In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Under påvirkning af skærekraft, tyngdekraft og topspændekraft er det vandrette slanke skaft let at bøje eller endda miste stabilitet. Derfor skal spændingsproblemet ved den slanke aksel forbedres, når den slanke aksel drejes.
Forarbejdningsmetode: Omvendt fremføringsdrejning er vedtaget, og en række effektive foranstaltninger såsom rimelige værktøjsgeometriske parametre, skæremængde, spændingsanordning og bøsningsværktøjsstøtte vælges.
01
Analyse af faktorer ved bøjningsdeformation ved drejning af slank aksel
Der er hovedsageligt to traditionelle fastspændingsmetoder, der bruges til at dreje slanke aksler på drejebænke: en metode er: en klemme og en topinstallation; den anden metode er to topinstallationer. Her analyserer vi hovedsageligt fastspændingsmetoden for en klemme og en top.
Gennem egentlig bearbejdningsanalyse er hovedårsagerne til bøjningsdeformationen af den slanke aksel forårsaget af drejning:
(1) Skærekraft forårsager deformation
I drejeprocessen kan den genererede skærekraft dekomponeres i aksial skærekraft PX, radial skærekraft PY og tangential skærekraft PZ. Forskellige skærekræfter har forskellig effekt på bøjningsdeformation ved drejning af slanke aksler.
1) Indflydelse af radial skærekraft PY
Den radiale skærekraft virker lodret på det vandrette plan, der passerer gennem den slanke aksels akse. På grund af den slanke aksels dårlige stivhed vil radialkraften bøje den slanke aksel for at få den til at bøje og deformere i det vandrette plan. Virkningen af skærekraft på bøjningsdeformationen af den slanke aksel er vist i fig. 1.
2) Påvirkning af aksial skærekraft PX
Den aksiale skærekraft virker parallelt med den slanke aksels akse og danner et bøjningsmoment på emnet. Ved generel drejning har den aksiale skærekraft ringe effekt på bøjningsdeformationen af emnet og kan ignoreres. Men på grund af den ringe stivhed af det slanke skaft er dets stabilitet også dårlig. Når den aksiale skærekraft overstiger en vis værdi, vil den slanke aksel blive bøjet for at forårsage langsgående bøjningsdeformation. som vist på billede 2.
(2) Påvirkningen af skærevarme
Den skærevarme, der genereres ved forarbejdning, vil forårsage termisk deformation og forlængelse af emnet. Da borepatronen og toppen af tailstock er fikseret under drejningsprocessen, er afstanden mellem de to også fast. På denne måde begrænses den aflange aksels aksiale forlængelse efter opvarmning, hvilket resulterer i bøjningsdeformation af den aflange aksel på grund af aksial ekstrudering.
Derfor kan det ses, at problemet med at forbedre bearbejdningsnøjagtigheden af den slanke aksel i det væsentlige er problemet med at kontrollere spændingen og den termiske deformation af processystemet.
02
Foranstaltninger til at forbedre bearbejdningspræcisionen af det slanke skaft
I processen med at bearbejde den slanke aksel, for at forbedre dens bearbejdningsnøjagtighed, bør der træffes forskellige foranstaltninger i henhold til forskellige produktionsforhold for at forbedre bearbejdningsnøjagtigheden af den slanke aksel.
(1) Vælg den passende spændemetode
Blandt de to traditionelle spændemetoder, der bruges til at dreje slanke aksler på drejebænken, anvendes dobbelttopspænding, som præcist kan placere emnet og nemt sikre koaksialitet. Men ved at bruge denne metode til at klemme den slanke aksel, er dens stivhed dårlig, bøjningsdeformationen af den slanke aksel er stor, og den er tilbøjelig til vibrationer. Derfor er den kun egnet til installation med lille længde-til-diameter-forhold, lille bearbejdningstillæg og høje koaksialitetskrav. høje emner.
Bearbejdning af slanke aksler anvender normalt fastspændingsmetoden med en klemme og en top. Men i denne spændemetode, hvis spidsen er for stram, kan det udover at bøje det slanke skaft også hindre forlængelsen af det slanke skaft, når det drejes, hvilket får det slanke skaft til at blive aksialt klemt og bøjet ud af form . Derudover kan spændefladen på kæberne ikke være i samme akse som spidshullet, hvilket vil forårsage overpositionering efter fastspænding, og kan også forårsage bøjningsdeformation af det slanke skaft. Derfor, når spændemetoden for en klemme og en top bruges, skal toppen bruge elastiske levende centre. Det slanke skaft kan frit forlænges efter at være blevet opvarmet for at reducere dets bøjningsdeformation ved opvarmning; samtidig kan der indsættes en åben stålprofil mellem kæberne og den slanke aksel for at reducere den aksiale kontaktlængde mellem kæberne og den slanke aksel og eliminere Overpositionering under installationen reducerer bøjningsdeformation.
(2) Reducer direkte kraftdeformationen af det slanke skaft
1) Brug hælstøtten og midterrammen
Det slanke skaft drejes ved spændemetoden med en klemme og en top. For at reducere indflydelsen af radial skærekraft på bøjningsdeformationen af den slanke aksel, anvendes den traditionelle værktøjsstøtte og centerramme, hvilket svarer til at tilføje en støtte til den slanke aksel. , hvilket øger stivheden af den slanke aksel, hvilket effektivt kan reducere indflydelsen af radial skærekraft på den slanke aksel.
2) Den slanke aksel drejes ved den aksiale klemmemetode
Brugen af værktøjsstøtten og midterrammen kan øge stivheden af emnet, men grundlæggende eliminere indflydelsen af den radiale skærekraft på emnet. Men det kan stadig ikke løse problemet, at den aksiale skærekraft bøjer emnet, især for den slanke aksel med en relativt stor lang diameter, er denne bøjningsdeformation mere tydelig. Derfor kan den slanke aksel drejes ved den aksiale spændemetode. Aksial spændedrejning betyder, at den ene ende af den slanke aksel i forbindelse med drejning af en slank aksel fastspændes af en spændepatron, og den anden ende spændes af et specialdesignet spændehoved. Spændehovedet udøver aksial spænding på det slanke skaft. Som vist i figur 4.
Under drejningsprocessen udsættes den slanke aksel altid for aksial spænding, hvilket løser problemet med, at den slanke aksel bøjes af den aksiale skærekraft. På samme tid, under påvirkning af aksial spænding, reduceres graden af bøjningsdeformation af den slanke aksel på grund af radial skærekraft; den aksiale forlængelse forårsaget af skærevarme kompenseres, og stivheden og bearbejdningen af det slanke skaft forbedres. præcision.
3) Drejning af det slanke skaft ved omvendt skæremetode
Den omvendte skæremetode betyder, at under drejningsprocessen af den slanke aksel, føres drejeværktøjet fra spindelpatronen til tailstocken, som vist i figur 5.
På denne måde gør den aksiale skærekraft, der genereres under bearbejdningen, den slanke aksel spændt, hvilket eliminerer bøjningsdeformationen forårsaget af den aksiale skærekraft. Samtidig kan den elastiske tailstock-spids effektivt kompensere for kompressionsdeformationen og termisk forlængelse af emnet fra værktøjet til tailstocken og undgå bøjningsdeformationen af emnet.
Drejebænkens midterste glideplade modificeres ved at dreje det slanke skaft med dobbeltknive, den bagerste værktøjsholder tilføjes, og det forreste og bagerste drejeværktøj bruges til drejning på samme tid, som vist i figur 6.
billede
Figur 6 Dobbeltknivsbearbejdning og kraftanalyse
To drejeværktøjer er diametralt modsat, det forreste drejeværktøj er installeret lodret, og det bagerste drejeværktøj er installeret omvendt. De radiale skærekræfter, som de to drejeværktøjer frembringer under drejning, ophæver hinanden. Deformation og vibration af emnet er små, og forarbejdningspræcisionen er høj, hvilket er velegnet til masseproduktion.
4) Drejning af det slanke skaft ved magnetisk skæremetode
Princippet for magnetisk skæremetode er stort set det samme som omvendt skæremetode. Under drejningsprocessen strækkes den slanke aksel af den magnetiske kraft, hvilket kan reducere bøjningsdeformationen af den slanke aksel under bearbejdningen og forbedre bearbejdningsnøjagtigheden af den slanke aksel.
(3) Kontroller med rimelighed mængden af skæring
Hvorvidt valget af skæremængde er rimeligt afhænger af skærekraftens størrelse og mængden af skærevarme, der genereres under skæreprocessen. Derfor er deformationen forårsaget af drejning af den slanke aksel også anderledes.
1) Skæredybde (t)
Ud fra den forudsætning, at processystemets stivhed bestemmes, når skæredybden øges, øges skærekraften og skærevarmen, der genereres under drejning, tilsvarende, hvilket får den slanke aksels spænding og termiske deformation til at øges. Ved drejning af slanke aksler bør skæredybden derfor minimeres.
2) Fodermængde (f)
Forøgelsen af tilspændingshastigheden vil øge skæretykkelsen og skærekraften. Skærekraften øges dog ikke proportionalt, så kraftdeformationskoefficienten for den slanke aksel falder. Ud fra perspektivet om at forbedre skæreeffektiviteten er det mere fordelagtigt at øge fremføringshastigheden end at øge skæredybden.
3) Skærehastighed (v)
Forøgelse af skærehastigheden er en fordel for at reducere skærekraften. Dette skyldes, at når skærehastigheden øges, stiger skæretemperaturen, friktionen mellem værktøjet og emnet falder, og kraftdeformationen af den slanke aksel aftager. Men hvis skærehastigheden er for høj, vil den slanke aksel let bøje under påvirkning af centrifugalkraft, hvilket vil ødelægge stabiliteten af skæreprocessen, så skærehastigheden skal kontrolleres inden for et bestemt område. For emner med relativt stor længde og diameter bør skærehastigheden reduceres passende.
(4) Vælg en rimelig værktøjsvinkel
For at reducere bøjningsdeformationen forårsaget af drejning af den slanke aksel, kræves det, at skærekraften, der genereres under drejning, skal være så lille som muligt. Blandt de geometriske vinkler på værktøjet har spånvinklen, fremgangsvinklen og kanthældningsvinklen størst indflydelse på skærekraften.
1) Frontvinkel ( )
Størrelsen af skråvinklen ( ) påvirker direkte skærekraften, skæretemperaturen og skærekraften. Forøgelse af skråvinklen kan reducere graden af plastisk deformation af metallaget, der skæres, og skærekraften kan reduceres betydeligt. Forøgelse af slibevinklen kan reducere skærekraften, så i den slanke akseldrejning, på den forudsætning at sikre, at vendeværktøjet har tilstrækkelig styrke, prøv at øge værktøjets spånvinkel, og slibevinklen er generelt {{0} } grad -17 grad .
2) Føringsvinkel (kr)
Størrelsen af hovedafbøjningsvinklen (kr) påvirker størrelsen og forholdet mellem de tre skærekraftkomponenter. Med forøgelsen af indgangsvinklen falder den radiale skærekraft tydeligt, men den tangentielle skærekraft øges ved 60 grader -90 grader. I området 60 grader -75 grader er det proportionale forhold mellem de tre skærekraftkomponenter mere rimeligt. Ved drejning af slanke aksler anvendes generelt en fremadgående vinkel større end 60 grader.
3) Bladets hældning (λs)
Bladets hældningsvinkel (λs) påvirker spånernes strømningsretning, styrken af værktøjsspidsen og det proportionale forhold mellem de tre skærekomponenter under drejningsprocessen. Når hældningsvinklen øges, falder den radiale skærekraft naturligvis, men den aksiale skærekraft og tangentielle skærekraft øges. Når klingens hældningsvinkel er i området {{0}} grader - plus 10 grader, er det proportionale forhold mellem de tre skærekraftkomponenter rimeligt. Ved drejning af et slankt skaft bruges ofte en positiv kanthældningsvinkel på 0 grader - plus 10 grader for at få spånerne til at flyde til overfladen, der skal bearbejdes.
03
Afslutningsvis
På grund af den slanke aksels dårlige stivhed er kraften og den termiske deformation, der genereres under drejning, relativt stor, og det er vanskeligt at garantere forarbejdningskvalitetskravene til den slanke aksel. Ved at anvende passende spændemetoder og avancerede bearbejdningsmetoder, vælge rimelige værktøjsvinkler og skæreparametre osv., kan bearbejdningskvalitetskravene for den slanke aksel garanteres.
