В лагерната индустрия външните пръстени на лагерите обикновено са тънкостенни части. Като цяло струговете с ЦПУ използват самоцентриращи се или многочелюстни методи за затягане на патронника при силно завъртане на външните пръстени на лагера. С оглед на проблема с деформацията, причинен от обикновеното хидравлично самоцентриране или затягане на патронник с много челюсти върху външния пръстен на твърди въртящи се лагери, беше създаден метод за използване на електро-постоянни магнитни патронници за затягане на външните пръстени на твърди въртящи се тънкостенни лагери предложено. В същото време, с оглед на проблема, че явлението положителна конусност възниква във вътрешния отвор на външния пръстен на тънкостенен лагер по време на твърдо завъртане, което води до прекомерна закръгленост на вътрешния отвор, се предлага да се подобри положителният феномен на конусност във вътрешния отвор чрез промяна на дълбочината на рязане и пътя на рязане, за да се осигури твърдо завъртане на тънкостенни лагери. Заоблеността на вътрешния отвор на външния пръстен на лагера доказва осъществимостта на използването на електро-постоянни магнитни патронници за затягане на външния пръстен на твърдо струговани тънкостенни лагери.
01
Предговор
Като едно от най-слабите звена в твърдото струговане, методът за затягане и позициониране на лагера винаги е бил тясно място, ограничаващо широкото приложение на технологията за твърдо струговане в индустрията на лагерите. Методът на затягане и точността на затягане влияят пряко върху точността на обработка. За да се постигне точността на обработката на шлайфане в процеса на твърдо струговане, е много важно да се избере подходящият метод на затягане и как да се увеличи максимално точността на затягане [1].
Самоцентриращите се или многочелюстните патронници се превърнаха в предпочитано приспособление за операции по струговане поради тяхната широка гъвкавост, надеждност на затягане и точност на центриране. За метода на затягане на самоцентриращи се или многочелюстни патронници, чрез промяна на структурата на челюстите, подобряване на точността на челюстите и подобряване на разположението на челюстите, размерът на твърдата деформация при завъртане на лагера може да бъде ограничен и точността на затягане може да бъде подобрена. Ren Minjie и др. [2] подобри структурата на щипките на хидравличния самоцентриращ се патронник на CNC стругове, което значително намали деформацията на носещия твърд въртящ се външен пръстен и реши проблема с голямата деформация на външния пръстен, държан от трите щипки. Д-р Jeongmin Byun [3] от университета Purdue в Съединените щати систематично анализира затягането на самоцентриращия се патронник. Той не само установи основните фактори, влияещи върху грешката при затягане на твърдо струговащите се цилиндрични части, но също така предложи метод за елиминиране на наклона на детайла и намаляване на грешката при затягане. Методите за постепенно подобряване на точността на затягане включват поддържане на излишък, подобряване на точността на обработка на челюстите и подобряване на точността на разположението на челюстите. Резултатите от изследването показват, че чрез обработка на цилиндрични ролкови лагерни пръстени на базата на подобряване на точността на затягане, точността на обработка може да достигне нивото на обработка на шлайфане, доказвайки осъществимостта на "замяна на шлайфане със струговащи машини". Понастоящем има малко случаи на използване на електро-постоянни магнитни патронници за затягане на твърдо струговани лагери. Този метод на затягане има очевидни предимства и може да избегне деформацията на тънкостенните лагери, причинена от затягане с нокти. Недостатъците обаче все още не са ясни и трябва да бъдат проверени чрез експерименти. JM Zhou и др. [4] от университета в Лунд в Швеция установи, че при рязане на търкалящи лагери използването на самоцентриращ се патронник за затягане може да причини деформация до 20 μm и препоръчва използването на патронник с шест челюсти или електромагнитен патронник за затягане. Чрез експериментално изследване на твърдо струговани пръстени от 100Cr6 с твърдост от 60 до 62HRC, те откриха, че при използване на самоцентриращ се патронник за затягане, грешката извън закръглеността на частите на пръстена надвишава 10 μm; при използване на патронник с шест лапи за затягане, грешката на закръглеността на частите на пръстена надвишава 10 μm. Грешката на отклонение от закръглеността на частите на пръстена е около 9 μm; когато се използва електромагнитно затягане на патронника, грешката от закръгленост на частите на пръстена е по-малка от 4 μm.
Въпреки че самоцентриращите се или многочелюстни патронници могат да подобрят деформацията на външните пръстени на тънкостенните лагери по време на твърдо завъртане чрез оптимизиране на челюстите, те не могат напълно да решат проблема с деформацията при твърдо въртене на външните пръстени на тънкостенните лагери. Следователно използването на електро-постоянно магнитно затягане на патронника се превърна в най-добрия метод за твърдо струговане на тънкостенни външни пръстени на лагери. Тази статия провежда експериментално изследване за първи път с помощта на електро-постоянен магнитен патронник за затягане на външния пръстен на твърдо стругован тънкостенен лагер. Той проверява осъществимостта на електро-постоянния магнитен патронник за захващане на външния пръстен на твърдо стругован тънкостенен лагер. Той също така анализира вътрешния отвор на външния пръстен на твърдо стругован тънкостенен лагер. Когато възникне феноменът на положителното изтъняване, заоблеността на вътрешния отвор е извън допустимото. Предлага се да се подобри положителният феномен на конусност на вътрешния отвор чрез промяна на дълбочината на рязане и пътя на рязане.
02
Въведение в електро-постоянния магнитен патронник
Електро-постоянният магнитен патронник е направен от постоянни магнити вместо от електромагнити, а магнитно пропускливите блокове обикновено са постоянни магнити. Когато започне да работи, електро-постоянният магнитен патронник се захранва и магнетизира. Когато се достигне зададената магнитна сила, захранването автоматично се прекъсва, за да се поддържа магнитната сила. Тъй като няма нужда от непрекъснато захранване по време на работния процес, той няма да генерира топлина по време на непрекъсната работа, предотвратявайки деформирането на детайла от топлина.
Електромагнитният патронник е направен на принципа на магнитното действие на електричеството. Магнитната сила зависи от непрекъснат електрически ток. Недостатъкът на този тип вендуза е, че когато токът спре, той ще освободи детайла. Ако това се случи по време на работа, това ще доведе до летящи части и ще изложи оператора на риск от нараняване. В същото време, след като електромагнитният патронник работи за определен период от време, непрекъснатият поток от ток ще генерира топлина, което ще доведе до нагряване и деформиране на детайла и точността на обработката не може да бъде гарантирана.
Този тест използва електрически патронник с постоянен магнит, модел X61-500. Моделът на контролера е LMSDVPL2VH301, както е показано на фигура 1.
снимка
a) Електро-постоянен магнитен патронник b) Контролер
Фигура 1 Електрически патронник с постоянен магнит и контролер
Електро-постоянният магнитен патронник може да абсорбира и захване външния пръстен на тънкостенни лагери чрез магнитна сила. Той няма сила на радиално затягане върху детайла и избягва деформация на затягане. Този електро-постоянен магнитен патронник има общо 16 нива на магнитна сила, като магнитната сила се контролира чрез регулиране на неговия ток.
03
Експериментирайте върху външния пръстен на тънкостенни лагери, захванати от електро-постоянни магнитни патронници
3.1 Избор на оборудване за металорежещи машини
Вертикалният струг с ЦПУ T6-85H, независимо разработен от General Technology Group Shenyang Machine Tool Co., Ltd., беше избран за теста. Заготовката се затяга вертикално, така че центърът на тежестта на детайла да съвпада с центъра на тежестта на шпиндела, за да се избегнат грешки в закръглеността, причинени от гравитацията по време на хоризонтално затягане и да се осигури закръглеността на детайла [5]. В същото време собственото тегло на детайла прави контакта с базовата повърхност на приспособлението точен и близък, като по този начин се постига висока точност на позициониране и стабилна точност на обработка.
3.2 Избор на детайл
Тестът за твърдо завъртане избира външния пръстен на цилиндричния ролков лагер като тестов обект. Дебелината на стената е 6,5 mm, което е тънкостенен лагер [6]. Материалът е GCr15, а твърдостта след закаляване е 60~64HRC. Крайната повърхност и външният кръг на пробата са грапави шлифовъчни повърхности, с добра консистенция на размерите и качество на повърхността. Тъй като грубото шлайфане на вътрешния отвор е неефективно и податливо на изгаряния, този тест само твърдо стругова вътрешния отвор, използвайки твърдо струговане вместо грубо шлайфане. След твърдо струговане има и процес на фино шлайфане и процес на суперфиниширане. Тестовото парче изисква размерът на вътрешния отвор след силно струговане да е 136,82~136.86mm, заоблеността на вътрешния отвор е 0.011mm, цилиндричността на вътрешния отвор е {{19 }}.011 mm, коаксиалността между вътрешния отвор и външния кръг е 0,02 mm, вертикалността между вътрешния отвор и крайната повърхност е 0,011 mm, а вътрешният отвор е дълбок 0,011 mm. Стойността на грапавостта на повърхността на отвора Ra=1μm, както е показано на фигура 2.
снимка
а) Модел
снимка
б) Празно
Фигура 2 Външен пръстен на цилиндричен ролков лагер
3.3 План на процеса
Планът на процеса се състои от два инструмента за твърдо завъртане на вътрешния отвор на външния пръстен на цилиндричния ролков лагер. Параметрите на рязане са: скорост на въртене 250r/min, скорост на подаване 0.1mm/r, едностранна дълбочина на рязане на първия инструмент 0.08mm , а едностранна дълбочина на рязане на втория инструмент 0,07 мм. Използват се CBN вложки и радиусът на върха на инструмента е 0,8 mm, както е показано на Фигура 3.
снимка
a) Острие b) Инструмент
Фигура 3 CBN остриета и режещи инструменти
04
Експериментална процедура
Номиналната магнитна сила на патронника с електропостоянен магнит, използван в теста, е 160N/cm2, а аксиалната адсорбционна сила върху външния пръстен на цилиндричния ролков лагер е 2432N. Съгласно принципа на контактната повърхност, коефициентът на триене между детайла и магнитния позициониращ блок на патронника с електропостоянен магнит е 0,15, силата на триене е 364,8N, а комбинираната сила на основната сила на рязане и радиалната сила на рязане на детайлът при твърдо струговане е около 120N. Следователно електро-постоянният магнитен патронник може напълно да се адаптира към нуждите от затягане при твърдо струговане.
Тъй като външният пръстен на лагера е позициониран от магнитен патронник на челната повърхност, няма мярка за центриране по обиколката. Всъщност е много трудно да се центрира външният пръстен с периметър. Следователно дъгова стъпка с дълбочина 5 mm се завърта върху блока за магнитно позициониране, за да направи стъпката кръгла. Разстоянието между дъгата и външния пръстен на лагера трябва да бъде възможно най-малко. Пролуката е около 0.01 mm, както е показано на фигура 4. В същото време, когато повърхността на стъпалото се завърта самостоятелно, е необходимо да се гарантира, че качеството на повърхността на контактната повърхност между магнитния проводящ блок и външният пръстен на лагера е добър. След като частите бъдат обработени, магнитното разглобяване ще бъде много бързо. Лесно, зареждането и разтоварването на части отнема само 5 секунди.
снимка
Фигура 4 Схематична диаграма на твърдо завъртане и затягане на външния пръстен на цилиндрични ролкови лагери
Части № 1 до 5 бяха твърдо струговани съгласно горния метод на затягане и параметри на рязане. След струговане частите бяха проверени чрез триизмерни координати, както е показано на Фигура 5, а грапавостта на повърхността беше проверена от грапавост, както е показано на Фигура 6. Резултатите от теста са показани в Таблица 1, а състоянието на части след силно завъртане е показано на Фигура 7.
снимка
Фигура 5 Трикоординатно откриване
снимка
Фигура 6 Откриване на грапавост на повърхността
Таблица 1 Резултати от инспекция на цилиндричен ролков лагер (№ 1~5) външен пръстен вътрешен отвор (единица: μｍ) картина
снимка
Фигура 7: Състояние след тежко завъртане
Може да се види от данните в таблица 1, че след като външният пръстен на цилиндричния ролков лагер е захванат от електро-постоянния магнитен патронник и вътрешният отвор е твърдо завъртян, заоблеността на вътрешния отвор, коаксиалността между вътрешния дупката и външния кръг, перпендикулярността между вътрешния отвор и крайната повърхност и грапавостта на повърхността на вътрешния отвор Степента може да отговаря на изискванията на чертежа, а цилиндричността на вътрешния отвор най-вече отговаря на изискванията, но това също е близо до граничния толеранс, изискван от чертежа. Леко натрупване на други грешки ще надхвърли толеранса и ще доведе до неквалифициране на частта. Причината е, че разликата между горния и долния кръг на вътрешния отвор е голяма, което води до феномен на изтъняване напред във вътрешния отвор.
За този феномен на положителен конус, както е показано на фигура 4, причината за анализа е, че при аксиалното затягане на електро-постоянния магнитен патронник, когато височината на стъпката на самовъртящата се дъга може да контактува с външния кръг на лагерния пръстен, вертикален струг започва отгоре. По време на процеса на твърдо завъртане на вътрешния отвор на тънкостенния външен пръстен на лагера, недостатъчната твърдост на външния пръстен на лагера причинява радиална деформация на инструмента по време на процеса на рязане. Горната кръгла част на вътрешния отвор на външния пръстен на лагера претърпява еластична деформация поради силата на рязане и количеството на рязане става по-малко, което води до действителна дълбочина на рязане, която не е в съответствие с номиналната дълбочина на рязане. Деформацията на долната кръгла част на вътрешния отвор е малка поради долната повърхност на магнитния блок, силата на засмукване на страничните стъпала и натиска на страничните стъпала. Размерът на рязане е по-голям от този на горната кръгла част на вътрешния отвор. Външният пръстен на лагера има положителен феномен на конус във вътрешния отвор.
Теоретично този феномен на конусност може да бъде намален или елиминиран по два метода. Първият е да се промени дълбочината на рязане, за да се намали радиалната сила на рязане, като например намаляване на дълбочината на рязане при завършване на вътрешния отвор на външния пръстен на тънкостенен лагер; второто е да промените пътя на рязане, като например при завършване на вътрешния отвор на външния пръстен на тънкостенен лагер, според положителния размер на конус, използвайте определен обратен конус, за да изрежете вътрешния отвор, така че количеството на рязане на долния кръг на вътрешния отвор По-малко или равно на количеството на рязане на горния кръг на вътрешния отвор, намалявайки или елиминирайки феномена на изостряне напред на вътрешния отвор.
05
Експериментална проверка
5.1 Проверете ефекта от промяната на дълбочината на рязане върху феномена на конусност напред
Планът на процеса се състои от три инструмента за твърдо завъртане на вътрешния отвор на външния пръстен на цилиндричния ролков лагер. Параметрите на рязане са: скорост на въртене 250r/min, скорост на подаване 0.1mm/r, едностранна дълбочина на рязане на първия инструмент 0.08mm , и едностранна дълбочина на рязане на втория инструмент 0,05 мм, дълбочината на рязане на третия нож от едната страна е 0,02 мм. Методът на затягане остава непроменен, а стругованите детайли № 6 до 10 се тестват чрез триизмерна координатна проверка и измерване на грапавостта на повърхността след струговане. Резултатите от теста са показани в таблица 2.
Таблица 2 Цилиндрични ролкови лагери (№ 6 до № 10), външен пръстен, вътрешен отвор, резултати от инспекция (единица: μｍ) снимки
Може да се види от данните в Таблица 2, че чрез промяна на дълбочината на рязане, крайното количество на рязане се промени от 0.07 mm на 0,02 mm от едната страна. След силно завъртане на вътрешния отвор на външния пръстен на цилиндричния ролков лагер, всички геометрични допуски и грапавостта на повърхността бяха тествани, за да отговарят на чертежите. Изискване.
5.2 Проверете ефекта от промяната на траекторията на рязане върху феномена на конусност напред
Планът на процеса се състои от два инструмента за твърдо завъртане на вътрешния отвор на външния пръстен на цилиндричния ролков лагер. Параметрите на рязане са: скорост на въртене 250r/min, скорост на подаване 0.1mm/r, едностранна дълбочина на рязане на първия инструмент 0.08mm и едностранно дълбочина на рязане на втория инструмент 0,07 мм. Според данните в таблица 1, средната разлика между горния и долния кръг на вътрешния отвор на лагера и ширината на лагера, съотношението на конус е 1:2,6493. При завъртане на втория инструмент дълбочината на рязане остава непроменена, извършва се компенсация на конуса, а пътят на рязане е пътят, съответстващ на обърнато съотношение на конус. Методът на затягане остава непроменен, а стругованите детайли № 11 до 15 се изпитват. След струговане частите се тестват чрез триизмерна координатна проверка и измерване на грапавостта на повърхността. Резултатите от теста са показани в таблица 3.
Таблица 3 Резултати от инспекция на цилиндричен ролков лагер (№ 11-15) външен пръстен вътрешен отвор (единица: μｍ) снимки
Може да се види от данните в таблица 3, че чрез промяна на траекторията на рязане се получава съотношението на конусност въз основа на известния феномен на конусност напред. Дълбочината на рязане остава непроменена по време на рязане, а пътят на рязане е съответният път с обърнато съотношение на конусност. След силно завъртане на вътрешния отвор на външния пръстен на цилиндричния ролков лагер, проверете дали всички геометрични допуски и грапавостта на повърхността отговарят на изискванията на чертежа.
06
Заключение
Насочвайки се към проблема, че самоцентриращите се или многочелюстни патронници ще причинят деформация на външния пръстен на тънкостенни лагери при затягане на твърдо струговани тънкостенни лагери, тази статия предлага използването на електро-постоянни магнитни патронници за затягане на външния пръстени на твърдо струговани тънкостенни лагери и доказва, че електро-постоянният магнитен патронник се използва за затягане на външния пръстен на твърдо струговани тънкостенни лагери Възможността за използване на магнитен патронник за затягане на външния пръстен на твърдо струговани тънки лагери -стенни лагери.
За проблема с феномена на конусност напред във външния пръстен на твърдо въртящи се тънкостенни лагери са предложени два метода за оптимизация. Единият е да промените дълбочината на рязане, а другият е да промените пътя на рязане. Чрез експериментална проверка е установено, че промяната на дълбочината на рязане е по-добра от промяната на пътя на рязане. .
