Wir alle wissen, dass schlanke Schäfte schwer zu bearbeiten sind. Sie weisen eine geringe Steifigkeit auf und sind beim Drehen großen Belastungen und thermischen Verformungen ausgesetzt, was es schwierig macht, die Anforderungen an die Verarbeitungsqualität schlanker Wellen sicherzustellen.
Werfen wir heute einen Blick darauf, wie deutsche Handwerker schlanke Schäfte drehen.
Durch den Einsatz geeigneter Spannmethoden und fortschrittlicher Bearbeitungsmethoden, die Auswahl angemessener Werkzeugwinkel und Schnittmengen usw. können die Anforderungen an die Bearbeitungsqualität schlanker Wellen sichergestellt werden.
Die häufigsten Probleme schlanker Wellen in der Verarbeitung
1. Große thermische Verformung
Beim Drehen schlanker Wellen ist die Wärmediffusion schlecht und die Längenausdehnung groß. Wenn die beiden Enden des Werkstücks fest zusammengedrückt werden, lässt es sich leicht biegen.
2. Schlechte Steifigkeit
Beim Drehen wird das Werkstück einer Schnittkraft ausgesetzt, das schlanke Werkstück sackt aufgrund seines Eigengewichts durch und die Zentrifugalkraft bei hoher Rotationsgeschwindigkeit kann leicht dazu führen, dass es sich verbiegt und verformt.
3. Die Oberflächenqualität ist schwer sicherzustellen
Das Eigengewicht, die Verformung und die Vibration des Werkstücks beeinflussen die Zylindrizität und Oberflächenrauheit des Werkstücks.
So verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit schlanker Wellen
1. Wählen Sie eine geeignete Spannmethode
(1) Doppelte Mittelklemmmethode. Durch die Verwendung einer doppelten Mittelspannung kann das Werkstück genau positioniert und die Koaxialität problemlos sichergestellt werden. Die Steifigkeit der mit dieser Methode festgeklemmten schlanken Welle ist jedoch gering, die schlanke Welle unterliegt einer großen Biegeverformung und kann leicht vibrieren. Daher eignet es sich nur für die Bearbeitung mehrstufiger Wellenteile mit kleinem Seitenverhältnis, kleiner Bearbeitungszugabe und hohen Anforderungen an die Koaxialität.
(2) Eine Klemm- und eine Druckklemmmethode. Wenn bei dieser Klemmmethode der Mitteldruck zu fest ist, kann dies zusätzlich zum Biegen des schlanken Schafts auch die Wärmeausdehnung des schlanken Schafts während des Drehens behindern, was dazu führt, dass der schlanke Schaft axial gequetscht und gebogen wird. Darüber hinaus sind die Klemmfläche der Backen und das Mittelloch möglicherweise nicht koaxial, was zu einer Über-Positionierung nach dem Klemmen führt und auch dazu führen kann, dass sich der schlanke Schaft verbiegt. Verformung. Daher sollte bei Verwendung der Ein--Klemme-Ein-{8}}Druckklemmmethode die Mitte eine elastische, bewegliche Spitze verwenden, damit sich der schlanke Schaft nach dem Erhitzen frei dehnen kann, wodurch seine Biegeverformung aufgrund von Hitze reduziert wird; Gleichzeitig kann ein offener Drahtring zwischen den Backen und dem schlanken Schaft eingefügt werden, um die axiale Kontaktlänge zwischen den Backen und dem schlanken Schaft zu verringern, eine Überpositionierung während der Installation zu verhindern und Biegeverformungen zu reduzieren.
(3) Doppel-Werkzeugschneidemethode. Der Doppel--Werkzeugschlitten der Drehmaschine wurde so modifiziert, dass er die schlanke Welle dreht, und der hintere Werkzeughalter wurde hinzugefügt. Die vorderen und hinteren Drehmeißel werden gleichzeitig zum Drehen verwendet. Die beiden Drehmeißel liegen sich radial gegenüber, wobei der vordere Drehmeißel in der richtigen Position und der hintere Drehmeißel in der falschen Position eingebaut ist. Die von den beiden Drehwerkzeugen erzeugten radialen Schnittkräfte gleichen sich beim Drehen aus. Das Werkstück ist geringen Verformungen und Vibrationen ausgesetzt und die Bearbeitungsgenauigkeit ist hoch, was für die Massenproduktion geeignet ist.
(4) Verwenden Sie einen Werkzeughalter und einen Mittelrahmen. Der schlanke Schaft wird durch eine Klemmmethode mit einer Klemme und einem Oberteil gedreht. Um den Einfluss der radialen Schnittkraft auf die Biegeverformung des schlanken Schafts zu verringern, werden traditionell ein Werkzeughalter und ein Mittelrahmen verwendet, was einer zusätzlichen Stützung des schlanken Schafts gleichkommt, die Steifigkeit des schlanken Schafts erhöht und den Einfluss der radialen Schnittkraft auf den schlanken Schaft wirksam verringert.
(5) Verwenden Sie die umgekehrte Schneidmethode, um den schlanken Schaft zu drehen. Beim Rückschnittverfahren beginnt der Drehmeißel beim Drehvorgang der schlanken Welle mit dem Vorschub vom Spindelfutter zum Reitstock. Auf diese Weise bewirkt die bei der Bearbeitung entstehende axiale Schnittkraft, dass der schlanke Schaft gezogen wird und die durch die axiale Schnittkraft verursachte Biegeverformung eliminiert wird. Gleichzeitig kann die Verwendung einer elastischen Reitstockspitze die Druckverformung und thermische Dehnung des Werkstücks vom Werkzeug bis zum Reitstock wirksam ausgleichen und so die Biegeverformung des Werkstücks vermeiden.
2. Wählen Sie einen angemessenen Werkzeugwinkel
Um die durch das Drehen des schlanken Schafts verursachte Biegeverformung zu reduzieren, muss die beim Drehen entstehende Schnittkraft so gering wie möglich sein. Unter den geometrischen Winkeln des Werkzeugs haben Spanwinkel, Hauptablenkwinkel und Schneidenneigungswinkel den größten Einfluss auf die Schnittkraft. Das Drehwerkzeug mit schlankem Schaft muss die folgenden Anforderungen erfüllen: geringe Schnittkraft, reduzierte Radialkraft, niedrige Schnitttemperatur, scharfe Klinge, reibungslose Spanabfuhr und lange Standzeit. Beim Drehen von Stahl ist bekannt, dass bei einer Vergrößerung des Spanwinkels 0 um 10 Grad die Radialkraft Fr um 30 % reduziert werden kann; Wenn der Hauptablenkwinkel Kr um 10 Grad zunimmt, kann die Radialkraft Fr um mehr als 10 % verringert werden; Wenn der Schneidkantenneigungswinkel λs einen negativen Wert annimmt, verringert sich auch die Radialkraft Fr.
(1) Der Spanwinkel (0) wirkt sich direkt auf die Schnittkraft, die Schnitttemperatur und die Schnittleistung aus. Durch Erhöhen des Spanwinkels kann die plastische Verformung der zu schneidenden Metallschicht verringert und die Schnittkraft erheblich verringert werden. Durch Erhöhen des Spanwinkels kann die Schnittkraft verringert werden. Daher sollte beim Drehen schlanker Wellen der Spanwinkel des Werkzeugs so weit wie möglich vergrößert werden und gleichzeitig sichergestellt werden, dass das Drehwerkzeug über eine ausreichende Festigkeit verfügt. Der Spanwinkel wird im Allgemeinen auf 0=150 Grad eingestellt. Die Spanfläche des Drehmeißels sollte mit einer Spanbrecherrille mit einer Spanrillenbreite von B=3.5~4 mm, br1=0.1~0,15 mm und einer negativen Fase von 01=-25 Grad geschliffen werden, um die Radialkraftkomponente zu reduzieren, eine gleichmäßige Spanabfuhr zu gewährleisten, eine gute Spankrümmungsleistung zu erzielen und eine niedrige Schnitttemperatur zu erreichen. Daher kann es die Biegeverformung und Vibration des schlanken Schafts reduzieren und verhindern.
(2) Hauptspanwinkel (Kr) Der Hauptspanwinkel Kr des Drehmeißels ist der Hauptfaktor, der die Radialkraft beeinflusst. Seine Größe beeinflusst die Größe und das proportionale Verhältnis der drei Schnittkräfte. Mit zunehmendem Hauptspanwinkel nimmt die radiale Schnittkraft deutlich ab. Der Hauptspanwinkel sollte so weit wie möglich vergrößert werden, ohne die Werkzeugfestigkeit zu beeinträchtigen. Der Hauptspanwinkel Kr=90 Grad (bei der Installation des Werkzeugs auf 85 Grad ~88 Grad eingestellt), der Nebenspanwinkel K'r=8 Grad ~100 Grad und der Werkzeugspitzenbogenradius s=0.15~0,2 mm tragen zur Reduzierung der Radialkraft bei.
(3) Neigungswinkel der Klinge (λs) Der Neigungswinkel beeinflusst die Flussrichtung der Späne, die Stärke der Werkzeugspitze und das proportionale Verhältnis der drei Schnittkräfte beim Drehen. Mit zunehmendem Neigungswinkel der Klinge nimmt die radiale Schnittkraft deutlich ab, die axiale Schnittkraft und die tangentiale Schnittkraft nehmen jedoch zu. Wenn der Klingenneigungswinkel im Bereich von -10 Grad ~+10 Grad liegt, ist die proportionale Beziehung der drei Schnittkräfte relativ vernünftig. Beim Drehen schlanker Wellen wird häufig ein positiver Blattneigungswinkel von +3 Grad ~+10 Grad verwendet, damit die Späne zur zu bearbeitenden Oberfläche fließen können.
(4) Der Rückenwinkel ist klein und beträgt ca. 60 Grad, was eine vibrationssichere Funktion hat.
3. Angemessene Kontrolle der Schnittparameter
Ob die Schnittparameter sinnvoll gewählt sind oder nicht, hat unterschiedliche Auswirkungen auf die Größe der Schnittkraft und die Menge der beim Schneidvorgang erzeugten Schnittwärme. Daher ist auch die Verformung, die durch das Drehen schlanker Wellen entsteht, unterschiedlich. Das Prinzip der Auswahl der Schnittparameter für das Schruppdrehen und Halbschruppdrehen schlanker Wellen besteht darin, die radiale Schnittkraft und Schnittwärme so weit wie möglich zu reduzieren. Beim Drehen schlanker Wellen wird im Allgemeinen bei großem Aspektverhältnis und hoher Materialfestigkeit ein kleinerer Schnittparameter gewählt, d. h. mehr Durchgänge und kleinere Schnitttiefe, um Vibrationen zu reduzieren und die Steifigkeit zu erhöhen.
(1) Hinterschnitttiefe (ap). Unter der Voraussetzung, dass die Steifigkeit des Prozesssystems bestimmt wird, nehmen mit zunehmender Schnitttiefe die beim Drehen erzeugte Schnittkraft und Schnittwärme entsprechend zu, was zu einer Zunahme der Spannung und Wärmeverformung der schlanken Welle führt. Deshalb sollte beim Drehen schlanker Wellen die Rückschnitttiefe minimiert werden.
(2) Vorschubgeschwindigkeit (f). Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit erhöht die Schnittdicke und die Schnittkraft. Die Schnittkraft nimmt jedoch nicht direkt proportional zu, sodass der Spannungsverformungskoeffizient des schlanken Schafts abnimmt. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Schnitteffizienz ist eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit vorteilhafter als eine Erhöhung der Schnitttiefe.
(3) Schnittgeschwindigkeit (v). Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit wirkt sich positiv auf die Reduzierung der Schnittkraft aus. Denn mit steigender Schnittgeschwindigkeit steigt die Schnitttemperatur, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück nimmt ab und die Kraftverformung des schlanken Schafts nimmt ab. Wenn jedoch die Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist, verbiegt sich der schlanke Schaft unter der Wirkung der Zentrifugalkraft leicht und zerstört die Stabilität des Schneidprozesses. Daher sollte die Schnittgeschwindigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden. Bei Werkstücken mit einem größeren Aspektverhältnis sollte die Schnittgeschwindigkeit entsprechend reduziert werden.
