In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Under inverkan av skärkraft, gravitation och toppklämkraft är det horisontella smala skaftet lätt att böja eller till och med förlora stabilitet. Därför måste spänningsproblemet för det smala skaftet förbättras när man vrider det smala skaftet.
Bearbetningsmetod: omvänd matningssvarvning används, och en serie effektiva åtgärder som rimliga verktygsgeometriska parametrar, skärmängd, spännanordning och bussningsverktygsstöd väljs.
01
Analys av faktorer för böjdeformation i svarvning av smal axel
Det finns huvudsakligen två traditionella klämmetoder som används för att svänga smala axlar på svarvar: en metod är: en klämma och en toppinstallation; den andra metoden är två toppinstallationer. Här analyserar vi huvudsakligen klämmetoden för en klämma och en topp.
Genom faktisk bearbetningsanalys är huvudorsakerna till böjningsdeformationen av den smala axeln orsakad av svängning:
(1) Skärkraft orsakar deformation
I svarvprocessen kan den genererade skärkraften delas upp i axiell skärkraft PX, radiell skärkraft PY och tangentiell skärkraft PZ. Olika skärkrafter har olika inverkan på böjdeformation vid svarvning av smala axlar.
1) Inverkan av radiell skärkraft PY
Den radiella skärkraften verkar vertikalt på horisontalplanet som passerar genom den smala axelns axel. På grund av den smala axelns dåliga styvhet kommer den radiella kraften att böja den slanka axeln för att få den att böjas och deformeras i horisontalplanet. Effekten av skärkraft på böjningsdeformationen av den smala axeln visas i fig. 1.
2) Inverkan av axiell skärkraft PX
Den axiella skärkraften verkar parallellt med den smala axelns axel och bildar ett böjmoment på arbetsstycket. För allmän svarvning har den axiella skärkraften liten effekt på böjningsdeformationen av arbetsstycket och kan ignoreras. Men på grund av den dåliga styvheten hos det smala skaftet är dess stabilitet också dålig. När den axiella skärkraften överstiger ett visst värde, kommer den smala axeln att böjas för att orsaka längsgående böjdeformation. som visas på bild 2.
(2) Inverkan av skärvärme
Skärvärmen som genereras av bearbetningen kommer att orsaka termisk deformation och förlängning av arbetsstycket. Eftersom chucken och toppen av ändstocken är fixerade under svarvningen, är avståndet mellan de två också fixerat. På detta sätt begränsas den axiella töjningen av den långsträckta axeln efter uppvärmning, vilket resulterar i böjdeformation av den långsträckta axeln på grund av axiell extrudering.
Därför kan man se att problemet med att förbättra bearbetningsnoggrannheten hos den smala axeln i huvudsak är problemet med att kontrollera spänningen och termisk deformation av processsystemet.
02
Åtgärder för att förbättra bearbetningsprecisionen för smalt skaft
Vid bearbetning av den smala axeln, för att förbättra dess bearbetningsnoggrannhet, bör olika åtgärder vidtas enligt olika produktionsförhållanden för att förbättra bearbetningsnoggrannheten hos den slanka axeln.
(1) Välj lämplig klämmetod
Bland de två traditionella klämmetoderna som används för att vrida smala axlar på svarven, används dubbeltoppklämning, vilket kan exakt positionera arbetsstycket och enkelt säkerställa koaxialiteten. Men med den här metoden för att klämma fast den smala axeln är dess styvhet dålig, böjningsdeformationen av den smala axeln är stor och den är utsatt för vibrationer. Därför är den endast lämplig för installation med litet längd-till-diameterförhållande, liten bearbetningstillåtelse och höga koaxialitetskrav. höga arbetsstycken.
Bearbetningen av smala axlar använder vanligtvis klämmetoden med en klämma och en topp. Men i denna klämmetod, om spetsen är för hårt, förutom att böja det smala skaftet, kan det också hindra förlängningen av det smala skaftet när det vrids, vilket gör att det smala skaftet kläms axiellt och böjs ur form . Dessutom kan klämytan på käftarna inte vara i samma axel som spetshålet, vilket kommer att orsaka överpositionering efter klämning och kan också orsaka böjdeformation av det smala skaftet. Därför, när klämmetoden för en klämma och en topp används, bör toppen använda elastiska levande centra. Det smala skaftet kan fritt förlängas efter uppvärmning för att minska dess böjningsdeformation vid upphettning; Samtidigt kan en öppen stålrulle sättas in mellan käftarna och den smala axeln för att minska den axiella kontaktlängden mellan käftarna och den smala axeln och eliminera Överpositionering under installationen minskar böjdeformation.
(2) Minska direkt kraftdeformationen av det smala skaftet
1) Använd hälstödet och mittramen
Det smala skaftet vrids med klämmetoden med en klämma och en topp. För att minska påverkan av radiell skärkraft på böjningsdeformationen av den smala axeln används det traditionella verktygsstödet och mittramen, vilket motsvarar att lägga till ett stöd till den smala axeln. , vilket ökar styvheten hos det smala skaftet, vilket effektivt kan minska inverkan av radiell skärkraft på det smala skaftet.
2) Den smala axeln vrids med axiell klämmetoden
Användningen av verktygsstödet och mittramen kan öka arbetsstyckets styvhet, men i princip eliminera påverkan av den radiella skärkraften på arbetsstycket. Men det kan fortfarande inte lösa problemet att den axiella skärkraften böjer arbetsstycket, speciellt för den smala axeln med en relativt stor lång diameter, är denna böjningsdeformation mer uppenbar. Därför kan den smala axeln vridas med den axiella klämmetoden. Axiell spännvridning innebär att i processen att vrida en smal axel, spänns ena änden av den smala axeln fast av en chuck, och den andra änden spänns fast av ett speciellt utformat spännhuvud. Klämhuvudet anbringar axiell spänning på den smala axeln. Som visas i figur 4.
Under svarvningen utsätts alltid den smala axeln för axiell spänning, vilket löser problemet med att den smala axeln böjs av den axiella skärkraften. Samtidigt, under inverkan av axiell spänning, reduceras graden av böjningsdeformation av den smala axeln på grund av radiell skärkraft; den axiella töjningen som orsakas av skärvärme kompenseras och styvheten och bearbetningen av det smala skaftet förbättras. precision.
3) Vridning av det smala skaftet med omvänd skärningsmetod
Den omvända skärmetoden innebär att under svarvningen av den smala axeln matas svarvverktyget från spindelchucken till ändstocken, som visas i figur 5.
På detta sätt gör den axiella skärkraften som genereras under bearbetningen den smala axeln spänd, vilket eliminerar böjningsdeformationen som orsakas av den axiella skärkraften. Samtidigt kan den elastiska ändstocksspetsen effektivt kompensera kompressionsdeformationen och termisk förlängning av arbetsstycket från verktyget till ändstocken och undvika böjningsdeformationen av arbetsstycket.
Svarvens mellersta glidplatta modifieras genom att vrida det smala skaftet med dubbla knivar, den bakre verktygshållaren läggs till och de främre och bakre svarvverktygen används för svarvning samtidigt, som visas i figur 6.
bild
Figur 6 Dubbelknivsbearbetning och kraftanalys
Två svarvverktyg är diametralt motsatta, det främre svarvverktyget är installerat upprätt och det bakre svarvverktyget är installerat omvänt. De radiella skärkrafterna som produceras av de två svarvverktygen under svarvningen tar ut varandra. Arbetsstyckets deformation och vibrationer är små, och bearbetningsprecisionen är hög, vilket är lämpligt för massproduktion.
4) Vridning av det smala skaftet med magnetisk skärningsmetod
Principen för den magnetiska skärmetoden är i princip densamma som den för omvänd skärningsmetod. Under svarvningsprocessen sträcks den smala axeln av den magnetiska kraften, vilket kan minska böjningsdeformationen av den smala axeln under bearbetningen och förbättra bearbetningsnoggrannheten hos den slanka axeln.
(3) Rimligt kontrollera mängden skärning
Huruvida valet av skärmängd är rimligt beror på storleken på skärkraften och mängden skärvärme som genereras under skärprocessen. Därför är deformationen som orsakas av att vrida den smala axeln också annorlunda.
1) Skärdjup (t)
Med förutsättningen att processsystemets styvhet bestäms, när skärdjupet ökar, ökar skärkraften och skärvärmen som genereras under svarvningen, vilket gör att spänningen och den termiska deformationen av den smala axeln ökar. Därför bör skärdjupet minimeras vid vändning av smala axlar.
2) Fodermängd (f)
Ökningen av matningshastigheten kommer att öka skärtjockleken och skärkraften. Skärkraften ökar dock inte proportionellt, så kraftdeformationskoefficienten för den smala axeln minskar. Ur perspektivet att förbättra skäreffektiviteten är det mer fördelaktigt att öka matningshastigheten än att öka skärdjupet.
3) Skärhastighet (v)
Att öka skärhastigheten är fördelaktigt för att minska skärkraften. Detta beror på att när skärhastigheten ökar, ökar skärtemperaturen, friktionen mellan verktyget och arbetsstycket minskar och kraftdeformationen av den smala axeln minskar. Men om skärhastigheten är för hög, kommer den smala axeln lätt att böjas under inverkan av centrifugalkraft, vilket kommer att förstöra stabiliteten i skärprocessen, så skärhastigheten bör kontrolleras inom ett visst intervall. För arbetsstycken med relativt stor längd och diameter bör skärhastigheten reduceras på lämpligt sätt.
(4) Välj en rimlig verktygsvinkel
För att minska den böjningsdeformation som orsakas av vridning av den smala axeln krävs att skärkraften som genereras vid svarvning ska vara så liten som möjligt. Bland verktygets geometriska vinklar har spånvinkeln, framvinkeln och egglutningsvinkeln störst inverkan på skärkraften.
1) Frontvinkel ( )
Storleken på spånvinkeln ( ) påverkar direkt skärkraften, skärtemperaturen och skärkraften. Att öka spånvinkeln kan minska graden av plastisk deformation av metallskiktet som skärs, och skärkraften kan minskas avsevärt. Ökning av spånvinkeln kan minska skärkraften, så i den smala axelsvarvningen, förutsatt att vändverktyget har tillräcklig styrka, försök att öka spånvinkeln på verktyget, och spånvinkeln är i allmänhet {{0} } grad -17 grad .
2) Inledande vinkel (kr)
Storleken på huvudavböjningsvinkeln (kr) påverkar storleken och proportionellt förhållande mellan de tre skärkraftskomponenterna. Med ökningen av ingångsvinkeln minskar den radiella skärkraften uppenbarligen, men den tangentiella skärkraften ökar vid 60 grader -90 grader. Inom intervallet 60 grader -75 grader är det proportionella förhållandet mellan de tre skärkraftskomponenterna mer rimligt. Vid vridning av smala axlar används vanligtvis en ledande vinkel större än 60 grader.
3) Bladets lutning (λs)
Bladets lutningsvinkel (λs) påverkar spånans flödesriktning, verktygsspetsens styrka och det proportionella förhållandet mellan de tre skärkomponenterna under svarvningsprocessen. När lutningsvinkeln ökar minskar den radiella skärkraften uppenbarligen, men den axiella skärkraften och tangentiella skärkraften ökar. När bladets lutningsvinkel är inom området {{0}} grader - plus 10 grader, är det proportionella förhållandet mellan de tre skärkraftskomponenterna rimligt. Vid vridning av en smal axel används ofta en positiv kantlutningsvinkel på 0 grader - plus 10 grader för att få spånen att flyta till ytan som ska bearbetas.
03
Sammanfattningsvis
På grund av den smala axelns dåliga styvhet är kraften och den termiska deformationen som genereras under svarvning relativt stor, och det är svårt att garantera bearbetningskvalitetskraven för den slanka axeln. Genom att anta lämpliga fastspänningsmetoder och avancerade bearbetningsmetoder, välja rimliga verktygsvinklar och skärparametrar etc., kan bearbetningskvalitetskraven för den smala axeln garanteras.
