In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Pri pôsobení reznej sily, gravitácie a hornej upínacej sily sa horizontálny štíhly hriadeľ ľahko ohýba alebo dokonca stráca stabilitu. Preto je potrebné zlepšiť problém namáhania štíhleho hriadeľa pri otáčaní štíhleho hriadeľa.
Metóda spracovania: prijme sa sústruženie so spätným posuvom a vyberie sa séria účinných opatrení, ako sú primerané geometrické parametre nástroja, množstvo rezu, napínacie zariadenie a opierka nástroja.
01
Analýza faktorov ohybovej deformácie pri sústružení štíhleho hriadeľa
Na otáčanie štíhlych hriadeľov na sústruhoch sa používajú hlavne dve tradičné metódy upínania: jedna metóda je: jedna svorka a jedna horná inštalácia; inou metódou sú dve horné inštalácie. Tu analyzujeme hlavne spôsob upínania jednej svorky a jednej hornej časti.
Na základe analýzy skutočného spracovania sú hlavnými dôvodmi ohybovej deformácie štíhleho hriadeľa spôsobenej otáčaním:
(1) Rezná sila spôsobuje deformáciu
V procese sústruženia je možné vygenerovanú reznú silu rozložiť na axiálnu reznú silu PX, radiálnu reznú silu PY a tangenciálnu reznú silu PZ. Rôzne rezné sily majú rôzny vplyv na deformáciu ohybom pri otáčaní štíhlych hriadeľov.
1) Vplyv radiálnej reznej sily PY
Radiálna rezná sila pôsobí vertikálne na horizontálnu rovinu prechádzajúcu osou štíhleho hriadeľa. V dôsledku nízkej tuhosti štíhleho hriadeľa radiálna sila ohne štíhly hriadeľ, aby sa ohýbal a deformoval v horizontálnej rovine. Vplyv reznej sily na ohybovú deformáciu štíhleho hriadeľa je znázornený na obr.
2) Vplyv axiálnej reznej sily PX
Axiálna rezná sila pôsobí rovnobežne s osou štíhleho hriadeľa a vytvára ohybový moment na obrobku. Pri všeobecnom sústružení má axiálna rezná sila malý vplyv na ohybovú deformáciu obrobku a možno ju ignorovať. Kvôli slabej tuhosti štíhleho hriadeľa je však slabá aj jeho stabilita. Keď axiálna rezná sila prekročí určitú hodnotu, štíhly hriadeľ bude ohnutý, aby spôsobil pozdĺžnu deformáciu ohybu. ako je znázornené na obrázku 2.
(2) Vplyv rezného tepla
Rezné teplo generované spracovaním spôsobí tepelnú deformáciu a predĺženie obrobku. Pretože skľučovadlo a horná časť koníka sú počas procesu sústruženia pevné, vzdialenosť medzi nimi je tiež pevná. Týmto spôsobom je obmedzené axiálne predĺženie podlhovastého drieku po zahriatí, čo vedie k ohybovej deformácii podlhovastého drieku v dôsledku axiálneho pretláčania.
Preto je možné vidieť, že problém zlepšenia presnosti obrábania štíhleho hriadeľa je v podstate problémom riadenia napätia a tepelnej deformácie procesného systému.
02
Opatrenia na zlepšenie presnosti obrábania štíhleho hriadeľa
V procese obrábania štíhleho hriadeľa, aby sa zlepšila jeho presnosť obrábania, by sa mali prijať rôzne opatrenia podľa rôznych výrobných podmienok, aby sa zlepšila presnosť obrábania štíhleho hriadeľa.
(1) Zvoľte vhodný spôsob upínania
Spomedzi dvoch tradičných spôsobov upínania používaných na sústruženie štíhlych hriadeľov na sústruhu sa používa dvojité upínanie, ktoré dokáže presne umiestniť obrobok a ľahko zabezpečiť súosovosť. Ale pri použití tejto metódy na upnutie štíhleho hriadeľa je jeho tuhosť nízka, ohybová deformácia štíhleho hriadeľa je veľká a je náchylný na vibrácie. Preto je vhodný len na inštaláciu s malým pomerom dĺžky k priemeru, malým prídavkom na obrábanie a vysokými požiadavkami na súosovosť. vysoké obrobky.
Obrábanie štíhlych hriadeľov zvyčajne používa metódu upínania jednej svorky a jednej hornej časti. Avšak pri tomto spôsobe upínania, ak je hrot príliš tesný, okrem ohýbania štíhleho drieku môže tiež brániť predĺženiu štíhleho drieku pri jeho otáčaní, čo spôsobí axiálne stlačenie a ohnutie štíhleho drieku. . Okrem toho upínacia plocha čeľustí nemusí byť v rovnakej osi ako otvor hrotu, čo spôsobí premiestnenie po upnutí a môže tiež spôsobiť ohybovú deformáciu štíhleho drieku. Preto, keď sa používa metóda upínania jednej svorky a jednej hornej časti, horná časť by mala používať elastické živé centrá. Štíhly hriadeľ môže byť po zahriatí voľne predĺžený, aby sa znížila jeho ohybová deformácia pri zahrievaní; súčasne môže byť medzi čeľuste a štíhly hriadeľ vložený otvorený oceľový bežec, aby sa skrátila axiálna kontaktná dĺžka medzi čeľusťami a štíhlym hriadeľom a aby sa eliminovalo nadmerné umiestnenie počas inštalácie znižuje deformáciu ohybom.
(2) Priamo znížte silovú deformáciu štíhleho hriadeľa
1) Použite opierku päty a stredový rám
Štíhly hriadeľ sa otáča spôsobom upnutia jednej svorky a jednej hornej časti. Aby sa znížil vplyv radiálnej reznej sily na ohybovú deformáciu štíhleho hriadeľa, používa sa tradičná opierka nástroja a stredový rám, čo je ekvivalentné pridania podpery k štíhlemu hriadeľu. , čo zvyšuje tuhosť štíhleho hriadeľa, čo môže účinne znížiť vplyv radiálnej reznej sily na štíhly hriadeľ.
2) Štíhly hriadeľ sa otáča metódou axiálneho upnutia
Použitie opierky nástroja a stredového rámu môže zvýšiť tuhosť obrobku, ale v zásade eliminovať vplyv radiálnej reznej sily na obrobok. Stále však nedokáže vyriešiť problém, že axiálna rezná sila ohýba obrobok, najmä pri štíhlom hriadeli s relatívne veľkým dlhým priemerom je táto deformácia ohybom zreteľnejšia. Preto môže byť štíhly hriadeľ otáčaný metódou axiálneho upnutia. Sústruženie s axiálnym upínaním znamená, že v procese otáčania štíhleho hriadeľa je jeden koniec štíhleho hriadeľa upnutý skľučovadlom a druhý koniec je upnutý špeciálne navrhnutou upínacou hlavou. Upínacia hlava aplikuje axiálne napätie na štíhly hriadeľ. Ako je znázornené na obrázku 4.
Počas procesu sústruženia je štíhly hriadeľ vždy vystavený axiálnemu napätiu, čo rieši problém, že štíhly hriadeľ je ohýbaný axiálnou reznou silou. Súčasne sa pri pôsobení axiálneho napätia znižuje stupeň ohybovej deformácie štíhleho hriadeľa v dôsledku radiálnej reznej sily; kompenzuje sa axiálne predĺženie spôsobené rezným teplom a zlepšuje sa tuhosť a spracovanie štíhleho hriadeľa. presnosť.
3) Otáčanie štíhleho hriadeľa metódou obráteného rezu
Metóda spätného rezania znamená, že počas procesu sústruženia štíhleho hriadeľa sa sústružnícky nástroj privádza z skľučovadla vretena do koníka, ako je znázornené na obrázku 5.
Týmto spôsobom axiálna rezná sila generovaná počas spracovania spôsobuje napnutie štíhleho hriadeľa, čím sa eliminuje deformácia v ohybe spôsobená axiálnou reznou silou. Súčasne môže elastická špička koníka účinne kompenzovať deformáciu stlačením a tepelné predĺženie obrobku z nástroja na koník a zabrániť deformácii obrobku ohybom.
Stredná posuvná doska sústruhu sa upravuje otáčaním štíhleho hriadeľa dvojitými nožmi, pridáva sa zadný držiak nástroja a súčasne sa na sústruženie používa predný a zadný sústružnícky nástroj, ako je znázornené na obrázku 6.
obrázok
Obrázok 6 Obrábanie dvojitým nožom a analýza sily
Dva sústružnícke nástroje sú diametrálne odlišné, predný sústružnícky nástroj je inštalovaný vzpriamene a zadný sústružnícky nástroj je inštalovaný opačne. Radiálne rezné sily, ktoré vytvárajú dva sústružnícke nástroje počas sústruženia, sa navzájom rušia. Deformácia a vibrácie obrobku sú malé a presnosť spracovania je vysoká, čo je vhodné pre hromadnú výrobu.
4) Otáčanie štíhleho hriadeľa metódou magnetického rezania
Princíp metódy magnetického rezania je v podstate rovnaký ako pri metóde spätného rezania. Počas procesu sústruženia je štíhly hriadeľ natiahnutý magnetickou silou, čo môže znížiť ohybovú deformáciu štíhleho hriadeľa počas spracovania a zlepšiť presnosť obrábania štíhleho hriadeľa.
(3) Primerane kontrolujte množstvo rezania
Či je voľba množstva rezu rozumná, závisí od veľkosti reznej sily a množstva rezného tepla generovaného počas procesu rezania. Rozdielna je preto aj deformácia spôsobená otáčaním štíhleho hriadeľa.
1) Hĺbka rezu (t)
Za predpokladu, že je určená tuhosť procesného systému, so zvyšujúcou sa hĺbkou rezu sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje rezná sila a rezné teplo generované počas sústruženia, čo spôsobuje zvýšenie napätia a tepelnej deformácie štíhleho hriadeľa. Preto by sa pri sústružení štíhlych hriadeľov mala hĺbka rezu minimalizovať.
2) Množstvo krmiva (f)
Zvýšením rýchlosti posuvu sa zvýši hrúbka rezu a rezná sila. Rezná sila sa však nezvyšuje proporcionálne, takže koeficient deformácie sily štíhleho hriadeľa klesá. Z hľadiska zlepšenia účinnosti rezu je zvýšenie rýchlosti posuvu výhodnejšie ako zvýšenie hĺbky rezu.
3) Rýchlosť rezania (v)
Zvýšenie rýchlosti rezania je výhodné na zníženie reznej sily. So zvyšovaním reznej rýchlosti sa totiž zvyšuje rezná teplota, znižuje sa trenie medzi nástrojom a obrobkom a zmenšuje sa silová deformácia štíhleho hriadeľa. Ak je však rýchlosť rezania príliš vysoká, štíhly hriadeľ sa pôsobením odstredivej sily ľahko ohne, čo zničí stabilitu procesu rezania, takže rýchlosť rezania by sa mala regulovať v určitom rozsahu. Pre obrobky s relatívne veľkou dĺžkou a priemerom by sa mala rezná rýchlosť primerane znížiť.
(4) Zvoľte primeraný uhol nástroja
Aby sa znížila ohybová deformácia spôsobená otáčaním štíhleho hriadeľa, je potrebné, aby rezná sila vznikajúca pri sústružení bola čo najmenšia. Spomedzi geometrických uhlov nástroja majú najväčší vplyv na reznú silu uhol čela, nábehový uhol a uhol sklonu hrany.
1) Predný uhol ( )
Veľkosť uhla čela ( ) priamo ovplyvňuje reznú silu, teplotu rezu a reznú silu. Zväčšenie uhla čela môže znížiť stupeň plastickej deformácie rezanej kovovej vrstvy a výrazne znížiť reznú silu. Zväčšenie uhla čela môže znížiť reznú silu, takže pri otáčaní štíhleho hriadeľa, za predpokladu, že je potrebné zabezpečiť, aby mal sústružnícky nástroj dostatočnú pevnosť, sa pokúste zväčšiť uhol sklonu nástroja a uhol sklonu je vo všeobecnosti {{0} } stupeň -17 stupeň .
2) Vodiaci uhol (kr)
Veľkosť hlavného uhla vychýlenia (kr) ovplyvňuje veľkosť a proporcionálny vzťah troch zložiek reznej sily. So zvyšujúcim sa uhlom vstupu sa radiálna rezná sila očividne znižuje, ale tangenciálna rezná sila sa zvyšuje pri 60 stupňoch -90 stupňa . V rozsahu 60 stupňov -75 stupňa je proporcionálny vzťah troch zložiek reznej sily rozumnejší. Pri otáčaní štíhlych hriadeľov sa spravidla používa uhol nábehu väčší ako 60 stupňov.
3) Sklon čepele (λs)
Uhol sklonu čepele (λs) ovplyvňuje smer toku triesok, pevnosť hrotu nástroja a proporcionálny vzťah troch rezných zložiek počas procesu sústruženia. Keď sa uhol sklonu zväčšuje, radiálna rezná sila sa samozrejme znižuje, ale axiálna rezná sila a tangenciálna rezná sila sa zvyšujú. Keď je uhol sklonu čepele v rozsahu {{0}} stupňov - plus 10 stupňov, proporcionálny vzťah troch zložiek reznej sily je primeraný. Pri otáčaní štíhleho hriadeľa sa často používa kladný uhol sklonu hrany 0 stupňov - plus 10 stupňov, aby triesky prúdili na obrábaný povrch.
03
na záver
V dôsledku nízkej tuhosti štíhleho hriadeľa sú sila a tepelná deformácia vznikajúce pri sústružení pomerne veľké a je ťažké zaručiť požiadavky na kvalitu spracovania štíhleho hriadeľa. Prijatím vhodných metód upínania a pokročilých metód spracovania, výberom primeraných uhlov nástrojov a rezných parametrov atď. možno zaručiť požiadavky na kvalitu spracovania štíhleho hriadeľa.
