U industriji ležajeva, vanjski prstenovi ležaja općenito su dijelovi tankih stijenki. Općenito, CNC tokarilice koriste metode samocentriranja ili stezanja stezne glave s više čeljusti kada teško tokare vanjske prstenove ležaja. S obzirom na problem deformacije uzrokovan uobičajenim hidrauličkim samocentriranjem ili stezanjem stezne glave s više čeljusti na vanjski prsten tvrdo okretnih ležajeva, predložena je metoda upotrebe elektro-permanentnih magnetskih steznih glava za stezanje vanjskih prstena teško okretnih ležajeva tankih stijenki. zaprosio. U isto vrijeme, s obzirom na problem pojave pozitivnog konusnog fenomena u unutarnjoj rupi vanjskog prstena tankostijenog ležaja tijekom tvrdog okretanja, što dovodi do prekomjerne zaobljenosti unutarnje rupe, predlaže se poboljšanje fenomen pozitivnog suženja u unutarnjem otvoru promjenom dubine rezanja i putanje rezanja kako bi se osiguralo teško okretanje ležajeva s tankim stijenkama. Okruglost unutarnje rupe vanjskog prstena ležaja dokazuje izvedivost upotrebe elektro-permanentnih magnetskih steznih glava za stezanje vanjskog prstena tvrdo tokarenih ležajeva tankih stijenki.
01
Predgovor
Kao jedna od najslabijih karika u tvrdom tokarenju, metoda stezanja i pozicioniranja ležaja uvijek je bila usko grlo koje je ograničavalo široku primjenu tehnologije tvrdog tokarenja u industriji ležajeva. Metoda stezanja i točnost stezanja izravno utječu na točnost obrade. Za postizanje točnosti obrade brušenjem u procesu tvrdog tokarenja vrlo je važno odabrati odgovarajući način stezanja i način maksimiziranja točnosti stezanja [1].
Samocentrirajuće ili stezne glave s više čeljusti postale su izbor za operacije tokarenja zbog svoje široke svestranosti, pouzdanosti stezanja i točnosti centriranja. Za metodu stezanja samocentrirajućih ili steznih glava s više čeljusti, promjenom strukture čeljusti, poboljšanjem točnosti čeljusti i poboljšanjem rasporeda čeljusti, količina teške deformacije ležaja može se ograničiti i može se poboljšati točnost stezanja. Ren Minjie i sur. [2] poboljšao je strukturu kandži hidrauličke samocentrirajuće stezne glave CNC tokarilica, što je značajno smanjilo deformaciju vanjskog prstena ležaja koji se teško tokari i riješio problem velike deformacije vanjskog prstena koji drže tri kandže. Dr. Jeongmin Byun [3] sa Sveučilišta Purdue u Sjedinjenim Državama sustavno je analizirao samocentrirajuće stezanje stezne glave. On ne samo da je otkrio glavne čimbenike koji utječu na pogrešku stezanja tvrdo tokarivih cilindričnih dijelova, već je također predložio metodu za uklanjanje nagiba izratka i smanjenje pogreške stezanja. Metode za postupno poboljšanje točnosti stezanja uključuju održavanje redundancije, poboljšanje točnosti obrade čeljusti i poboljšanje točnosti rasporeda čeljusti. Rezultati istraživanja pokazuju da se obradom prstenova cilindričnog valjkastog ležaja na temelju poboljšanja točnosti stezanja može postići točnost obrade na razini obrade brušenjem, čime se dokazuje izvedivost "zamjene brušenja tokarskim strojevima". Trenutačno postoji nekoliko slučajeva korištenja elektro-permanentnih magnetskih steznih glava za stezanje tvrdo tokarenih ležajeva. Ova metoda stezanja ima očite prednosti i može izbjeći deformaciju ležajeva tankih stijenki uzrokovanu stezanjem kandžama. Međutim, nedostaci još nisu jasni i potrebno ih je potvrditi eksperimentima. JM Zhou i sur. [4] sa Sveučilišta Lund u Švedskoj otkrili su da pri rezanju kotrljajućih ležajeva korištenje samocentrirajuće stezne glave za stezanje može uzrokovati deformaciju do 20 μm, te su preporučili upotrebu stezne glave sa šest čeljusti ili elektromagnetske stezne glave za stezanje. Eksperimentalnim istraživanjem tvrdo tokarivih dijelova prstena od 100Cr6 s tvrdoćom od 60 do 62HRC, otkrili su da pri korištenju samocentrirajuće stezne glave za stezanje, pogreška izvan okruglosti dijelova prstena prelazi 10 μm; kada se za stezanje koristi stezna glava sa šest kandži, pogreška okruglosti dijelova prstena prelazi 10 μm. Pogreška izvan okruglosti dijelova prstena je oko 9 μm; kada se koristi elektromagnetsko stezanje stezne glave, pogreška izvan okruglosti dijelova prstena je manja od 4 μm.
Iako samocentrirajuće ili stezne glave s više čeljusti mogu poboljšati deformaciju vanjskih prstenova ležaja tankih stijenki tijekom oštrog tokarenja optimiziranjem čeljusti, one ne mogu u potpunosti riješiti problem deformacije vanjskih prstenova ležaja tankih stijenki. Stoga je upotreba elektro-permanentnog magnetskog stezanja stezne glave postala najbolja metoda za tvrdo tokarenje vanjskih prstenova ležaja tankih stijenki. Ovaj članak po prvi put provodi eksperimentalno istraživanje korištenjem elektro-permanentne magnetske stezne glave za stezanje vanjskog prstena tvrdo tokarenog ležaja tankih stijenki. Provjerava izvedivost elektro-permanentne magnetske stezne glave za stezanje vanjskog prstena tvrdo tokarenog ležaja tankih stijenki. Također analizira unutarnju rupu vanjskog prstena tvrdo tokarenog ležaja tankih stijenki. Kada se pojavi fenomen pozitivnog suženja, zaobljenost unutarnje rupe je izvan tolerancije. Predlaže se poboljšati fenomen pozitivnog suženja unutarnje rupe promjenom dubine rezanja i putanje rezanja.
02
Uvod u elektro-permanentnu magnetsku steznu glavu
Elektro-permanentna magnetska stezna glava izrađena je od trajnih magneta umjesto od elektromagneta, a magnetski permeabilni blokovi su obično trajni magneti. Kada počne raditi, elektro-permanentna magnetska stezna glava se napaja i magnetizira. Kada se postigne postavljena magnetska snaga, napajanje se automatski prekida kako bi se održala magnetska sila. Budući da nema potrebe za kontinuiranim napajanjem tijekom radnog procesa, neće stvarati toplinu tijekom kontinuiranog rada, sprječavajući deformaciju obratka zbog topline.
Elektromagnetska stezna glava izrađena je na principu magnetskog djelovanja električne energije. Magnetska sila ovisi o neprekidnoj električnoj struji. Nedostatak ove vrste usisne čašice je da kada struja prestane, ona će osloboditi obradak. Ako se to dogodi tijekom rada, uzrokovat će leteće dijelove i dovesti operatera u opasnost od ozljeda. U isto vrijeme, nakon što je elektromagnetska stezna glava radila neko vrijeme, kontinuirani protok struje će generirati toplinu, uzrokujući zagrijavanje i deformaciju obratka, a točnost obrade ne može se jamčiti.
Ovo ispitivanje koristi električnu steznu glavu s trajnim magnetom, model X61-500. Model regulatora je LMSDVPL2VH301, kao što je prikazano na slici 1.
slika
a) Elektro-permanentna magnetska stezna glava b) Kontroler
Slika 1 Električna stezna glava s permanentnim magnetom i upravljač
Elektro-permanentna magnetska stezna glava može apsorbirati i stegnuti vanjski prsten ležajeva tankih stijenki pomoću magnetske sile. Nema radijalnu steznu silu na obratku i izbjegava steznu deformaciju. Ova elektro-permanentna magnetska stezna glava ima ukupno 16 razina magnetske sile, a magnetska sila se kontrolira podešavanjem njezine struje.
03
Eksperiment na vanjskom prstenu ležajeva tankih stijenki stegnutih steznim glavama s elektro-permanentnim magnetom
3.1 Izbor opreme alatnog stroja
Za test je odabran CNC vertikalni tokarski stroj T6-85H koji je neovisno razvio General Technology Group Shenyang Machine Tool Co., Ltd. Izradak se steže okomito tako da se težište izratka poklapa s težištem vretena kako bi se izbjegle pogreške okruglosti uzrokovane gravitacijom tijekom horizontalnog stezanja i osigurala zaobljenost obratka [5]. U isto vrijeme, vlastita težina obratka čini kontakt s referentnom površinom učvršćenja točnim i bliskim, čime se postiže visoka točnost pozicioniranja i stabilna točnost obrade.
3.2 Izbor obratka
Ispitivanje tvrdog tokarenja odabire vanjski prsten cilindričnog valjkastog ležaja kao ispitni objekt. Debljina stijenke je 6,5 mm, što je tankostjeni ležaj [6]. Materijal je GCr15, a tvrdoća nakon kaljenja je 60~64HRC. Krajnja površina i vanjski krug uzorka su grube površine za brušenje, dobre konzistencije dimenzija i kvalitete površine. Budući da je grubo brušenje unutarnjeg otvora neučinkovito i podložno opekotinama, ovaj test samo je tvrdo tokario unutarnji otvor, koristeći tvrdo tokarenje umjesto grubog brušenja. Nakon tvrdog tokarenja slijedi i postupak finog brušenja te postupak superzavršne obrade. Ispitni komad zahtijeva da veličina unutarnje rupe nakon oštrog tokarenja bude 136,82~136.86 mm, okruglost unutarnje rupe je 0.011 mm, cilindričnost unutarnje rupe je {{19 }}.011 mm, koaksijalnost između unutarnje rupe i vanjskog kruga je 0,02 mm, vertikalnost između unutarnje rupe i čeone strane je 0,011 mm, a unutarnja rupa je duboka 0,011 mm. Vrijednost hrapavosti površine rupe Ra=1μm, kao što je prikazano na slici 2.
slika
uzorak
slika
b) Prazno
Slika 2 Vanjski prsten cilindričnog valjkastog ležaja
3.3 Plan procesa
Plan procesa sastoji se od dva alata za tvrdo tokarenje unutarnje rupe vanjskog prstena cilindričnog valjkastog ležaja. Parametri rezanja su: brzina vrtnje 250r/min, posmak 0.1mm/r, jednostrana dubina rezanja prvog alata 0.08mm , a jednostrana dubina rezanja drugog alata 0,07 mm. Koriste se CBN pločice, a radijus vrha alata je 0,8 mm, kao što je prikazano na slici 3.
slika
a) Oštrica b) Alat
Slika 3 CBN oštrice i alati za rezanje
04
eksperimentalna procedura
Nazivna magnetska sila stezne glave s elektro-permanentnim magnetom koja se koristi u ispitivanju je 160N/cm2, a aksijalna adsorpcijska sila na vanjskom prstenu cilindričnog valjkastog ležaja je 2432N. Prema principu kontaktne površine, koeficijent trenja između obratka i magnetskog bloka za pozicioniranje stezne glave s elektro-permanentnim magnetom je 0,15, sila trenja je 364,8N, a kombinirana sila glavne sile rezanja i radijalne sile rezanja obradak kod tvrdog tokarenja iznosi oko 120N. Stoga se elektro-permanentna magnetska stezna glava može u potpunosti prilagoditi potrebama stezanja kod tvrdog tokarenja.
Budući da je vanjski prsten ležaja postavljen magnetskom steznom glavom na čeonoj plohi, ne postoji mjera za centriranje na obodu. Zapravo, vrlo je teško centrirati vanjski prsten pomoću mjerača opsega. Stoga se lučna stepenica dubine od 5 mm okreće na magnetskom bloku za pozicioniranje kako bi stepenica bila kružna. Razmak između luka i vanjskog prstena ležaja trebao bi biti što manji. Razmak je oko 0.01 mm, kao što je prikazano na slici 4. U isto vrijeme, kod samookretanja površine koraka, potrebno je osigurati da kvaliteta površine kontaktne površine između magnetskog vodljivog bloka i vanjski prsten ležaja je dobar. Nakon obrade dijelova, magnetska demontaža bit će vrlo brza. Lako, potrebno je samo 5 sekundi za utovar i istovar dijelova.
slika
Slika 4. Shematski dijagram tvrdog okretanja i stezanja vanjskog prstena cilindričnih valjkastih ležajeva
Dijelovi br. 1 do 5 su tvrdo tokareni prema gore navedenoj metodi stezanja i parametrima rezanja. Nakon tokarenja, dijelovi su pregledani trodimenzionalnim koordinatama, kao što je prikazano na slici 5, a hrapavost površine je pregledana pomoću mjerača hrapavosti, kao što je prikazano na slici 6. Rezultati ispitivanja prikazani su u tablici 1, a status dijelovi nakon oštrog tokarenja prikazani su na slici 7.
slika
Slika 5 Detekcija s tri koordinate
slika
Slika 6 Detekcija hrapavosti površine
Tablica 1 Cilindrični valjkasti ležaj (br. 1~5) rezultati inspekcije vanjskog prstena unutarnje rupe (jedinica: μｍ) slika
slika
Slika 7: Stanje nakon teškog tokarenja
Iz podataka u tablici 1 može se vidjeti da nakon što je vanjski prsten cilindričnog valjkastog ležaja stegnut elektro-permanentnom magnetskom steznom glavom i unutarnja rupa je tvrdo tokarena, okruglost unutarnje rupe, koaksijalnost između unutarnjih rupe i vanjskog kruga, okomitost između unutarnje rupe i čeone površine i hrapavost površine unutarnje rupe Stupanj može zadovoljiti zahtjeve crteža, a cilindričnost unutarnje rupe uglavnom zadovoljava zahtjeve, ali to također je blizu granične tolerancije koju zahtijeva crtež. Neznatno nakupljanje drugih pogrešaka premašit će dopušteno odstupanje i uzrokovati nekvalificiranost dijela. Razlog je što je razlika između gornjeg i donjeg kruga unutarnje rupe velika, što uzrokuje fenomen suženja prema naprijed u unutarnjoj rupi.
Za ovaj fenomen pozitivnog stošca, kao što je prikazano na slici 4, razlog analize je taj što pod aksijalnim stezanjem elektro-permanentne magnetske stezne glave, kada visina koraka samookretnog luka može doći u kontakt s vanjskim krugom prstena ležaja, vertikalni strug počinje odozgo. Tijekom procesa tvrdog tokarenja unutarnje rupe tankostjenog vanjskog prstena ležaja, nedovoljna krutost vanjskog prstena ležaja uzrokuje radijalnu deformaciju alata tijekom procesa rezanja. Gornji kružni dio unutarnje rupe vanjskog prstena ležaja podvrgava se elastičnoj deformaciji zbog sile rezanja, a količina rezanja postaje manja, što dovodi do toga da stvarna dubina rezanja nije u skladu s nominalnom dubinom rezanja. Deformacija donjeg kružnog dijela unutarnje rupe je mala zbog donje površine magnetskog bloka, sile usisavanja bočnih stepenica i pritiska bočnih stepenica. Količina rezanja veća je od one gornjeg kružnog dijela unutarnje rupe. Vanjski prsten ležaja ima pozitivan fenomen suženja u unutarnjoj rupi.
Teoretski, ovaj fenomen suženja može se smanjiti ili eliminirati na dvije metode. Prvi je promijeniti dubinu rezanja kako bi se smanjila radijalna sila rezanja, kao što je smanjenje dubine rezanja prilikom završne obrade unutarnje rupe vanjskog prstena ležaja tankih stijenki; drugi je promijeniti putanju rezanja, kao što je prilikom završne obrade unutarnje rupe vanjskog prstena ležaja s tankim stijenkama, u skladu s pozitivnom veličinom konusa, upotrijebite određeni obrnuti konus za rezanje unutarnje rupe, tako da količina rezanja donjeg kruga unutarnje rupe Manje ili jednako količini rezanja gornjeg kruga unutarnje rupe, smanjujući ili eliminirajući fenomen suženja prema naprijed unutarnje rupe.
05
Eksperimentalna provjera
5.1 Provjerite učinak promjene dubine rezanja na fenomen suženja prema naprijed
Plan procesa sastoji se od tri alata za tvrdo tokarenje unutarnjeg otvora vanjskog prstena cilindričnog valjkastog ležaja. Parametri rezanja su: brzina vrtnje 250r/min, posmak 0.1mm/r, jednostrana dubina rezanja prvog alata 0.08mm , a jednostrana dubina rezanja drugog alata 0,05 mm, dubina rezanja trećeg noža s jedne strane je 0,02 mm. Način stezanja ostaje nepromijenjen, a tvrdo tokareni dijelovi br. 6 do 10 ispituju se trodimenzionalnim koordinatnim pregledom i mjeračem hrapavosti površine nakon tokarenja. Rezultati ispitivanja prikazani su u tablici 2.
Tablica 2 Cilindrični valjkasti ležaj (br. 6 do br. 10), vanjski prsten, unutarnji otvor, rezultati inspekcije (jedinica: μｍ) slike
Iz podataka u tablici 2 može se vidjeti da se promjenom dubine rezanja količina završnog rezanja promijenila sa 0.07 mm na 0,02 mm s jedne strane. Nakon oštrog tokarenja unutarnje rupe vanjskog prstena cilindričnog valjkastog ležaja, ispitane su sve geometrijske tolerancije i hrapavost površine kako bi zadovoljili crteže. Zahtijevati.
5.2 Provjerite učinak promjene putanje rezanja na fenomen suženja prema naprijed
Plan procesa sastoji se od dva alata za tvrdo tokarenje unutarnje rupe vanjskog prstena cilindričnog valjkastog ležaja. Parametri rezanja su: brzina rotacije 250r/min, posmak 0.1mm/r, jednostrana dubina rezanja prvog alata 0.08mm, i jednostrano dubina rezanja drugog alata 0,07 mm. Prema podacima u tablici 1, prosječna razlika između gornjeg i donjeg kruga unutarnje rupe ležaja i širine ležaja, omjer suženja je 1:2,6493. Kod okretanja drugog alata dubina rezanja ostaje nepromijenjena, vrši se kompenzacija konusa, a put rezanja je put koji odgovara obrnutom omjeru konusa. Način stezanja ostaje nepromijenjen, a testiraju se tvrdo tokareni dijelovi br. 11 do 15. Nakon tokarenja, dijelovi se ispituju trodimenzionalnim pregledom koordinata i mjeračem hrapavosti površine. Rezultati ispitivanja prikazani su u tablici 3.
Tablica 3 Cilindrični valjkasti ležaj (br. 11-15) vanjski prsten unutarnji otvor rezultati pregleda (jedinica: μｍ) slike
Iz podataka u tablici 3 vidljivo je da se promjenom putanje rezanja omjer suženja dobiva na temelju poznatog fenomena suženja prema naprijed. Dubina rezanja ostaje nepromijenjena tijekom rezanja, a putanja rezanja je odgovarajuća putanja obrnutog omjera suženja. Nakon snažnog okretanja unutarnje rupe vanjskog prstena cilindričnog valjkastog ležaja, provjerite zadovoljavaju li sve geometrijske tolerancije i hrapavost površine zahtjeve crteža.
06
Zaključak
S ciljem rješavanja problema da će samocentrirajuće ili stezne glave s više čeljusti uzrokovati deformaciju vanjskog prstena ležajeva tankih stijenki prilikom stezanja tvrdo tokarenih ležajeva tankih stijenki, ovaj rad predlaže upotrebu steznih glava s elektro-trajnim magnetom za stezanje vanjskih prstenova tvrdo tokarenih ležajeva tankih stijenki i dokazuje da se elektro-permanentna magnetska stezna glava koristi za stezanje vanjskog prstena tvrdo tokarenih tankostijenih ležajeva. Izvedivost upotrebe magnetske stezne glave za stezanje vanjskog prstena tvrdo tokarenih tankih ležajeva -oziđeni ležajevi.
Za problem fenomena suženja prema naprijed u vanjskom prstenu teško tokarskih ležajeva tankih stijenki predlažu se dvije metode optimizacije. Jedan je promjena dubine rezanja, a drugi je promjena putanje rezanja. Eksperimentalnom provjerom utvrđeno je da je promjena dubine rezanja bolja od promjene putanje rezanja. .
