In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Под действием силы резания, силы тяжести и силы верхнего зажима горизонтальный тонкий вал легко изгибается или даже теряет устойчивость. Следовательно, проблема напряжения тонкого вала должна быть решена при повороте тонкого вала.
Метод обработки: применяется токарная обработка с обратной подачей, и выбирается ряд эффективных мер, таких как разумные геометрические параметры инструмента, величина резания, натяжное устройство и втулка подручника.
01
Анализ факторов деформации изгиба при точении тонкого вала
В основном существует два традиционных метода зажима, используемых для токарной обработки тонких валов на токарных станках: один метод: один зажим и одна верхняя установка; другой метод - две верхние установки. Здесь мы в основном анализируем метод зажима одного зажима и одной вершины.
По результатам фактического анализа обработки основными причинами деформации изгиба тонкого вала, вызванной токарной обработкой, являются:
(1) Сила резания вызывает деформацию
В процессе токарной обработки создаваемая сила резания может быть разложена на осевую силу резания PX, радиальную силу резания PY и тангенциальную силу резания PZ. Различные силы резания по-разному влияют на изгибную деформацию при точении тонких валов.
1) Влияние радиальной силы резания PY
Радиальная сила резания действует вертикально на горизонтальной плоскости, проходящей через ось тонкого вала. Из-за плохой жесткости тонкого вала радиальная сила будет изгибать тонкий вал, заставляя его изгибаться и деформироваться в горизонтальной плоскости. Влияние силы резания на изгибную деформацию тонкого вала показано на рис. 1.
2) Влияние осевой силы резания PX
Осевая сила резания действует параллельно оси тонкого вала, образуя изгибающий момент на заготовку. При обычной токарной обработке осевая сила резания мало влияет на изгибную деформацию заготовки и ею можно пренебречь. Однако из-за плохой жесткости тонкого вала его устойчивость также плоха. Когда осевая сила резания превышает определенное значение, тонкий вал изгибается, вызывая продольную деформацию изгиба. как показано на рисунке 2.
(2) Влияние тепла резки
Тепло, выделяемое при резке, вызывает термическую деформацию и удлинение заготовки. Поскольку патрон и верхняя часть задней бабки фиксируются во время токарной обработки, расстояние между ними также является фиксированным. Таким образом, осевое удлинение удлиненного вала после нагрева ограничивается, что приводит к деформации изгиба удлиненного вала из-за осевого выдавливания.
Таким образом, можно видеть, что проблема повышения точности обработки тонкого вала по существу является проблемой управления напряжением и термической деформацией технологической системы.
02
Меры по повышению точности обработки тонкого вала
В процессе обработки тонкого вала для повышения точности его обработки следует принимать различные меры в зависимости от различных производственных условий для повышения точности обработки тонкого вала.
(1) Выберите подходящий метод зажима
Среди двух традиционных методов зажима, используемых для токарной обработки тонких валов на токарном станке, используется зажим с двойной вершиной, который может точно позиционировать заготовку и легко обеспечить соосность. Но при использовании этого метода для зажима тонкого вала его жесткость низкая, деформация изгиба тонкого вала велика, и он подвержен вибрации. Поэтому он подходит только для установки с малым отношением длины к диаметру, малым припуском на механическую обработку и высокими требованиями к соосности. высокие заготовки.
При обработке тонких валов обычно используется метод зажима с одним зажимом и одной вершиной. Однако в этом методе зажима, если наконечник слишком тугой, помимо изгиба тонкого стержня, он также может препятствовать удлинению тонкого стержня при его повороте, вызывая сжатие тонкого стержня в осевом направлении и деформацию. . Кроме того, зажимная поверхность губок может быть не на той же оси, что и отверстие наконечника, что приведет к чрезмерному позиционированию после зажима, а также может вызвать деформацию изгиба тонкого вала. Поэтому, когда используется метод зажима одного хомута и одной вершины, вершина должна использовать упругие живые центры. Тонкий вал может свободно удлиняться после нагрева, чтобы уменьшить его деформацию изгиба при нагревании; в то же время между губками и узким валом может быть вставлена открытая стальная направляющая, чтобы уменьшить длину осевого контакта между губками и узким валом и исключить чрезмерное позиционирование во время установки, что снижает деформацию изгиба.
(2) Непосредственно уменьшить силовую деформацию тонкого вала
1) Используйте опору для пятки и центральную раму
Тонкий вал поворачивается методом зажима одного зажима и одной вершины. Чтобы уменьшить влияние радиальной силы резания на изгибную деформацию тонкого вала, используются традиционная опора инструмента и центральная рама, что эквивалентно добавлению опоры для тонкого вала. , что увеличивает жесткость тонкого вала, что может эффективно уменьшить влияние радиальной силы резания на тонкий вал.
2) Тонкий вал поворачивается методом осевого зажима.
Использование подручника и центральной рамы может повысить жесткость заготовки, но в основном устраняет влияние радиальной силы резания на заготовку. Но это все еще не может решить проблему, заключающуюся в том, что осевая сила резания изгибает заготовку, особенно для тонкого вала с относительно большим длинным диаметром, эта деформация изгиба более очевидна. Следовательно, тонкий вал можно поворачивать методом осевого зажима. Осевое зажимное точение означает, что в процессе точения тонкого вала один конец тонкого вала зажимается патроном, а другой конец зажимается специально разработанной зажимной головкой. Зажимная головка прикладывает осевое усилие к тонкому валу. Как показано на рисунке 4.
В процессе токарной обработки тонкий вал всегда подвергается осевому растяжению, что решает проблему изгиба тонкого вала под действием осевой силы резания. В то же время под действием осевого растяжения снижается степень изгибной деформации тонкого вала за счет радиальной силы резания; осевое удлинение, вызванное теплом резания, компенсируется, а жесткость и обработка тонкого вала улучшаются. точность.
3) Поворот тонкого вала методом обратного резания
Метод обратного резания означает, что в процессе токарной обработки тонкого вала токарный инструмент подается от патрона шпинделя к задней бабке, как показано на рисунке 5.
Таким образом, осевая сила резания, создаваемая во время обработки, натягивает тонкий вал, устраняя деформацию изгиба, вызванную осевой силой резания. В то же время эластичный наконечник задней бабки может эффективно компенсировать деформацию сжатия и тепловое удлинение заготовки от инструмента до задней бабки и избежать деформации изгиба заготовки.
Средняя пластина скольжения токарного станка модифицируется путем поворота тонкого вала с двойными ножами, добавляется задний держатель инструмента, а передний и задний токарные инструменты используются для токарной обработки одновременно, как показано на рисунке 6.
картина
Рис. 6 Обработка двойным ножом и анализ усилий
Два токарных резца установлены диаметрально противоположно, передний токарный резец установлен вертикально, а задний токарный резец установлен наоборот. Радиальные силы резания, создаваемые двумя токарными резцами во время токарной обработки, компенсируют друг друга. Деформация и вибрация заготовки малы, а точность обработки высока, что подходит для массового производства.
4) Поворот тонкого вала методом магнитной резки
Принцип метода магнитной резки в основном такой же, как у метода обратной резки. В процессе токарной обработки тонкий вал растягивается магнитной силой, что может уменьшить деформацию изгиба тонкого вала во время обработки и повысить точность обработки тонкого вала.
(3) Разумно контролировать количество резки
Разумность выбора величины резания зависит от величины силы резания и количества выделяемого в процессе резания тепла. Следовательно, деформация, вызванная вращением тонкого вала, также различна.
1) Глубина резания (т)
Исходя из того, что жесткость технологической системы определяется, по мере увеличения глубины резания сила резания и теплота резания, выделяемые при токарной обработке, соответственно увеличиваются, вызывая увеличение напряжения и термической деформации тонкого вала. Поэтому при точении тонких валов следует минимизировать глубину резания.
2) Количество корма (f)
Увеличение скорости подачи увеличивает толщину резания и силу резания. Однако сила резания не увеличивается пропорционально, поэтому коэффициент силовой деформации тонкого вала уменьшается. С точки зрения повышения эффективности резания увеличение скорости подачи более выгодно, чем увеличение глубины резания.
3) Скорость резания (v)
Увеличение скорости резания полезно для снижения силы резания. Это связано с тем, что с увеличением скорости резания увеличивается температура резания, уменьшается трение между инструментом и заготовкой и уменьшается силовая деформация тонкого вала. Однако, если скорость резания слишком высока, тонкий вал будет легко изгибаться под действием центробежной силы, что нарушит стабильность процесса резания, поэтому скорость резания следует контролировать в определенном диапазоне. Для заготовок относительно большой длины и диаметра скорость резания следует соответственно уменьшить.
(4) Выберите разумный угол наклона инструмента
Чтобы уменьшить деформацию изгиба, вызванную вращением тонкого вала, требуется, чтобы сила резания, возникающая при точении, была как можно меньше. Среди геометрических углов инструмента наибольшее влияние на силу резания оказывают передний угол, передний угол и угол наклона кромки.
1) Передний угол ( )
Размер переднего угла ( ) напрямую влияет на силу резания, температуру резания и мощность резания. Увеличение переднего угла позволяет снизить степень пластической деформации разрезаемого слоя металла, а также значительно снизить усилие резания. Увеличение переднего угла может снизить силу резания, поэтому при токарной обработке тонкого вала, исходя из предпосылки обеспечения достаточной прочности токарного инструмента, попытайтесь увеличить передний угол инструмента, а передний угол обычно составляет {{0} } степень -17 степень .
2) Угол опережения (кр)
Величина основного угла отклонения (kr) влияет на размер и пропорциональное соотношение трех составляющих силы резания. С увеличением угла в плане радиальная сила резания явно уменьшается, но тангенциальная сила резания увеличивается при 60 градусах -90 градусах. В диапазоне 60 градусов -75 градусов пропорциональное соотношение трех составляющих силы резания является более разумным. При токарной обработке тонких валов обычно используется угол опережения более 60 градусов.
3) Наклон отвала (λs)
Угол наклона лезвия (λs) влияет на направление потока стружки, прочность режущей кромки и пропорциональное соотношение трех режущих компонентов в процессе токарной обработки. При увеличении угла наклона радиальная сила резания очевидно уменьшается, но осевая сила резания и тангенциальная сила резания увеличиваются. Когда угол наклона лезвия находится в диапазоне {{0}} градусов - плюс 10 градусов, разумно пропорциональное соотношение трех составляющих силы резания. При точении тонкого вала часто используется положительный угол наклона кромки от 0 до плюс 10 градусов, чтобы стружка стекала на обрабатываемую поверхность.
03
в заключение
Из-за плохой жесткости тонкого вала сила и тепловая деформация, возникающие при токарной обработке, относительно велики, и трудно гарантировать требования к качеству обработки тонкого вала. Применяя соответствующие методы зажима и передовые методы обработки, выбирая разумные углы инструмента и параметры резания и т. д., можно гарантировать требования к качеству обработки тонкого вала.
