In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Под действието на силата на рязане, гравитацията и горната сила на затягане, хоризонталният тънък вал лесно се огъва или дори губи стабилност. Следователно проблемът с напрежението на тънкия вал трябва да бъде подобрен при завъртане на тънкия вал.
Метод на обработка: приема се завъртане с обратно подаване и се избират серия от ефективни мерки като разумни геометрични параметри на инструмента, количество на рязане, устройство за опъване и опора на инструмента за втулка.
01
Анализ на факторите на деформация на огъване при струговане на тънък вал
Има основно два традиционни метода на затягане, използвани за завъртане на тънки валове на стругове: единият метод е: една скоба и една горна инсталация; другият метод е две горни инсталации. Тук основно анализираме метода на затягане на една скоба и една горна част.
Чрез действителния анализ на обработката основните причини за деформацията на огъване на тънкия вал, причинена от завъртане, са:
(1) Силата на рязане причинява деформация
В процеса на струговане генерираната сила на рязане може да се разложи на аксиална сила на рязане PX, радиална сила на рязане PY и тангенциална сила на рязане PZ. Различните сили на рязане имат различен ефект върху деформацията на огъване при завъртане на тънки валове.
1) Влияние на радиалната сила на рязане PY
Радиалната сила на рязане действа вертикално върху хоризонталната равнина, минаваща през оста на тънкия вал. Поради слабата твърдост на тънкия вал, радиалната сила ще огъне тънкия вал, за да го накара да се огъне и деформира в хоризонталната равнина. Ефектът на силата на рязане върху деформацията на огъване на тънкия вал е показан на фиг. 1.
2) Влияние на аксиалната сила на рязане PX
Аксиалната сила на рязане действа успоредно на оста на тънкия вал, образувайки огъващ момент върху детайла. При общо струговане аксиалната сила на рязане има малък ефект върху деформацията на огъване на детайла и може да бъде пренебрегната. Въпреки това, поради слабата твърдост на тънкия вал, неговата стабилност също е лоша. Когато аксиалната сила на рязане надвиши определена стойност, тънкият вал ще бъде огънат, за да причини надлъжна деформация на огъване. както е показано на снимка 2.
(2) Влиянието на топлината на рязане
Топлината на рязане, генерирана от обработката, ще причини термична деформация и удължение на детайла. Тъй като патронникът и горната част на опашката са фиксирани по време на процеса на струговане, разстоянието между двете също е фиксирано. По този начин аксиалното удължение на удължения вал след нагряване е ограничено, което води до деформация на огъване на удължения вал поради аксиално екструдиране.
Следователно може да се види, че проблемът за подобряване на точността на обработка на тънкия вал е по същество проблемът за контролиране на напрежението и термичната деформация на процесната система.
02
Мерки за подобряване на прецизността на обработка на тънък вал
В процеса на обработка на тънкия вал, за да се подобри неговата точност на обработка, трябва да се вземат различни мерки според различните производствени условия, за да се подобри точността на обработка на тънкия вал.
(1) Изберете подходящия метод на затягане
Сред двата традиционни метода на затягане, използвани за завъртане на тънки валове на струг, се използва затягане с двойна горна част, което може точно да позиционира детайла и лесно да осигури коаксиалност. Но използвайки този метод за затягане на тънкия вал, неговата твърдост е лоша, деформацията на огъване на тънкия вал е голяма и е податлив на вибрации. Следователно, той е подходящ само за монтаж с малко съотношение на дължината към диаметъра, малък резерв за обработка и високи изисквания за коаксиалност. високи детайли.
Обработката на тънки валове обикновено приема метода на затягане на една скоба и една горна част. Въпреки това, при този метод на затягане, ако върхът е твърде стегнат, в допълнение към огъването на тънкия вал, той може също да попречи на удължаването на тънкия вал, когато се завърти, което води до аксиално притискане на тънкия вал и изкривяване извън формата . В допълнение, затягащата повърхност на челюстите може да не е в същата ос като отвора на върха, което ще причини прекомерно позициониране след затягане и може също да причини деформация на огъване на тънкия вал. Следователно, когато се използва методът на затягане на една скоба и една горна част, горната част трябва да използва еластични живи центрове. Тънкият вал може да бъде свободно удължен след нагряване, за да се намали деформацията на огъване при нагряване; в същото време отворен стоманен пътник може да бъде вмъкнат между челюстите и тънкия вал, за да се намали дължината на аксиалния контакт между челюстите и тънкия вал и да се елиминира Прекомерното позициониране по време на монтажа намалява деформацията на огъване.
(2) Директно намаляване на силовата деформация на тънкия вал
1) Използвайте опората за петата и централната рамка
Тънкият вал се завърта чрез метода на затягане на една скоба и една горна част. За да се намали влиянието на радиалната сила на рязане върху деформацията на огъване на тънкия вал, се използват традиционната опора на инструмента и централната рамка, което е еквивалентно на добавяне на опора към тънкия вал. , което увеличава твърдостта на тънкия вал, което може ефективно да намали влиянието на радиалната сила на рязане върху тънкия вал.
2) Тънкият вал се завърта чрез метода на аксиално затягане
Използването на опората за инструмента и централната рамка може да увеличи твърдостта на детайла, но основно елиминира влиянието на радиалната сила на рязане върху детайла. Но все още не може да реши проблема, че аксиалната сила на рязане огъва детайла, особено за тънкия вал с относително голям дълъг диаметър, тази деформация на огъване е по-очевидна. Следователно, тънкият вал може да се завърти чрез метода на аксиално затягане. Завъртането с аксиално затягане означава, че в процеса на завъртане на тънък вал единият край на тънкия вал се затяга от патронник, а другият край се затяга от специално проектирана затягаща глава. Затягащата глава прилага аксиално напрежение към тънкия вал. Както е показано на фигура 4.
По време на процеса на струговане тънкият вал винаги е подложен на аксиално напрежение, което решава проблема, че тънкият вал се огъва от аксиалната сила на рязане. В същото време, под действието на аксиално напрежение, степента на деформация на огъване на тънкия вал поради радиална сила на рязане се намалява; аксиалното удължение, причинено от топлината на рязане, се компенсира и твърдостта и обработката на тънкия вал се подобряват. прецизност.
3) Завъртане на тънкия вал чрез метод на обратно рязане
Методът на обратно рязане означава, че по време на процеса на завъртане на тънкия вал, въртящият инструмент се подава от патронника на шпиндела към опашката, както е показано на фигура 5.
По този начин аксиалната сила на рязане, генерирана по време на обработката, прави тънкия вал опънат, елиминирайки деформацията на огъване, причинена от аксиалната сила на рязане. В същото време еластичният връх на опашката може ефективно да компенсира деформацията на натиск и термичното удължение на детайла от инструмента до опашката и да избегне деформацията на огъване на детайла.
Средната плъзгаща плоча на струга е модифицирана чрез завъртане на тънкия вал с двойни ножове, добавен е задният държач на инструмента, а предните и задните инструменти за завъртане се използват за завъртане едновременно, както е показано на фигура 6.
снимка
Фигура 6 Обработка с двоен нож и анализ на силата
Два струговащи инструмента са диаметрално противоположни, предният струговащ инструмент е монтиран изправен, а задният струговащ инструмент е монтиран обратно. Радиалните сили на рязане, създадени от двата струговащи инструмента по време на струговане, се компенсират взаимно. Деформацията и вибрациите на детайла са малки, а прецизността на обработка е висока, което е подходящо за масово производство.
4) Завъртане на тънкия вал чрез метод на магнитно рязане
Принципът на метода на магнитно рязане е основно същият като този на метода на обратно рязане. По време на процеса на струговане тънкият вал се разтяга от магнитната сила, което може да намали деформацията на огъване на тънкия вал по време на обработката и да подобри точността на обработка на тънкия вал.
(3) Контролирайте разумно количеството рязане
Дали изборът на количеството на рязане е разумен зависи от големината на силата на рязане и количеството топлина при рязане, генерирана по време на процеса на рязане. Следователно деформацията, причинена от завъртането на тънкия вал, също е различна.
1) Дълбочина на рязане (t)
При предпоставката, че твърдостта на технологичната система е определена, с увеличаване на дълбочината на рязане, силата на рязане и топлината на рязане, генерирани по време на струговане, се увеличават съответно, което води до увеличаване на напрежението и термичната деформация на тънкия вал. Следователно, когато въртите тънки валове, дълбочината на рязане трябва да бъде сведена до минимум.
2) Количество на фуража (f)
Увеличаването на скоростта на подаване ще увеличи дебелината на рязане и силата на рязане. Силата на рязане обаче не се увеличава пропорционално, така че коефициентът на деформация на силата на тънкия вал намалява. От гледна точка на подобряване на ефективността на рязане, увеличаването на скоростта на подаване е по-полезно от увеличаването на дълбочината на рязане.
3) Скорост на рязане (v)
Увеличаването на скоростта на рязане е от полза за намаляване на силата на рязане. Това е така, защото с увеличаване на скоростта на рязане температурата на рязане се повишава, триенето между инструмента и детайла намалява и силовата деформация на тънкия вал намалява. Въпреки това, ако скоростта на рязане е твърде висока, тънкият вал лесно ще се огъне под действието на центробежна сила, което ще унищожи стабилността на процеса на рязане, така че скоростта на рязане трябва да се контролира в определен диапазон. За детайли с относително голяма дължина и диаметър, скоростта на рязане трябва да бъде съответно намалена.
(4) Изберете разумен ъгъл на инструмента
За да се намали деформацията на огъване, причинена от завъртане на тънкия вал, се изисква силата на рязане, генерирана по време на завъртане, да бъде възможно най-малка. Сред геометричните ъгли на инструмента, наклоненият ъгъл, водещият ъгъл и ъгълът на наклона на ръба имат най-голямо влияние върху силата на рязане.
1) Преден ъгъл ( )
Размерът на наклонения ъгъл ( ) пряко влияе върху силата на рязане, температурата на рязане и силата на рязане. Увеличаването на наклонения ъгъл може да намали степента на пластична деформация на металния слой, който се реже, и силата на рязане може да бъде значително намалена. Увеличаването на наклонения ъгъл може да намали силата на рязане, така че при завъртане на тънък вал, при предпоставката да се гарантира, че струговащият инструмент има достатъчна здравина, опитайте се да увеличите наклонения ъгъл на инструмента, а наклоненият ъгъл обикновено е {{0} } степен -17 степен .
2) Водещ ъгъл (kr)
Размерът на основния ъгъл на отклонение (kr) влияе върху размера и пропорционалното отношение на трите компонента на силата на рязане. С увеличаването на входния ъгъл, радиалната сила на рязане намалява очевидно, но тангенциалната сила на рязане се увеличава при 60 градуса -90 градуса. В диапазона от 60 градуса -75 градуса, пропорционалното отношение на трите компонента на силата на рязане е по-разумно. При завъртане на тънки валове обикновено се използва водещ ъгъл, по-голям от 60 градуса.
3) Наклон на острието (λs)
Ъгълът на наклона на острието (λs) влияе върху посоката на потока на стружките, здравината на върха на инструмента и пропорционалното съотношение на трите режещи компонента по време на процеса на струговане. С увеличаването на ъгъла на наклона радиалната сила на рязане очевидно намалява, но аксиалната сила на рязане и тангенциалната сила на рязане се увеличават. Когато ъгълът на наклона на острието е в диапазона от {{0}} градуса - плюс 10 градуса, пропорционалното отношение на трите компонента на силата на рязане е разумно. При завъртане на тънък вал често се използва положителен ъгъл на наклон на ръба от 0 градуса - плюс 10 градуса, за да накара стружките да потекат към повърхността, която ще се обработва.
03
в заключение
Поради лошата твърдост на тънкия вал, силата и топлинната деформация, генерирани по време на завъртане, са относително големи и е трудно да се гарантират изискванията за качество на обработката на тънкия вал. Чрез приемане на подходящи методи за затягане и усъвършенствани методи за обработка, избор на разумни ъгли на инструмента и параметри на рязане и т.н., изискванията за качество на обработката на тънкия вал могат да бъдат гарантирани.
