มี สปริงหลักหกประเภท ใช้กับผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภค: สปริงอัด, สปริงขยาย, สปริงบิด, สปริงแรงคงที่, สปริงคลื่น และสปริงจาน (Belleville) แต่ละพลังงานถูกกำหนดโดยวิธีการกักเก็บและปล่อยพลังงานกล เช่น บีบอัด ยืด บิด หมุน แบน หรือซ้อนกัน ทางเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับทิศทางการโหลด พื้นที่ว่าง และจำนวนรอบการทำงานที่ชิ้นส่วนต้องคงอยู่ และเกือบทั้งหมดในปัจจุบันนี้ถูกสร้างขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์ที่ควบคุม เครื่องสปริง แทนที่จะด้วยมือ
หมวดหมู่ของสปริงนั้นจริงๆ แล้วเป็นการจดชวเลขสำหรับพฤติกรรมทางกล สปริงอัดดันกลับ สปริงขยายจะดึงกลับ สปริงบิดต้านทานการบิด เมื่อพฤติกรรมนั้นได้รับการแก้ไขแล้ว ทุกอย่างอื่นๆ เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด จำนวนคอยล์ รูปทรงส่วนปลาย และวัสดุ จะเป็นแบบฝึกหัดการปรับแต่งเพื่อให้ได้โหลดตามเป้าหมาย การโก่งตัว และอายุการใช้งาน
คู่มือนี้จะแจกแจงรายละเอียดสปริงแต่ละประเภทในเชิงลึก วัสดุที่อยู่เบื้องหลัง วิธีที่เครื่องจักรสปริงสมัยใหม่กำหนดรูปร่างของสปริงแต่ละชนิด วิธีที่วิศวกรกำหนดขนาดสปริงสำหรับกล่องโหลดจริง โดยที่แต่ละประเภทจะปรากฏในอุตสาหกรรมต่างๆ จุดที่เกิดข้อผิดพลาดทั่วไป การตกแต่งขั้นสุดท้ายและการป้องกันการกัดกร่อน และวิธีการเปรียบเทียบราคาเมื่อจัดหาปริมาณการผลิต
สปริงอัดเป็นสปริงขดเปิดที่ออกแบบมาเพื่อต้านทานแรงบีบและดันกลับเมื่อถูกบีบอัด เป็นสปริงชนิดที่พบมากที่สุดในการประกอบเครื่องจักรกล โดยปรากฏในที่นอน ปากกาลูกลื่น วาล์ว ระบบกันสะเทือน และแม่พิมพ์อุตสาหกรรม เมื่อโหลดดันขดลวดเข้าหากัน สปริงจะเก็บพลังงานและดันกลับไปตามแกนเดิมเมื่อปล่อยโหลดแล้ว
เนื่องจากคอยล์แยกจากกันในขณะพัก จึงสามารถบีบอัดสปริงอัดได้จนกว่าคอยล์จะสัมผัสกัน ซึ่งเป็นสถานะที่เรียกว่าความสูงที่มั่นคง การออกแบบที่ดีช่วยให้สปริงอยู่ห่างจากความสูงที่มั่นคงในการทำงานปกติ เนื่องจากการหลุดออกจากจุดต่ำสุดซ้ำๆ จะทำให้ลวดแข็ง ณ จุดที่สัมผัสกัน และทำให้อายุการใช้งานที่ล้าสั้นลง คำแนะนำทางวิศวกรรมส่วนใหญ่จะรักษาการโก่งตัวของการทำงานไว้ที่ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์หรือน้อยกว่าของระยะการเคลื่อนที่ทั้งหมดที่มีไปยังระดับความสูงที่มั่นคง เหลือขอบเขตด้านความปลอดภัยสำหรับเหตุการณ์การเคลื่อนที่เกิน
สปริงอัดยังถูกกำหนดโดยวิธีการทำงานของคอยล์ปลายอีกด้วย ปลายธรรมดาปล่อยให้ลวดตัดเป็นมุมที่ตรงกับเกลียว ซึ่งผลิตได้เร็ว แต่ปล่อยให้สปริงโยกรับน้ำหนักเล็กน้อย ปลายสี่เหลี่ยมจัตุรัสเป็นแบบกราวด์หรือกดให้แบน ดังนั้นสปริงจึงตั้งตรงบนพื้นผิวเรียบโดยไม่มีการเอียง และปลายสี่เหลี่ยมจัตุรัสและกราวด์จะก้าวไปอีกขั้นด้วยการเจียรคอยล์ปลายให้เรียบอย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งเป็นเรื่องปกติในทุกที่ที่สปริงจำเป็นต้องวางให้เท่ากันกับแผ่นแบน เช่น ในชุดประกอบวาล์ว
เกรดการผลิต เครื่องสปริง สร้างสปริงอัดโดยการป้อนลวดผ่านชุดลูกกลิ้งฟีดแล้วพันไว้รอบแกนหรือหมุดขึ้นรูป จากนั้นเครื่องมือตัดจะแยกแต่ละคอยล์ตามความยาวที่ตั้งโปรแกรมไว้ เครื่องจักรที่ควบคุมด้วย CNC สามารถรักษาระดับความคลาดเคลื่อนของพิทช์ให้แน่นพอที่จะรักษาความแปรผันของอัตราสปริงให้ต่ำกว่าประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ตลอดการดำเนินการผลิต ซึ่งมีความสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องใช้แรงสม่ำเสมอ เช่น สปริงวาล์ว โดยทั่วไปแล้ว ไลน์สปริงอัดปริมาณมากจะจับคู่หัวขดกับสถานีเจียรแบบอินไลน์ เพื่อให้ปลายที่เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสสามารถเสร็จได้โดยไม่ต้องดำเนินการรองแยกต่างหาก
สปริงส่วนต่อขยายเป็นขดที่ขดแน่นซึ่งทนทานต่อแรงดึง และพยายามกลับคืนสู่ความยาวเดิมเมื่อปล่อยออก ต่างจากสปริงอัดตรงที่คอยล์จะวางชิดกัน — โดยปกติจะมีแรงตึงเริ่มต้นอยู่ภายใน — ดังนั้นสปริงจะเริ่มยืดเมื่อแรงที่ใช้เกินพรีโหลดนั้นเท่านั้น กลไกประตูโรงรถ แทรมโพลีน ประตูมุ้งลวด และสวิตช์สลับ ล้วนแต่ใช้สปริงขยาย
ความตึงเริ่มต้นถือเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่เข้าใจผิดของสปริงส่วนต่อ เนื่องจากขดลวดถูกพันกันแน่นระหว่างการขึ้นรูป สปริงจะต้านทานแรงดึงใดๆ เลยจนกว่าแรงที่จ่ายจะเกินแรงดึงในตัว จากนั้นสปริงจะเริ่มยืดตามสัดส่วนของน้ำหนักที่เพิ่มเข้าไป นักออกแบบระบุความตึงเริ่มแรกนี้อย่างจงใจ เนื่องจากน้อยเกินไปทำให้สปริงหย่อนขณะอยู่นิ่ง ในขณะที่มากเกินไปทำให้กลไกรู้สึกแข็งเมื่อเริ่มเคลื่อนที่
งานออกแบบส่วนต่อขยายสปริงส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ส่วนปลาย ไม่ใช่ที่ตัวคอยล์ ตะขอเกี่ยวเครื่องจักร ห่วงไขว้ ห่วงด้านข้าง และห่วงที่ขยายออก ต่างก็เปลี่ยนวิธีการยึดสปริงและความเข้มข้นของแรงที่ส่วนโค้ง เนื่องจากการโค้งงอของขอเกี่ยวมักเป็นจุดที่ความล้มเหลวจากความเมื่อยล้าเริ่มต้นขึ้น รูปทรงของขอเกี่ยวมักเป็นปัจจัยจำกัดในชีวิตการทำงานของสปริงมากกว่าตัวขดลวดเอง
ในเครื่องจักรสปริงที่ทันสมัย การขึ้นรูปขอเกี่ยวจะดำเนินการในวงจรเดียวกับการขด: หลังจากที่เครื่องมือขดม้วนหมุนตัวเครื่องแล้ว เครื่องมือรองจะหมุนและงอปลายลวดให้เป็นรูปทรงขอเกี่ยวก่อนจะตัดออก วิธีนี้ช่วยให้การจัดแนวขอเกี่ยวมีความสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นหนึ่งในข้อร้องเรียนด้านคุณภาพที่พบบ่อยเมื่อสปริงส่วนขยายถูกสร้างขึ้นด้วยมือ มุมขอเกี่ยวที่สม่ำเสมอยังมีความสำคัญต่อวิธีที่สปริงแขวนอยู่ในขายึดด้วย - ตะขอแบบบิดสามารถทำให้เกิดภาระด้านข้างที่ไม่ต้องการซึ่งตัวคอยล์ไม่เคยได้รับการออกแบบมาให้รับน้ำหนักได้
สปริงทอร์ชันเก็บพลังงานเมื่อบิดรอบแกน แทนที่จะถูกผลักหรือดึงไปตามสปริง ตัวคอยล์ทนทานต่อการเคลื่อนตัวเชิงมุม และขาตรงที่ปลายแต่ละด้านจะส่งแรงหมุนนั้นไปยังชุดประกอบ ไม้หนีบผ้า กับดักหนู ระบบถ่วงดุลประตูโรงรถ และบานพับประตูตู้เป็นตัวอย่างทั่วไป
สปริงทอร์ชั่นต่างจากสปริงอัดและสปริงขยายตรงที่ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานโดยเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์จะลดลงเล็กน้อยเมื่อลมขึ้นภายใต้ภาระ นั่นหมายความว่าเพลาหรือแมนเดรลที่วางอยู่บนจะต้องมีขนาดที่มีระยะห่างเพื่อลดส่วนนี้ ไม่เช่นนั้นคอยล์จะผูกติดกับเพลาก่อนที่สปริงจะเคลื่อนที่ไปถึงที่ตั้งใจไว้ ซึ่งเป็นรายละเอียดที่ทำให้นักออกแบบมือใหม่หลายคนเกิดความไม่ทันตั้งตัว
| คุณสมบัติสปริงบิด | ผลการออกแบบ |
|---|---|
| ทิศทางคอยล์ (มือซ้ายหรือขวา) | ต้องตรงกับทิศทางที่สปริงตั้งใจจะม้วนขึ้นภายใต้ภาระ ไม่เช่นนั้นคอยล์จะคลายออกแทนที่จะขันให้แน่น |
| การกำหนดค่าขา | ขาตรง บานพับ หรือขาที่ทำมุมจะกำหนดว่าแรงบิดจะถ่ายโอนไปยังชุดประกอบโดยรอบอย่างไร |
| จำนวนคอยส์ที่ใช้งานอยู่ | โดยทั่วไปขดลวดจำนวนมากจะลดอัตราแรงบิดและเพิ่มระยะการเคลื่อนที่ในการหมุน |
| ลักษณะร่างกาย (แผลใกล้และระยะห่าง) | คอยล์ปิดแผลลดเสียงรบกวนจากการเสียดสีระหว่างคอยล์ คอยล์เว้นระยะช่วยลดโอกาสการพันกันภายใต้ภาระหนัก |
นอกเหนือจากตัวอย่างในครัวเรือนแล้ว สปริงทอร์ชั่นยังปรากฏอยู่ในกลไกถ่วงดุลสำหรับประตูเหนือศีรษะที่มีน้ำหนักมาก สปริงคืนในชุดเฟืองวงล้อและอุ้งเท้า บานพับโช้คอัพบนตู้และกรอบหุ้ม และกลไกการจับยึดที่ต้องใช้แรงหมุนที่เบาและสม่ำเสมอเพื่อยึดสองส่วนเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องใช้ตัวยึดแยกกัน
สปริงทอร์ชั่นมักจะขึ้นรูปด้วยเครื่องสปริง CNC ที่มีหัวโกนขาแบบหมุนได้ เนื่องจากความแม่นยำของมุมขาจะส่งผลโดยตรงต่อการวางสปริงที่นั่งในรูยึด ขาที่หลุดออกไปแม้แต่สองสามองศาก็สามารถสร้างความไม่สอดคล้องกันของพรีโหลดในสายการผลิตได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมุมของขาจึงเป็นหนึ่งในมิติแรกๆ ที่ได้รับการตรวจสอบระหว่างการตรวจสอบขาเข้าในการตั้งค่าเครื่องมือใหม่
สปริง Belleville เป็นแหวนรองรูปทรงกรวยที่ราบเรียบภายใต้แรงกดตามแนวแกน การวางซ้อนกันแบบอนุกรมจะเพิ่มการเคลื่อนที่ ในขณะที่การวางซ้อนแบบขนานจะเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก ซึ่งทำให้มีประโยชน์ทุกที่ที่นักออกแบบต้องการเส้นโค้งแรงเฉพาะในพื้นที่แนวแกนที่สั้นมาก เช่น ชุดประกอบหน้าแปลนแบบสลักเกลียวและเครื่องจักรกลหนักเป็นตัวอย่างทั่วไป คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของจานสปริงคือ สามารถปรับเส้นโค้งแรงได้โดยความสูงของกรวยที่สัมพันธ์กับความหนา โดยกรวยแบบตื้นให้การตอบสนองของแรงเกือบเป็นเส้นตรง ในขณะที่กรวยทรงสูงสามารถปรับได้เพื่อสร้างเส้นโค้งแรงแบบแบนหรือแบบสแน็ปทรู ซึ่งมีประโยชน์ในกลไกการปล่อยโอเวอร์โหลด
เวฟสปริงใช้รูปทรงวงแหวนหยักแทนขดลวดแบบลวดกลม โดยให้แรงสปริงแบบเดียวกับคอยล์สปริงในความสูงประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่งของความสูงที่ถูกบีบอัด พรีโหลดของแบริ่งและการใช้งานตัวเชื่อมต่ออิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กชอบสปริงคลื่นเมื่อพื้นที่ตามแนวแกนมีจำกัด โดยทั่วไปแล้วจะผลิตแบบเลี้ยวเดียว หลายเลี้ยว และแบบซ้อน โดยสปริงคลื่นหลายเลี้ยวมักใช้เมื่อมีความสูงในการทำงานที่สูงขึ้น แต่พื้นที่ในแนวรัศมียังคับแคบ
รีดจากแถบแบนที่มีความเค้นก่อนแทนที่จะเป็นลวดกลม สปริงแรงคงที่ให้แรงเอาท์พุตที่เกือบเท่ากันตลอดช่วงการยืดทั้งหมด แทนที่จะเป็นเส้นโค้งแรงที่เพิ่มขึ้น เทปวัดแบบยืดหดได้ กลไกการถ่วงดุล และม้วนสายเคเบิลอาศัยลักษณะการทำงานนี้ เนื่องจากแถบถูกขดตัวเองเป็นม้วนแน่นขณะพักและคลายตัวภายใต้ภาระ แรงที่ส่งออกจึงยังคงราบเรียบอย่างน่าทึ่งเมื่อเทียบกับความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของคอยล์สปริง
สปริงแก๊สเป็นประเภทที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง — กระบอกสูบปิดผนึกด้วยแก๊สอัดและก้านลูกสูบ ใช้ในที่ที่ต้องการส่วนต่อขยายที่ควบคุมและรองรับได้ เช่น สตรัทแฮทช์รถยนต์ และเก้าอี้สำนักงานแบบปรับได้ ผลิตขึ้นโดยใช้อุปกรณ์เติมไฮดรอลิกแทนที่จะเป็นเครื่องสปริงขึ้นรูปลวด
สองประเภทที่พบไม่บ่อยแต่ยังคงมีความเกี่ยวข้องจะรวมอยู่ในหมวดหมู่พิเศษ สปริงก้นหอยเป็นแถบแบนพันเป็นรูปกรวยและทำหน้าที่เหมือนสปริงอัดที่มีความต้านทานต่อการโก่งงอได้ดีเยี่ยม ซึ่งในอดีตเคยใช้กับระบบกันสะเทือนของยานพาหนะหนัก สปริงเซอร์เพนไทน์ถูกสร้างขึ้นจากลวดกลมซิกแซกที่ต่อเนื่องกัน และครั้งหนึ่งเคยพบเห็นได้ทั่วไปในเบาะนั่งหุ้ม มีค่าสำหรับการกระจายน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งถาดรองนั่งที่กว้าง แทนที่จะมุ่งไปที่จุดไม่กี่จุด
ประเภทของสปริงที่ผลิตมักจะเป็นตัวกำหนดว่าลวดโลหะผสมชนิดใดที่เหมาะสม และโลหะผสมแต่ละชนิดจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันเมื่อถูกป้อนผ่านเครื่องสปริง
สองมิติมีอิทธิพลเหนือพฤติกรรมของสปริงมากกว่าตัวแปรเดี่ยวอื่นๆ ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดและดัชนีสปริง อัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด ลวดที่หนาขึ้นจะทำให้ความแข็งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากอัตราสปริงจะปรับขนาดด้วยกำลังสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางลวด ในขณะที่ดัชนีสปริงต่ำ (ขดลวดที่แน่นสัมพันธ์กับลวด) จะเพิ่มความเข้มข้นของความเค้นที่ด้านในของขดลวดแต่ละอัน และทำให้สปริงขึ้นรูปได้ยากขึ้นอย่างแม่นยำ การออกแบบที่ใช้งานได้จริงส่วนใหญ่จะให้ดัชนีสปริงอยู่ระหว่างประมาณ 4 ถึง 12; สปริงที่ขดแน่นกว่านั้นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษในการใช้เครื่องมือและการแก้ไขความเค้น ในขณะที่สปริงที่ขดแน่นกว่านั้นจะมีแนวโน้มที่จะพันกันและงอได้ง่ายกว่า
เครื่องสปริง CNC จะเปลี่ยนความเร็วการม้วน อัตราการป้อนลวด และแรงกดของพินขึ้นรูป ขึ้นอยู่กับโลหะผสมที่โหลด เนื่องจากลวดที่แข็งกว่านั้นต้องการแรงขึ้นรูปมากกว่า แต่จะสปริงกลับต่อไปอีกหลังจากที่เครื่องมือปล่อยออก พฤติกรรมที่เรียกว่าการคืนตัวแบบยืดหยุ่น เครื่องจักรที่สร้างขึ้นสำหรับการผลิตในปริมาณมากมักจะชดเชยการคืนสภาพนี้โดยอัตโนมัติโดยการขึ้นรูปแต่ละขดลวดมากเกินไปด้วยระยะขอบที่คำนวณได้ ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่การขดลวดอัตโนมัติได้เข้ามาแทนที่การขึ้นรูปแบบตั้งโต๊ะโดยคนเป็นจำนวนมากสำหรับสิ่งใดก็ตามที่นอกเหนือไปจากปริมาณต้นแบบ เครื่องสปริงที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวสมัยใหม่จะบันทึกข้อมูลการชดเชยต่อชุด ซึ่งทำให้ง่ายต่อการสร้างรูปทรงของคอยล์ที่แม่นยำในครั้งถัดไปที่ใช้ล็อตลวดเดียวกัน
การเลือกประเภทสปริงเป็นเพียงขั้นตอนแรกเท่านั้น การกำหนดขนาดสำหรับการใช้งานจริงมักจะลดลงเหลือสามเป้าหมายที่เชื่อมโยงกัน ได้แก่ อัตราสปริง (จำนวนแรงที่เปลี่ยนแปลงต่อหน่วยการโก่งตัว) ความเครียดที่ปลอดภัยสูงสุดที่การโก่งตัวเต็มที่ และจำนวนรอบที่สปริงต้องอยู่รอดก่อนที่ความล้าจะกลายเป็นปัญหา
อัตราสปริงจะอธิบายความแข็งของสปริง ซึ่งเป็นแรงเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการโก่งตัวเพิ่มเติมแต่ละหน่วย สำหรับคอยล์สปริง อัตราจะเพิ่มขึ้นตามเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด และลดลงตามเส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์หรือจำนวนคอยล์ที่ทำงานอยู่เพิ่มขึ้น สปริงสองตัวอาจดูเกือบจะเหมือนกันและยังคงมีอัตราที่แตกต่างกันมาก หากสปริงตัวหนึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์ใหญ่กว่าเล็กน้อยหรือมีคอยล์ที่ทำงานมากกว่าสองตัวมากกว่าสปริงตัวอื่น ซึ่งเป็นสาเหตุที่อัตราสปริงไม่ใช่แค่ขนาดทางกายภาพเท่านั้น จึงเป็นตัวเลขที่ควรระบุและตรวจสอบ
สปริงที่หมุนเวียนเป็นครั้งคราว เช่น สปริงล็อคที่เปิดสองครั้งต่อวัน สามารถออกแบบให้มีความเครียดได้มาก และมีแนวโน้มที่จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าผลิตภัณฑ์ที่อยู่รอบๆ สปริงเหล่านั้น สปริงที่หมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง เช่น สปริงวาล์วที่ยิงหลายพันครั้งต่อนาที จะต้องได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงกราฟความล้ามากกว่าค่าความเค้นสูงสุดเพียงค่าเดียว เนื่องจากการโหลดซ้ำๆ ที่ต่ำกว่าความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุในท้ายที่สุดยังสามารถทำให้เกิดการแตกร้าวเพื่อเริ่มต้นและเติบโตได้ ตามแนวทางคร่าวๆ การรักษาความเค้นในการทำงานสูงสุดให้ต่ำกว่าประมาณ 45 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของความต้านทานแรงดึงของลวดเป็นจุดเริ่มต้นทั่วไปสำหรับสปริงที่คาดว่าจะทนทานได้หลายล้านรอบ แม้ว่าจำนวนที่ถูกต้องจะขึ้นอยู่กับโลหะผสมและผิวสำเร็จเฉพาะเสมอ
การขัดผิวด้วยวิธี Shot Peening เป็นวิธีการรักษาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการยืดอายุความล้าในสปริงอัดและสปริงบิด การยิงสื่อทรงกลมขนาดเล็กที่พื้นผิวลวดทำให้เกิดชั้นตื้นของความเค้นตกค้างจากแรงอัด ซึ่งต้านทานแรงดึงที่อาจก่อให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าที่พื้นผิว สำหรับสปริงที่ต้องรับภาระรอบสูงและรับแรงเค้นสูง — สปริงวาล์วในรถยนต์เป็นตัวอย่างคลาสสิก — การขัดผิวแบบ shot peening สามารถยืดอายุการใช้งานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับสปริงที่ไม่มีการขัดผิวในขนาดเดียวกัน
เครื่องสปริง CNC ที่ทันสมัยจะเปลี่ยนแกนลวดดิบให้เป็นสปริงที่ผ่านการอบร้อนแล้วตามลำดับขั้นตอนที่ประสานกัน ทั้งหมดควบคุมผ่านการเคลื่อนที่แบบเซอร์โวที่ตั้งโปรแกรมไว้ แทนที่จะเป็นลูกเบี้ยวเชิงกลบนอุปกรณ์รุ่นเก่า
เครื่องขดม้วนที่ขับเคลื่อนด้วยลูกเบี้ยวรุ่นเก่าอาศัยลูกเบี้ยวและตัวหยุดเชิงกลเพื่อควบคุมระยะพิทช์และความยาว ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงการออกแบบสปริงจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือทางกายภาพ เครื่องสปริง CNC เข้ามาแทนที่ลูกเบี้ยวเชิงกลส่วนใหญ่ด้วยแกนเซอร์โวที่ตั้งโปรแกรมไว้อย่างอิสระ ดังนั้นการสลับระหว่างการออกแบบสปริง รวมถึงประเภทที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เช่น การย้ายจากสปริงอัดไปเป็นการทำงานของสปริงบิด จึงเป็นเรื่องของการโหลดโปรแกรมใหม่และการปรับเครื่องมือเป็นหลัก แทนที่จะสร้างเครื่องจักรขึ้นมาใหม่ ความยืดหยุ่นนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ทำให้การวิ่งสปริงขนาดเล็กและปานกลางมีความคุ้มค่ามากขึ้นในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา
| อุตสาหกรรม | ประเภทสปริงทั่วไป | ทำไมต้องเป็นแบบนั้น |
|---|---|---|
| ยานยนต์ | การบีบอัด แรงบิด แผ่นดิสก์ | การใช้งานวาล์วและคลัตช์รอบสูงต้องใช้สปริงอัดแบบยิงทะลุ จานสปริงรับภาระสูงในพื้นที่แนวแกนสั้น |
| เฟอร์นิเจอร์และเครื่องใช้ไฟฟ้า | การบีบอัด การยืดออก แรงคงที่ | กลไกปรับเอนและรางลิ้นชักต้องใช้แรงรอบปานกลางสม่ำเสมอโดยมีอัตราคงที่หรือเพิ่มขึ้นเล็กน้อย |
| อิเล็กทรอนิกส์และขั้วต่อ | คลื่นการบีบอัดขนาดเล็ก | ระยะห่างภายในที่จำกัดช่วยให้สปริงคลื่นโปรไฟล์ต่ำสำหรับพรีโหลดหน้าสัมผัส |
| เกษตรกรรมและเครื่องจักรกลหนัก | การบีบอัดแรงบิด | สปริงขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ต้องทนต่อแรงกระแทกภายนอกอาคาร โดยนิยมใช้สารเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อน |
| อุปกรณ์การแพทย์ | การบีบอัด การยืด การบิด (จิ๋ว) | แนะนำให้ใช้ลวดสเตนเลสเพื่อความสะอาด โดยมีพิกัดความเผื่อที่แคบกับเส้นลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมาก |
การเลือกใช้วัสดุของสปริงสามารถต้านทานการกัดกร่อนได้เป็นส่วนใหญ่ แต่การเคลือบและการเคลือบพื้นผิวจะเพิ่มการป้องกันอีกชั้นหนึ่ง และสามารถเปลี่ยนรูปลักษณ์และลักษณะการเสียดสีของสปริงได้เช่นกัน
ความหนาของการเคลือบมีความสำคัญมากกว่าที่คิดสำหรับสปริงที่มีความทนทานต่ำ เนื่องจากแม้แต่ชั้นชุบบางๆ ก็เปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางลวดที่มีประสิทธิภาพเล็กน้อย และสามารถเปลี่ยนอัตราสปริงของสปริงที่เล็กมากได้ สำหรับสปริงที่มีอัตราความคลาดเคลื่อนที่จำกัด การทดสอบมักจะทำหลังจากการเคลือบผิวแทนที่จะเป็นก่อนหน้านี้ ดังนั้นค่าที่รายงานจะสะท้อนถึงชิ้นส่วนในขณะที่จะติดตั้งจริง
ระยะห่างของคอยล์ที่ไม่สม่ำเสมอมักจะย้อนกลับไปที่สายไฟที่ไม่ได้ยืดให้ตรงก่อนที่จะทำการขด ลูกกลิ้งป้อนที่สึกหรอลื่นไถลบนพื้นผิวของเส้นลวด หรือเครื่องมือพิทช์ที่หลุดออกจากการสอบเทียบ สำหรับเครื่องสปริง CNC สิ่งนี้มักจะถูกจับได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ผ่านการวัดระยะพิทช์แบบอินไลน์ที่สร้างไว้ในสถานีคอยล์เอง
รอยแตกจากความเมื่อยล้าส่วนใหญ่เริ่มต้นที่ข้อบกพร่องที่พื้นผิว เช่น รอยขีดข่วน หลุมจากการกัดกร่อน หรือความเข้มข้นของความเค้นที่โค้งงอหรือขอเกี่ยว แทนที่จะอยู่ตรงกลางของขดลวดเรียบ การปรับปรุงพื้นผิวสำเร็จ เพิ่มการขัดผิวด้วยการยิง หรือการออกแบบรัศมีของตะขอที่แหลมคมใหม่ เป็นวิธีการแก้ไขตามปกติเมื่อมีการระบุรูปแบบความล้มเหลวจากความล้า
ชุดถาวรอธิบายถึงสปริงที่ไม่กลับคืนสู่ความยาวอิสระเดิมอีกต่อไปหลังจากถูกเบี่ยงเบน โดยปกติแล้วเป็นเพราะสปริงได้รับความเค้นเกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของวัสดุ ซึ่งมักเกิดจากการถูกอัดจนมีความสูงที่มั่นคงซ้ำๆ หรือจากการทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าลวดโลหะผสมที่ได้รับการจัดอันดับ การบรรเทาความเครียดที่เหมาะสมหลังจากการขดจะช่วยลดความเสี่ยงในการตั้งค่าโดยการผ่อนคลายความเค้นขึ้นรูปที่ตกค้างก่อนที่สปริงจะเห็นวงจรการทำงานครั้งแรก
ตัวแปรจำนวนหนึ่งมีแนวโน้มที่จะผลักดันให้เกิดความแตกต่างด้านต้นทุนส่วนใหญ่ระหว่างราคาเสนอของสปริง โดยไม่ขึ้นอยู่กับประเภทที่ผลิต
เมื่อเปรียบเทียบราคาระหว่างซัพพลายเออร์ต่างๆ ควรถามอย่างเจาะจงว่าปริมาณและอัตราได้รับการตรวจสอบอย่างไร — ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงส่วนใหญ่ทดสอบตัวอย่างจากทุกล็อตการผลิตด้วยเครื่องทดสอบแรงกระจัด แทนที่จะอาศัยการตรวจสอบขนาดเพียงอย่างเดียว เนื่องจากสปริงสองตัวสามารถวัดได้เหมือนกันและยังคงทำงานแตกต่างกันหากความแข็งของลวดแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างล็อตของลวด
วิธีที่เร็วที่สุดในการจำกัดประเภทของสปริงให้แคบลงคือการสอบถามทิศทางที่แรงถูกใช้และมีพื้นที่ตามแนวแกนเท่าใด:
สปริงอัดเป็นประเภทที่ผลิตกันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากแรงกดกลับโดยตรงครอบคลุมการใช้งานทางกลและการใช้งานทั่วไปมากที่สุด ตั้งแต่ปากกาไปจนถึงแกนที่นอน
สปริงอัดต้านทานการถูกบีบและคอยล์แยกออกจากกันขณะพัก ในขณะที่สปริงต่อขยายต้านทานการยืดออก และคอยล์จะยึดติดกันแน่นในช่วงที่เหลือ โดยปกติแล้วจะมีปลายเป็นตะขอหรือแบบคล้องสำหรับติดตั้ง
ใช่. เครื่องจักรสปริง CNC ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่แทนที่จะสร้างใหม่ด้วยกลไกเพื่อสลับระหว่างการบีบอัด การยืด และการขึ้นรูปแรงบิด เนื่องจากความแตกต่างอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงเครื่องมือและพารามิเตอร์การขด ระยะพิทช์ และการดัดงอที่อัปเดตในซอฟต์แวร์ควบคุม
การโค้งงอจะเน้นความเครียดมากกว่าขดลวดที่พันแบบเรียบ ดังนั้นตะขอบนสปริงเสริมและขาของสปริงบิดมักเป็นจุดที่เสียหายจุดแรกภายใต้การปั่นจักรยานซ้ำๆ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมรูปทรงของตะขอและขาจึงได้รับความสนใจในการออกแบบมากพอๆ กับตัวขดลวด
ในกรณีส่วนใหญ่ของการปรับปรุงเพิ่มเติม ใช่ สปริงคลื่นสามารถส่งแรงที่เทียบเท่ากับสปริงอัดแบบคอยล์ในขณะที่มีความสูงประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่งของความสูงที่ถูกบีบอัด ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมพวกมันจึงพบเห็นได้ทั่วไปในการออกแบบตลับลูกปืนและตัวเชื่อมต่อที่มีพื้นที่จำกัด
ดัชนีสปริงคืออัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์ต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด ค่าดัชนีต่ำหมายถึงสปริงขดที่แน่นและมีความเข้มข้นสูงกว่าที่ขอบด้านในของคอยล์ ในขณะที่ค่าดัชนีสูงหมายถึงสปริงขดที่หลวมซึ่งขึ้นรูปได้ง่ายกว่า แต่มีแนวโน้มที่จะโก่งงอและพันกันมากกว่า การออกแบบที่ใช้งานได้จริงส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงกลางเพื่อความสมดุลของความสามารถในการผลิตและประสิทธิภาพ
ใช่ สำหรับสปริงที่ต้องรับแรงเค้นสูงและรอบการทำงานสูง ความเค้นตกค้างจากแรงอัดที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวลวดจะต้านทานแรงดึงที่ทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการขัดผิวด้วยการยิงจึงเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น สปริงวาล์วในรถยนต์ แม้ว่าจะเพิ่มขั้นตอนกระบวนการรองก็ตาม
ความแข็งและเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดอาจแตกต่างกันเล็กน้อยระหว่างล็อตของโรงงานแม้จะอยู่ในช่วงพิกัดความเผื่อที่ยอมรับ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ผลิตที่มีความสม่ำเสมอจึงทดสอบตัวอย่างจากทุกชุดบนเครื่องทดสอบแรงกระจัด แทนที่จะถือว่าความสอดคล้องของขนาดเพียงอย่างเดียวรับประกันโหลดและอัตราที่สม่ำเสมอ
TK-13200、 TK-7230 TK-13200、 TK-7230 12AXES เครื่องขดสปริง CNC ...
ดูรายละเอียด
TK-13200、 TK-7230 TK-13200、 TK-7230 12AXES เครื่องขดสปริง CNC ...
ดูรายละเอียด
TK12120 TK-12120 เครื่องขดสปริง CNC 12แกน ...
ดูรายละเอียด
ทีเค-6160 TK-6160 เครื่องรีดสปริง CNC ...
ดูรายละเอียด
ทีเค-6120 TK-6120 เครื่องรีดสปริง CNC ...
ดูรายละเอียด
ทีเค-5200 TK-5200 เครื่องขดสปริง CNC 5 แกน ...
ดูรายละเอียด
ทีเค-5160 TK-5160 เครื่องขดสปริง CNC 5 แกน ...
ดูรายละเอียด
ทีเค-5120 TK-5120 เครื่องขดสปริง CNC 5 แกน ...
ดูรายละเอียด