeroinnin kanssa[4], ja sitä pyöritetään ulkoisella moottorilla hihnapyöräjärjestelmän välityksellä.[3]
- Ulkoinen moottori, jonka vaihdolla voidaan kasvattaa tehoa ja vääntömomenttia.
- Huippunopeudet: 12 000 - 15 000 kierrosta minuutissa[3]
- Hyödyt: kustannustehokas
- Haitat: rajallinen huippunopeus rajoittaa käyttökohteita
Moottorin sisältävä kara
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Tässä tyypissä moottori sijaitsee kiinni karassa karapylkän tai -kotelon sisällä.
- Sisäinen moottori: rajoittaa tehoa ja vääntömomenttia, koska karakotelon tai -pylkän sisällä on vain rajallisesti tilaa.
- Nopeusalue: 20 000[5]-60 000 kierrosta minuutissa[3] (huippunopeus riippuu suunnittelusta)
- Hyödyt: suurempien huippunopeuksien ansiosta käyttökohteita on enemmän.
- Haitat: käyttöikä voi jäädä lyhyeksi käytöstä riippuen.
Sekä hihnakäyttöisillä että moottorin sisältävillä karoilla on hyötynsä ja haittansa suunnittelusta riippuen. Näiden vaihtoehtojen paremmuus riippuu koneen käyttötarkoituksesta ja valmistettavista tuotteista.
Ominaisuuksia
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Hyvin tärkeä ominaisuus kaikentyyppisissä karoissa on hyvä laakerointi, joka pitää akselin oikeassa asennossa työstöä varten (sekä vaaka- että pystysuunnassa) ja estää käytön väärässä asennossa.[6] Halpojen työstökoneiden karoissa on yleensä mahdollisimman halvat rullalaakerit. Työstökoneissa, joita käytetään hyvin mittatarkkojen osien koneistukseen, säteisheittoa ei saa olla juuri lainkaan. Näissä koneissa käytetään nykyisin yleensä hydrodynaamisia liukulaakereita. Tarkoissa suurnopeustyöstökoneissa käytetään hydrostaattisia ja magneettisia laakereita, jolloin aksiaaliset poikkeamat ovat korkeintaan 0,5 µm. Suurimmassa osassa nykyaikaisista NC-työstökoneista käytetään tällaisia laakereita.
Perinteisten manuaalisten kärkisorvien karat on ollut tapana laakeroida hyvin tarkoilla rulla- ja kuulalaakereilla. Rullalaakerit ovat kartiomaisia ja kantavat sekä säteis- että aksiaalivoimat. Aksiaalivoimat on kuitenkin mahdollista kantaa painelaakeillakin. Tälläkin tavalla on päästy merkityksettömän pieniin heittoihin, mikä on välttämätöntä myös tarkkamittaisten kappaleiden manuaalisorvauksessa.[2]
Laakeroinnin lisäksi jäähdytysjärjestelmä on yleinen ominaisuus karoissa. Koska kara on kosketuksissa työkaluun, joka puolestaan on kosketuksissa työkappaleeseen, koneistuksessa syntyvää lämpöä johtuu istukkaan/pakkaan ja karan akseliin, mikä aiheuttaa karaan lämpömuodonmuutoksia. Tätä ehkäistään jäähdyttävällä voiteluaineella, joka virtaa karan sisällä olevissa jäähdytyskanavissa jäähdyttäen karaa ja siten vähentäen lämpömuodonmuutoksia.[7]
Katso myös
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b Hoffman, Peter J. & Hopewell, Eric S. & Janes, Brian: Precision Machining Technology. Cengage Learning, 2011. ISBN 1435447670 (englanniksi)
- ↑ a b c d Ihalainen, Erkki ym.: Valmistustekniikka, s. 152-153. Espoo: Otatieto, 1995. ISBN 951-672-205-9
- ↑ a b c d Shop Doc – Justifying Use of a High-Speed-Spindle | Today’s Machining World todaysmachiningworld.com. Viitattu 14.2.2019. (englanniksi)
- ↑ a b High Speed Spindle Design and Construction www.mmsonline.com. Viitattu 14.2.2019. (englanniksi)
- ↑ High-Speed Spindles Powered by Coolant Pressure www.mmsonline.com. Viitattu 14.2.2019. (englanniksi)
- ↑ Steve Katz: 4 Types of Bearings Used in Machine Tool Spindles blog.emersonbearing.com. Viitattu 23.2.2023. (englanti)
- ↑ Samuel C. Geise: Hydraulically powered spindle for working metals and composite materials patents.google.com. Viitattu 23.2.2023. (englanniksi)
