In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Pod djelovanjem sile rezanja, gravitacije i gornje sile stezanja, horizontalna vitka osovina se lako savija ili čak gubi stabilnost. Stoga se problem naprezanja vitke osovine mora poboljšati prilikom okretanja vitke osovine.
Metoda obrade: usvojeno je okretanje obrnutim pomakom i odabran je niz učinkovitih mjera kao što su razumni geometrijski parametri alata, količina rezanja, uređaj za zatezanje i oslonac alata za čahuru.
01
Analiza čimbenika deformacije savijanjem kod tokarenja vitkog vratila
Postoje uglavnom dvije tradicionalne metode stezanja koje se koriste za tokarenje vitkih osovina na tokarilicama: jedna metoda je: jedna stezaljka i jedna gornja instalacija; druga metoda su dvije gornje instalacije. Ovdje uglavnom analiziramo način stezanja jedne stezaljke i jednog vrha.
Kroz stvarnu analizu obrade, glavni razlozi za deformaciju savijanja vitke osovine uzrokovane okretanjem su:
(1) Sila rezanja uzrokuje deformaciju
U procesu tokarenja, stvorena sila rezanja može se rastaviti na aksijalnu silu rezanja PX, radijalnu silu rezanja PY i tangencijalnu silu rezanja PZ. Različite sile rezanja imaju različite učinke na deformaciju savijanja kod tokarenja vitkih osovina.
1) Utjecaj radijalne sile rezanja PY
Radijalna rezna sila djeluje okomito na horizontalnu ravninu koja prolazi kroz os vitke osovine. Zbog slabe krutosti vitke osovine, radijalna sila će saviti vitku osovinu kako bi se savijala i deformirala u vodoravnoj ravnini. Učinak sile rezanja na deformaciju savijanja vitke osovine prikazan je na sl. 1.
2) Utjecaj aksijalne sile rezanja PX
Aksijalna sila rezanja djeluje paralelno s osi vitke osovine, stvarajući moment savijanja na obratku. Za opće tokarenje, aksijalna sila rezanja ima mali učinak na deformaciju savijanja izratka i može se zanemariti. Međutim, zbog slabe krutosti vitke osovine, njena stabilnost je također loša. Kada aksijalna sila rezanja prijeđe određenu vrijednost, vitka osovina će biti savijena da izazove uzdužnu deformaciju savijanja. kao što je prikazano na slici 2.
(2) Utjecaj topline rezanja
Toplina rezanja koja nastaje obradom uzrokovat će toplinsku deformaciju i istezanje izratka. Budući da su stezna glava i vrh zadnjeg dijela fiksirani tijekom procesa tokarenja, udaljenost između njih je također fiksirana. Na taj način, aksijalno produljenje produljene osovine nakon zagrijavanja je ograničeno, što rezultira deformacijom savijanja produljene osovine zbog aksijalne ekstruzije.
Stoga se može vidjeti da je problem poboljšanja točnosti obrade vitke osovine u biti problem kontrole naprezanja i toplinske deformacije procesnog sustava.
02
Mjere za poboljšanje preciznosti obrade vitke osovine
U procesu strojne obrade vitke osovine, kako bi se poboljšala točnost obrade, treba poduzeti različite mjere u skladu s različitim proizvodnim uvjetima kako bi se poboljšala točnost obrade vitke osovine.
(1) Odaberite odgovarajuću metodu stezanja
Među dvije tradicionalne metode stezanja koje se koriste za okretanje vitkih osovina na tokarilici, koristi se stezanje s dvostrukim vrhom, koje može točno pozicionirati radni komad i lako osigurati koaksijalnost. Ali korištenjem ove metode za stezanje vitke osovine, njena je krutost slaba, deformacija savijanja vitke osovine je velika i sklona je vibracijama. Stoga je prikladan samo za ugradnju s malim omjerom duljine i promjera, malim dopuštenjem za strojnu obradu i visokim zahtjevima koaksijalnosti. visoki obradaci.
Obrada vitkih osovina obično usvaja metodu stezanja jedne stezaljke i jednog vrha. Međutim, u ovoj metodi stezanja, ako je vrh previše zategnut, osim savijanja vitke osovine, također može spriječiti produljenje vitke osovine kada se okreće, uzrokujući aksijalno stiskanje vitke osovine i savijanje izvan oblika . Osim toga, stezna površina čeljusti možda neće biti u istoj osi kao vrh rupe, što će uzrokovati pretjerano pozicioniranje nakon stezanja, a također može uzrokovati deformaciju vitke osovine savijanjem. Stoga, kada se koristi metoda stezanja jedne stezaljke i jednog vrha, vrh bi trebao koristiti elastična živa središta. Vitka osovina se može slobodno izdužiti nakon zagrijavanja kako bi se smanjila njezina deformacija savijanjem kada se zagrijava; u isto vrijeme, otvoreni čelični putnik može se umetnuti između čeljusti i vitke osovine kako bi se smanjila aksijalna kontaktna duljina između čeljusti i vitke osovine i eliminiralo Pretjerano pozicioniranje tijekom instalacije smanjuje deformaciju savijanja.
(2) Izravno smanjite deformaciju sile vitke osovine
1) Koristite oslonac za petu i središnji okvir
Vitka osovina se okreće metodom stezanja jedne stezaljke i jednog vrha. Kako bi se smanjio utjecaj radijalne sile rezanja na deformaciju savijanja vitke osovine, koriste se tradicionalni oslonac alata i središnji okvir, što je jednako dodavanju oslonca na vitku osovinu. , što povećava krutost vitke osovine, što može učinkovito smanjiti utjecaj radijalne sile rezanja na vitku osovinu.
2) Vitka osovina se okreće metodom aksijalnog stezanja
Korištenje oslonca alata i središnjeg okvira može povećati krutost obratka, ali u osnovi eliminirati utjecaj radijalne sile rezanja na obratku. Ali još uvijek ne može riješiti problem da aksijalna sila rezanja savija radni komad, posebno za vitku osovinu s relativno velikim dugim promjerom, ova deformacija savijanja je očitija. Stoga se vitka osovina može okretati metodom aksijalnog stezanja. Aksijalno stezno tokarenje znači da se u procesu tokarenja vitke osovine jedan kraj vitke osovine steže pomoću stezne glave, a drugi kraj steže posebno dizajnirana stezna glava. Stezna glava primjenjuje aksijalnu napetost na vitku osovinu. Kao što je prikazano na slici 4.
Tijekom procesa tokarenja, vitka osovina je uvijek izložena aksijalnoj napetosti, što rješava problem savijanja vitke osovine pod utjecajem aksijalne sile rezanja. Istodobno, pod djelovanjem aksijalne napetosti, smanjuje se stupanj deformacije savijanja vitke osovine zbog radijalne sile rezanja; aksijalno izduženje uzrokovano toplinom rezanja je kompenzirano, a krutost i obrada vitke osovine su poboljšani. preciznost.
3) Okretanje vitke osovine obrnutom metodom rezanja
Metoda obrnutog rezanja znači da se tijekom procesa okretanja vitke osovine, alat za okretanje dovodi iz stezne glave vretena u konjicu, kao što je prikazano na slici 5.
Na taj način, aksijalna sila rezanja koja se stvara tijekom obrade čini vitku osovinu zategnutom, eliminirajući deformaciju savijanja uzrokovanu aksijalnom silom rezanja. U isto vrijeme, elastični vrh zadnjeg dijela može učinkovito kompenzirati kompresijsku deformaciju i toplinsko istezanje obratka od alata do stražnjeg dijela i izbjeći deformaciju obratka savijanjem.
Srednja klizna ploča tokarilice je modificirana okretanjem vitke osovine s dvostrukim noževima, dodan je stražnji držač alata, a prednji i stražnji tokarski alati se koriste za tokarenje u isto vrijeme, kao što je prikazano na slici 6.
slika
Slika 6 Obrada s dvostrukim nožem i analiza sile
Dva tokarska alata su dijametralno suprotna, prednji tokarski alat postavljen je uspravno, a stražnji tokarski alat postavljen je obrnuto. Radijalne sile rezanja koje proizvode dva alata za tokarenje tijekom tokarenja se međusobno poništavaju. Deformacije i vibracije obratka su male, a preciznost obrade je visoka, što je pogodno za masovnu proizvodnju.
4) Okretanje vitke osovine metodom magnetskog rezanja
Princip metode magnetskog rezanja u osnovi je isti kao i metoda obrnutog rezanja. Tijekom procesa tokarenja, vitka osovina rastegnuta je magnetskom silom, što može smanjiti deformaciju savijanja vitke osovine tijekom obrade i poboljšati točnost strojne obrade vitke osovine.
(3) Razumno kontrolirajte količinu rezanja
Je li izbor količine rezanja razuman ovisi o veličini sile rezanja i količini topline rezanja koja se stvara tijekom procesa rezanja. Stoga je i deformacija uzrokovana okretanjem vitke osovine drugačija.
1) Dubina rezanja (t)
Na pretpostavci da je određena krutost procesnog sustava, kako se dubina rezanja povećava, sila rezanja i toplina rezanja koja se stvara tijekom tokarenja se u skladu s tim povećavaju, uzrokujući povećanje naprezanja i toplinske deformacije vitke osovine. Stoga, kod okretanja vitkih osovina, dubina rezanja treba biti minimalna.
2) Količina hrane (f)
Povećanje brzine posmaka će povećati debljinu rezanja i silu rezanja. Međutim, sila rezanja ne raste proporcionalno, pa se smanjuje koeficijent deformacije sile vitke osovine. Iz perspektive poboljšanja učinkovitosti rezanja, povećanje brzine napredovanja je korisnije od povećanja dubine rezanja.
3) Brzina rezanja (v)
Povećanje brzine rezanja je korisno za smanjenje sile rezanja. To je zato što, kako se brzina rezanja povećava, temperatura rezanja se povećava, trenje između alata i obratka se smanjuje, a sila deformacije vitke osovine se smanjuje. Međutim, ako je brzina rezanja prevelika, vitka osovina će se lako saviti pod djelovanjem centrifugalne sile, što će narušiti stabilnost procesa rezanja, pa brzinu rezanja treba kontrolirati unutar određenog raspona. Za izratke relativno velike duljine i promjera, brzinu rezanja treba odgovarajuće smanjiti.
(4) Odaberite razuman kut alata
Kako bi se smanjila deformacija savijanja uzrokovana okretanjem vitke osovine, potrebno je da sila rezanja nastala tijekom tokarenja bude što manja. Od geometrijskih kutova alata, najveći utjecaj na silu rezanja imaju prijelazni kut, vodeći kut i kut nagiba ruba.
1) Prednji kut ( )
Veličina nagnutog kuta ( ) izravno utječe na silu rezanja, temperaturu rezanja i snagu rezanja. Povećanje nagnutog kuta može smanjiti stupanj plastične deformacije metalnog sloja koji se reže, a sila rezanja može se značajno smanjiti. Povećanje kuta nagiba može smanjiti silu rezanja, tako da kod tokarenja vitke osovine, pod pretpostavkom da alat za okretanje ima dovoljnu čvrstoću, pokušajte povećati kut nagiba alata, a kut nagiba općenito je {{0} } stupanj -17 stupanj .
2) Prednji kut (kr)
Veličina glavnog kuta otklona (kr) utječe na veličinu i proporcionalni odnos tri komponente sile rezanja. S povećanjem ulaznog kuta, radijalna sila rezanja očigledno opada, ali tangencijalna sila rezanja raste na 60 stupnjeva -90 stupnjeva. U rasponu od 60 stupnjeva -75 stupnjeva, proporcionalni odnos tri komponente sile rezanja je razumniji. Kod okretanja vitkih osovina općenito se koristi vodeći kut veći od 60 stupnjeva.
3) Nagib oštrice (λs)
Kut nagiba oštrice (λs) utječe na smjer protoka strugotine, čvrstoću vrha alata i proporcionalni odnos tri rezne komponente tijekom procesa tokarenja. Kako se kut nagiba povećava, radijalna sila rezanja očito opada, ali raste aksijalna sila rezanja i tangencijalna sila rezanja. Kada je kut nagiba oštrice u rasponu od {{0}} stupnjeva - plus 10 stupnjeva, proporcionalni odnos tri komponente sile rezanja je razuman. Prilikom okretanja vitke osovine, pozitivni kut nagiba ruba od 0 stupnjeva - plus 10 stupnjeva često se koristi kako bi strugotine tekle prema površini koja se obrađuje.
03
u zaključku
Zbog slabe krutosti vitke osovine, sila i toplinska deformacija nastale tijekom tokarenja su relativno velike, pa je teško jamčiti zahtjeve kvalitete obrade vitke osovine. Usvajanjem odgovarajućih metoda stezanja i naprednih metoda obrade, odabirom razumnih kutova alata i parametara rezanja, itd., mogu se zajamčiti zahtjevi kvalitete obrade vitke osovine.
