Wszyscy wiemy, że smukłe trzonki są trudne w obróbce. Mają słabą sztywność i podlegają dużym naprężeniom i odkształceniom termicznym podczas toczenia, co utrudnia zapewnienie wymagań jakościowych obróbki smukłych wałów.
Dziś przyjrzyjmy się, jak niemieccy rzemieślnicy toczą smukłe wały.
Przyjmując odpowiednie metody mocowania i zaawansowane metody obróbki, wybierając rozsądne kąty narzędzia i wielkość skrawania itp., można zapewnić wymagania dotyczące jakości obróbki smukłych wałów.
Najczęstsze problemy smukłych wałów w obróbce
1. Duże odkształcenie termiczne
Podczas toczenia smukłych wałów dyfuzja cieplna jest słaba, a rozszerzalność liniowa duża. Gdy dwa końce przedmiotu obrabianego są mocno dociśnięte, łatwo jest go zgiąć.
2. Słaba sztywność
Podczas toczenia przedmiot obrabiany jest poddawany działaniu siły skrawania, smukły przedmiot ugina się pod własnym ciężarem, a siła odśrodkowa podczas-obrotu z dużą prędkością może łatwo spowodować jego wygięcie i odkształcenie.
3. Jakość powierzchni jest trudna do zapewnienia
Ciężar własny przedmiotu obrabianego, odkształcenie i wibracje wpływają na jego cylindryczność i chropowatość powierzchni.
Jak poprawić dokładność obróbki smukłych wałów
1. Wybierz odpowiednią metodę mocowania
(1) Metoda mocowania z podwójnym środkiem. Zastosowanie podwójnego mocowania centralnego umożliwia dokładne ustawienie przedmiotu obrabianego i łatwe zapewnienie współosiowości. Jednakże sztywność smukłego wału mocowanego tą metodą jest słaba, smukły wał podlega dużym odkształceniom zginającym i łatwo ulega wibracjom. Dlatego nadaje się tylko do obróbki wielostopniowych-części wałów o małym współczynniku kształtu, małym naddatku na obróbkę i wysokich wymaganiach dotyczących współosiowości.
(2) Metoda mocowania z jednym zaciskiem i jednym dociśnięciem. W przypadku tej metody mocowania, jeśli docisk środkowy jest zbyt ciasny, oprócz wygięcia smukłego wału, może to również utrudniać rozszerzanie cieplne smukłego wału podczas toczenia, powodując osiowe ściskanie i wyginanie smukłego wału. Ponadto powierzchnia zaciskowa szczęk i otwór środkowy nie mogą być współosiowe, co spowoduje-przełożenie po zaciśnięciu, a także może spowodować wygięcie smukłego wału. Odkształcenie. Dlatego w przypadku stosowania metody mocowania jednym-zaciskiem-jednym-pchającym, w środku należy zastosować elastyczny środek czynny, aby smukły wał mógł swobodnie rozciągać się po podgrzaniu, zmniejszając jego odkształcenie zginające pod wpływem ciepła; jednocześnie pomiędzy szczękami a smukłym wałem można włożyć otwarty pierścień z drutu, aby zmniejszyć długość styku osiowego pomiędzy szczękami a smukłym wałem, wyeliminować nadmierne-pozycjonowanie podczas instalacji i zmniejszyć odkształcenie zginania.
(3) Metoda skrawania-z dwoma narzędziami. Zmodyfikowano sanie tokarki z podwójnym-narzędziami w celu obracania smukłego wału i dodano tylny uchwyt narzędziowy. Do toczenia jednocześnie wykorzystywane są narzędzia tokarskie przednie i tylne. Obydwa narzędzia tokarskie są ustawione promieniowo naprzeciwko, przy czym przednie narzędzie tokarskie jest zamontowane we właściwej pozycji, a tylne narzędzie tokarskie jest zamontowane w niewłaściwej pozycji. Promieniowe siły skrawania generowane przez dwa narzędzia tokarskie kompensują się podczas toczenia. Przedmiot obrabiany poddawany jest niewielkim odkształceniom i wibracjom, a dokładność obróbki jest wysoka, co nadaje się do produkcji masowej.
(4) Użyj uchwytu narzędziowego i ramy środkowej. Smukły wał jest obracany metodą mocowania jednego zacisku i jednego wierzchołka. W celu ograniczenia wpływu promieniowej siły skrawania na odkształcenia zginające smukłego wału tradycyjnie stosuje się oprawkę narzędziową i ramę środkową, co jest równoznaczne z dodaniem podpory do smukłego wału, zwiększeniem sztywności smukłego wału i skutecznym zmniejszeniem wpływu promieniowej siły skrawania na smukły wał.
(5) Użyj metody cięcia odwrotnego, aby obrócić smukły wał. Metoda skrawania odwrotnego polega na tym, że podczas toczenia smukłego wału narzędzie tokarskie rozpoczyna posuw z uchwytu wrzeciona na konik. W ten sposób osiowa siła skrawania powstająca podczas obróbki powoduje wyciągnięcie smukłego wału, eliminując odkształcenia zginające spowodowane osiową siłą skrawania. Jednocześnie zastosowanie elastycznej końcówki konika może skutecznie kompensować odkształcenia ściskające i wydłużenia termiczne przedmiotu obrabianego od narzędzia do konika, unikając deformacji zginającej przedmiotu obrabianego.
2. Wybierz rozsądny kąt narzędzia
Aby ograniczyć odkształcenia zginające spowodowane obrotem smukłego wału, siła skrawania powstająca podczas toczenia powinna być jak najmniejsza. Spośród kątów geometrycznych narzędzia największy wpływ na siłę skrawania mają kąt natarcia, kąt odchylenia głównego i kąt nachylenia krawędzi skrawającej. Smukłe narzędzie tokarskie z wałami musi spełniać następujące wymagania: mała siła skrawania, zmniejszona siła promieniowa, niska temperatura skrawania, ostre ostrze, płynne odprowadzanie wiórów i długa żywotność narzędzia. Z toczenia stali wiadomo, że gdy kąt natarcia 0 wzrośnie o 10 stopni, siła promieniowa Fr może zostać zmniejszona o 30%; gdy główny kąt odchylenia Kr wzrośnie o 10 stopni, siła promieniowa Fr może zostać zmniejszona o ponad 10%; gdy kąt nachylenia krawędzi skrawającej λs przyjmuje wartość ujemną, siła promieniowa Fr również ulega zmniejszeniu.
(1) Kąt natarcia (0) wpływa bezpośrednio na siłę skrawania, temperaturę skrawania i moc skrawania. Zwiększenie kąta natarcia może zmniejszyć odkształcenie plastyczne ciętej warstwy metalu i znacznie zmniejszyć siłę skrawania. Zwiększenie kąta natarcia może zmniejszyć siłę skrawania. Dlatego przy toczeniu smukłych wałów należy maksymalnie zwiększyć kąt natarcia narzędzia, dbając jednocześnie o to, aby narzędzie tokarskie miało odpowiednią wytrzymałość. Kąt natarcia jest zazwyczaj ustawiony na 0=150 stopnia. Powierzchnię natarcia narzędzia tokarskiego należy oszlifować za pomocą rowka łamacza wiórów o szerokości rowka wiórowego B=3.5~4 mm, br1=0.1~0,15 mm i ujemnej fazce o stopniu 01=-25, aby zmniejszyć składową siły promieniowej, zapewnić płynne usuwanie wiórów, dobrą wydajność zwijania wiórów i niską temperaturę skrawania. Dlatego może zmniejszać i zapobiegać odkształceniom zginającym i wibracjom smukłego wału.
(2) Główny kąt natarcia (Kr) Główny kąt natarcia Kr narzędzia tokarskiego jest głównym czynnikiem wpływającym na siłę promieniową. Jego wielkość wpływa na wielkość i proporcjonalność trzech sił skrawania. Wraz ze wzrostem głównego kąta natarcia promieniowa siła skrawania znacznie maleje. Główny kąt natarcia należy zwiększyć tak bardzo, jak to możliwe, bez wpływu na wytrzymałość narzędzia. Główny kąt natarcia Kr=90 stopni (ustawiony podczas instalacji narzędzia na 85 stopni ~88 stopni), dodatkowy kąt natarcia K'r=8 stopni ~100 stopni oraz promień łuku ostrza narzędzia s=0.15~0,2 mm sprzyjają zmniejszeniu siły promieniowej.
(3) Kąt nachylenia ostrza (λs) Kąt nachylenia wpływa na kierunek przepływu wiórów, wytrzymałość końcówki narzędzia i proporcjonalny stosunek trzech sił skrawania podczas toczenia. Wraz ze wzrostem kąta nachylenia ostrza promieniowa siła skrawania znacznie maleje, natomiast wzrasta osiowa siła skrawania i styczna siła skrawania. Gdy kąt nachylenia ostrza mieści się w zakresie -10 stopni ~+10 stopnia, proporcjonalna zależność trzech sił tnących jest stosunkowo rozsądna. Podczas toczenia smukłych wałów często stosuje się dodatni kąt nachylenia ostrza wynoszący +3 ~+10 stopnia, aby umożliwić przepływ wiórów na obrabianą powierzchnię.
(4) Kąt oparcia jest mały i wynosi0=a01=4 ~60 stopni, co chroni przed wibracjami-.
3. Rozsądna kontrola parametrów cięcia
To, czy parametry skrawania zostaną dobrane rozsądnie, czy nie, będzie miało różny wpływ na wielkość siły skrawania i ilość ciepła skrawania wytwarzanego podczas procesu skrawania. Dlatego odkształcenia spowodowane obracaniem smukłych wałów są również inne. Zasadą doboru parametrów skrawania dla toczenia zgrubnego i półzgrubnego-toczenia smukłych wałów jest maksymalne zmniejszenie promieniowej siły skrawania i ciepła skrawania. Podczas toczenia smukłych wałów, zwykle gdy współczynnik kształtu i wytrzymałość materiału są duże, wybiera się mniejszy parametr skrawania, to znaczy więcej przejść i mniejszą głębokość skrawania, aby zmniejszyć wibracje i zwiększyć sztywność.
(1) Głębokość cięcia wstecznego (ap). Przy założeniu, że określa się sztywność układu procesowego, wraz ze wzrostem głębokości skrawania odpowiednio wzrasta siła skrawania i ciepło skrawania powstające podczas toczenia, powodując wzrost naprężeń i odkształceń cieplnych smukłego wału. Dlatego przy toczeniu smukłych wałów należy minimalizować głębokość skrawania wstecznego.
(2) Szybkość posuwu (f). Zwiększenie posuwu zwiększy grubość skrawania i siłę skrawania. Jednak siła skrawania nie rośnie wprost proporcjonalnie, więc współczynnik odkształcenia naprężeniowego smukłego wału maleje. Z punktu widzenia poprawy wydajności skrawania zwiększenie posuwu jest korzystniejsze niż zwiększenie głębokości skrawania.
(3) Prędkość skrawania (v). Zwiększenie prędkości skrawania jest korzystne dla zmniejszenia siły skrawania. Dzieje się tak dlatego, że wraz ze wzrostem prędkości skrawania wzrasta temperatura skrawania, maleje tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym i maleje siła odkształcenia smukłego wału. Jeżeli jednak prędkość skrawania będzie zbyt duża, smukły wał łatwo ugnie się pod działaniem siły odśrodkowej, niszcząc stabilność procesu skrawania, dlatego prędkość skrawania należy kontrolować w określonym zakresie. W przypadku detali o większym przekroju należy odpowiednio zmniejszyć prędkość skrawania.
