In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Pod działaniem siły skrawania, grawitacji i siły docisku poziomego smukłego wału łatwo się wygina, a nawet traci stabilność. Dlatego problem naprężeń smukłego wału musi zostać poprawiony podczas obracania smukłego wału.
Metoda przetwarzania: przyjęto toczenie z posuwem wstecznym i wybrano szereg skutecznych środków, takich jak rozsądne parametry geometryczne narzędzia, ilość skrawania, urządzenie napinające i podpórka narzędzia tulei.
01
Analiza czynników deformacji zginającej podczas obracania smukłego wału
Istnieją głównie dwie tradycyjne metody mocowania stosowane do toczenia smukłych wałów na tokarkach: jedna metoda to: jeden zacisk i jeden montaż od góry; druga metoda to dwie górne instalacje. Tutaj analizujemy głównie sposób mocowania jednego zacisku i jednego blatu.
Dzięki rzeczywistej analizie przetwarzania głównymi przyczynami deformacji zginania smukłego wału spowodowanego obracaniem są:
(1) Siła skrawania powoduje deformację
W procesie toczenia generowana siła skrawania może być rozłożona na osiową siłę skrawania PX, promieniową siłę skrawania PY i styczną siłę skrawania PZ. Różne siły skrawania mają różny wpływ na deformację zginania podczas toczenia smukłych wałów.
1) Wpływ promieniowej siły skrawania PY
Promieniowa siła skrawania działa pionowo na płaszczyznę poziomą przechodzącą przez oś smukłego wału. Ze względu na słabą sztywność smukłego wału siła promieniowa wygina smukły wał, powodując jego wygięcie i odkształcenie w płaszczyźnie poziomej. Wpływ siły skrawania na odkształcenie zginające smukłego wałka przedstawiono na rys. 1.
2) Wpływ osiowej siły skrawania PX
Osiowa siła skrawania działa równolegle do osi smukłego wału, tworząc moment zginający na obrabianym przedmiocie. W przypadku toczenia ogólnego osiowa siła skrawania ma niewielki wpływ na odkształcenie zginające przedmiotu obrabianego i można ją zignorować. Jednak ze względu na słabą sztywność smukłego wału, jego stabilność jest również słaba. Gdy osiowa siła skrawania przekroczy określoną wartość, smukły wał zostanie wygięty, powodując podłużne odkształcenie zginające. jak pokazano na rysunku 2.
(2) Wpływ ciepła skrawania
Ciepło skrawania wytwarzane podczas obróbki spowoduje odkształcenie termiczne i wydłużenie przedmiotu obrabianego. Ponieważ uchwyt i górna część konika są nieruchome podczas procesu toczenia, odległość między nimi jest również stała. W ten sposób osiowe wydłużenie wydłużonego wałka po podgrzaniu jest ograniczone, co powoduje odkształcenie wydłużonego wału na skutek wyciskania osiowego.
Można zatem zauważyć, że problem poprawy dokładności obróbki smukłego wału jest zasadniczo problemem sterowania naprężeniami i odkształceniami termicznymi układu procesowego.
02
Środki mające na celu poprawę precyzji obróbki smukłego wału
W procesie obróbki smukłego wału, aby poprawić jego dokładność obróbki, należy podjąć różne środki w zależności od różnych warunków produkcji, aby poprawić dokładność obróbki smukłego wału.
(1) Wybierz odpowiednią metodę mocowania
Wśród dwóch tradycyjnych metod mocowania stosowanych do toczenia smukłych wałów na tokarce, stosowane jest mocowanie dwustronne, które umożliwia dokładne ustawienie przedmiotu obrabianego i łatwe zapewnienie współosiowości. Ale stosując tę metodę do mocowania smukłego wału, jego sztywność jest słaba, odkształcenie zginające smukłego wału jest duże i jest podatne na wibracje. Dlatego nadaje się tylko do instalacji o małym stosunku długości do średnicy, małym naddatku na obróbkę i wysokich wymaganiach dotyczących współosiowości. wysokie przedmioty.
Obróbka smukłych wałów zwykle przyjmuje metodę mocowania jednego zacisku i jednego blatu. Jednak w tej metodzie mocowania, jeśli końcówka jest zbyt ciasna, oprócz wygięcia smukłego wałka, może to również utrudniać wydłużenie smukłego wałka podczas jego obracania, powodując osiowe ściśnięcie smukłego wałka i wygięcie go z kształtu . Ponadto powierzchnia mocowania szczęk może nie znajdować się w tej samej osi, co otwór końcówki, co spowoduje przesunięcie po zaciśnięciu, a także może spowodować odkształcenie zginające smukłego trzonka. Dlatego, gdy stosowana jest metoda mocowania jednego zacisku i jednego blatu, blat powinien wykorzystywać elastyczne centra życia. Smukły wałek można dowolnie wydłużać po podgrzaniu, aby zmniejszyć jego odkształcenie zginające po podgrzaniu; jednocześnie między szczękami a smukłym wałem można włożyć otwartą stalową prowadnicę, aby zmniejszyć osiową długość styku między szczękami a smukłym wałem i wyeliminować nadmierne pozycjonowanie podczas instalacji, zmniejszając deformację zginania.
(2) Bezpośrednio zmniejsz deformację siły smukłego wału
1) Użyj oparcia pięty i ramy środkowej
Smukły wał jest obracany metodą zaciskania jednego zacisku i jednego blatu. W celu zmniejszenia wpływu promieniowej siły skrawania na odkształcenia zginające smukłego wałka zastosowano tradycyjną podtrzymkę narzędziową i ramę środkową, co jest równoznaczne z dodaniem podpory smukłego wałka. , co zwiększa sztywność smukłego wału, co może skutecznie zmniejszyć wpływ promieniowej siły skrawania na smukły wał.
2) Smukły wał jest obracany metodą mocowania osiowego
Zastosowanie podpórki narzędziowej i ramy środkowej może zwiększyć sztywność przedmiotu obrabianego, ale zasadniczo wyeliminować wpływ promieniowej siły skrawania na przedmiot obrabiany. Ale nadal nie może rozwiązać problemu, że osiowa siła skrawania wygina przedmiot obrabiany, szczególnie w przypadku smukłego wału o stosunkowo dużej średnicy, to odkształcenie zginania jest bardziej oczywiste. Dlatego smukły wałek można obracać metodą mocowania osiowego. Toczenie z mocowaniem osiowym oznacza, że w procesie obracania smukłego wałka jeden koniec smukłego wałka jest zaciskany przez uchwyt, a drugi koniec jest zaciskany przez specjalnie zaprojektowaną głowicę mocującą. Głowica mocująca przykłada osiowe naprężenie do smukłego wału. Jak pokazano na rysunku 4.
Podczas procesu toczenia smukły wał jest zawsze poddawany naprężeniu osiowemu, co rozwiązuje problem wyginania smukłego wału przez osiową siłę skrawania. Jednocześnie pod działaniem naprężenia osiowego zmniejsza się stopień odkształcenia smukłego wału z powodu promieniowej siły skrawania; wydłużenie osiowe spowodowane przez ciepło skrawania jest kompensowane, a sztywność i obróbka smukłego wału są poprawione. precyzja.
3) Obracanie smukłego wału metodą skrawania wstecznego
Metoda skrawania wstecznego polega na tym, że podczas procesu toczenia smukłego wału narzędzie tokarskie jest podawane z uchwytu wrzeciona na konik, jak pokazano na rysunku 5.
W ten sposób powstająca podczas obróbki osiowa siła skrawania powoduje naprężenie smukłego wału, eliminując deformację zginania spowodowaną osiową siłą skrawania. Jednocześnie elastyczna końcówka konika może skutecznie kompensować odkształcenie ściskające i wydłużenie termiczne przedmiotu obrabianego od narzędzia do konika i uniknąć odkształcenia zginania przedmiotu obrabianego.
Środkowa płyta ślizgowa tokarki jest modyfikowana poprzez obracanie smukłego wału za pomocą podwójnych noży, dodawany jest tylny uchwyt narzędziowy, a przednie i tylne narzędzia tokarskie są używane do toczenia w tym samym czasie, jak pokazano na rysunku 6.
zdjęcie
Rysunek 6 Obróbka dwoma ostrzami i analiza siły
Dwa narzędzia tokarskie są diametralnie przeciwne, przednie narzędzie tokarskie jest instalowane pionowo, a tylne narzędzie tokarskie jest instalowane odwrotnie. Promieniowe siły skrawania wytwarzane przez dwa narzędzia tokarskie podczas toczenia znoszą się wzajemnie. Odkształcenie i wibracje przedmiotu obrabianego są niewielkie, a precyzja obróbki jest wysoka, co nadaje się do masowej produkcji.
4) Toczenie smukłego wału metodą cięcia magnetycznego
Zasada metody cięcia magnetycznego jest zasadniczo taka sama, jak w przypadku metody cięcia wstecznego. Podczas procesu toczenia smukły wał jest rozciągany przez siłę magnetyczną, co może zmniejszyć odkształcenie zginające smukłego wału podczas obróbki i poprawić dokładność obróbki smukłego wału.
(3) Rozsądnie kontroluj ilość cięcia
To, czy wybór wielkości cięcia jest rozsądny, zależy od wielkości siły skrawania i ilości ciepła skrawania wytwarzanego podczas procesu skrawania. Dlatego odkształcenie spowodowane obracaniem smukłego wału jest również inne.
1) Głębokość skrawania (t)
Wychodząc z założenia, że wyznacza się sztywność układu technologicznego, wraz ze wzrostem głębokości skrawania rośnie odpowiednio siła skrawania i ciepło skrawania wytwarzane podczas toczenia, co powoduje wzrost naprężeń i odkształceń termicznych smukłego wału. Dlatego podczas toczenia smukłych wałów należy zminimalizować głębokość skrawania.
2) Ilość paszy (f)
Zwiększenie prędkości posuwu spowoduje zwiększenie grubości i siły skrawania. Jednak siła skrawania nie wzrasta proporcjonalnie, więc współczynnik odkształcenia siły smukłego wału maleje. Z punktu widzenia poprawy efektywności 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 między narzędziem a przedmiotem obrabianym, a siła odkształcenia smukłego wału maleje. Jeśli jednak prędkość skrawania będzie zbyt duża, smukły wałek łatwo ugnie się pod działaniem siły odśrodkowej, co zniszczy stabilność procesu skrawania, dlatego prędkość skrawania należy kontrolować w określonym zakresie. W przypadku przedmiotów o stosunkowo dużej długości i średnicy należy odpowiednio zmniejszyć prędkość skrawania.
(4) Wybierz rozsądny kąt narzędzia
W celu zmniejszenia odkształcenia zginającego spowodowanego obracaniem smukłego wału wymagane jest, aby siła skrawania generowana podczas toczenia była jak najmniejsza. Spośród kątów geometrycznych narzędzia największy wpływ na siłę skrawania mają kąt natarcia, kąt natarcia oraz kąt nachylenia krawędzi.
1) Kąt przedni ( )
Wielkość kąta natarcia ( ) bezpośrednio wpływa na siłę skrawania, temperaturę skrawania i moc skrawania. Zwiększenie kąta natarcia może zmniejszyć stopień odkształcenia plastycznego ciętej warstwy metalu, a także znacznie zmniejszyć siłę skrawania. Zwiększenie kąta natarcia może zmniejszyć siłę skrawania, dlatego przy toczeniu smukłych wałów, zakładając, że narzędzie tokarskie ma wystarczającą wytrzymałość, spróbuj zwiększyć kąt natarcia narzędzia, a kąt natarcia wynosi zwykle {{0} } stopień -17 stopień .
2) Kąt natarcia (kr)
Wielkość głównego kąta ugięcia (kr) wpływa na wielkość i proporcjonalny stosunek trzech składowych siły skrawania. Wraz ze wzrostem kąta przystawienia promieniowa siła skrawania oczywiście maleje, ale styczna siła skrawania wzrasta przy kącie 60 stopni -90 stopni . W zakresie 60 stopni -75 stopni proporcjonalna zależność trzech składowych siły skrawania jest bardziej rozsądna. Podczas toczenia smukłych wałów zwykle stosuje się kąt natarcia większy niż 60 stopni.
3) Nachylenie łopaty (λs)
Kąt nachylenia ostrza (λs) wpływa na kierunek spływu wiórów, wytrzymałość ostrza narzędzia oraz proporcjonalny stosunek trzech elementów skrawających podczas procesu toczenia. Wraz ze wzrostem kąta nachylenia promieniowa siła skrawania oczywiście maleje, ale wzrasta osiowa siła skrawania i styczna siła skrawania. Gdy kąt nachylenia ostrza zawiera się w przedziale {{0}} stopni - plus 10 stopni, proporcjonalna zależność trzech składowych siły skrawania jest rozsądna. Podczas toczenia smukłego wału często stosuje się dodatni kąt nachylenia krawędzi od 0 stopni do plus 10 stopni, aby wióry spływały na obrabianą powierzchnię.
03
na zakończenie
Ze względu na słabą sztywność smukłego wału siła i odkształcenie termiczne generowane podczas toczenia są stosunkowo duże i trudno jest zagwarantować wymagania jakościowe smukłego wału. Przyjmując odpowiednie metody mocowania i zaawansowane metody obróbki, wybierając rozsądne kąty narzędzi i parametry skrawania itp., Można zagwarantować wymagania jakościowe obróbki smukłego wału.
