In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Unter der Wirkung von Schneidkraft, Schwerkraft und oberer Klemmkraft kann sich die horizontale schlanke Welle leicht biegen oder sogar an Stabilität verlieren. Daher muss das Belastungsproblem der schlanken Welle verbessert werden, wenn die schlanke Welle gedreht wird.
Verarbeitungsmethode: Rückwärtsvorschubdrehen wird übernommen, und eine Reihe wirksamer Maßnahmen wie angemessene Werkzeuggeometrieparameter, Schnittmenge, Spannvorrichtung und Buchsenwerkzeugauflage werden ausgewählt.
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Analyse der Faktoren der Biegeverformung beim Drehen schlanker Wellen
Zum Drehen schlanker Wellen auf Drehmaschinen werden hauptsächlich zwei herkömmliche Spannmethoden verwendet: Eine Methode ist: eine Klemmung und eine obere Installation; Die andere Methode sind zwei Top-Installationen. Hier analysieren wir hauptsächlich die Klemmmethode einer Klemme und einer Platte.
Durch die tatsächliche Verarbeitungsanalyse sind die Hauptgründe für die durch Drehen verursachte Biegeverformung der schlanken Welle:
(1) Schnittkraft verursacht Verformung
Beim Drehvorgang kann die erzeugte Schnittkraft in axiale Schnittkraft PX, radiale Schnittkraft PY und tangentiale Schnittkraft PZ zerlegt werden. Unterschiedliche Schnittkräfte wirken sich unterschiedlich auf die Biegeverformung beim Drehen schlanker Wellen aus.
1) Einfluss der radialen Schnittkraft PY
Die radiale Schneidkraft wirkt vertikal auf die horizontale Ebene, die durch die Achse des schlanken Schafts verläuft. Aufgrund der geringen Steifigkeit der schlanken Welle biegt die radiale Kraft die schlanke Welle, wodurch sie sich in der horizontalen Ebene biegt und verformt. Die Auswirkung der Schnittkraft auf die Biegeverformung des schlanken Schafts ist in Abb. 1 dargestellt.
2) Einfluss der axialen Schnittkraft PX
Die axiale Schnittkraft wirkt parallel zur Achse des schlanken Schaftes und erzeugt ein Biegemoment am Werkstück. Beim allgemeinen Drehen hat die axiale Schnittkraft wenig Einfluss auf die Biegeverformung des Werkstücks und kann vernachlässigt werden. Aufgrund der geringen Steifigkeit des schlanken Schafts ist jedoch auch dessen Stabilität gering. Wenn die axiale Schneidkraft einen bestimmten Wert übersteigt, wird der schlanke Schaft gebogen, um eine Längsbiegeverformung zu verursachen. wie in Bild 2 gezeigt.
(2) Der Einfluss der Schnittwärme
Die durch die Bearbeitung erzeugte Schneidwärme führt zu einer thermischen Verformung und Dehnung des Werkstücks. Da das Spannfutter und die Reitstockspitze während des Drehvorgangs fixiert sind, ist auch der Abstand zwischen beiden fixiert. Auf diese Weise wird die axiale Dehnung des langgestreckten Schafts nach dem Erhitzen begrenzt, was zu einer Biegeverformung des langgestreckten Schafts aufgrund der axialen Extrusion führt.
Daher ist ersichtlich, dass das Problem der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit der schlanken Welle im Wesentlichen das Problem der Kontrolle der Spannung und der thermischen Verformung des Prozesssystems ist.
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Maßnahmen zur Verbesserung der Bearbeitungspräzision der schlanken Welle
Bei der Bearbeitung der schlanken Welle sollten zur Verbesserung ihrer Bearbeitungsgenauigkeit verschiedene Maßnahmen entsprechend unterschiedlichen Produktionsbedingungen ergriffen werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit der schlanken Welle zu verbessern.
(1) Wählen Sie die geeignete Spannmethode
Unter den beiden traditionellen Spannmethoden, die zum Drehen schlanker Wellen auf der Drehmaschine verwendet werden, wird die Doppelkopfspannung verwendet, mit der das Werkstück genau positioniert und die Koaxialität problemlos sichergestellt werden kann. Aber bei Verwendung dieses Verfahrens zum Klemmen der schlanken Welle ist ihre Steifigkeit schlecht, die Biegeverformung der schlanken Welle groß und sie ist anfällig für Vibrationen. Daher ist es nur für Installationen mit kleinem Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis, kleiner Bearbeitungszugabe und hohen Koaxialitätsanforderungen geeignet. hohe Werkstücke.
Bei der Bearbeitung schlanker Wellen wird normalerweise die Spannmethode mit einer Klemme und einer Oberseite verwendet. Wenn die Spitze bei diesem Klemmverfahren jedoch zu eng ist, kann sie zusätzlich zum Biegen des schlanken Schafts auch die Verlängerung des schlanken Schafts beim Drehen behindern, wodurch bewirkt wird, dass der schlanke Schaft axial gequetscht und aus der Form gebogen wird . Außerdem befindet sich die Klemmfläche der Backen möglicherweise nicht auf derselben Achse wie das Spitzenloch, was zu einer Überpositionierung nach dem Klemmen und auch zu einer Biegeverformung des schlanken Schafts führen kann. Wenn daher das Klemmverfahren mit einer Klemme und einem Oberteil verwendet wird, sollte das Oberteil elastische Spannmittel verwenden. Der schlanke Schaft kann nach dem Erhitzen frei verlängert werden, um seine Biegeverformung beim Erhitzen zu verringern; Gleichzeitig kann ein offener Stahlläufer zwischen die Backen und den schlanken Schaft eingesetzt werden, um die axiale Kontaktlänge zwischen den Backen und dem schlanken Schaft zu reduzieren und zu beseitigen. Eine Überpositionierung während der Installation reduziert die Biegeverformung.
(2) Reduzieren Sie direkt die Kraftverformung der schlanken Welle
1) Verwenden Sie die Fersenstütze und den Mittelrahmen
Der schlanke Schaft wird durch das Spannverfahren einer Klemme und einer Spitze gedreht. Um den Einfluss der radialen Schnittkraft auf die Biegeverformung des schlanken Schafts zu reduzieren, werden die traditionelle Werkzeugauflage und der Mittelrahmen verwendet, was dem Hinzufügen einer Stütze zum schlanken Schaft entspricht. , was die Steifigkeit der schlanken Welle erhöht, was den Einfluss der radialen Schneidkraft auf die schlanke Welle effektiv reduzieren kann.
2) Die schlanke Welle wird im axialen Klemmverfahren gedreht
Die Verwendung der Werkzeugauflage und des Mittelrahmens kann die Steifigkeit des Werkstücks erhöhen, aber im Wesentlichen den Einfluss der radialen Schnittkraft auf das Werkstück eliminieren. Aber es kann immer noch nicht das Problem lösen, dass die axiale Schnittkraft das Werkstück biegt, insbesondere bei der schlanken Welle mit einem relativ großen langen Durchmesser ist diese Biegeverformung offensichtlicher. Daher kann die schlanke Welle im axialen Klemmverfahren gedreht werden. Axiales Klemmdrehen bedeutet, dass beim Drehen einer schlanken Welle ein Ende der schlanken Welle von einem Spannfutter und das andere Ende von einem speziell konstruierten Spannkopf gespannt wird. Der Spannkopf übt axiale Spannung auf die schlanke Welle aus. Wie in Abbildung 4 gezeigt.
Während des Drehvorgangs wird der schlanke Schaft immer einer axialen Spannung ausgesetzt, was das Problem löst, dass der schlanke Schaft durch die axiale Schnittkraft gebogen wird. Gleichzeitig wird unter der Wirkung einer axialen Spannung der Grad der Biegeverformung der schlanken Welle aufgrund der radialen Schneidkraft reduziert; die durch Schnittwärme verursachte axiale Dehnung wird kompensiert, die Steifigkeit und Verarbeitung der schlanken Welle verbessert. Präzision.
3) Drehen der schlanken Welle durch Rückwärtsschnittverfahren
Das Gegenschnittverfahren bedeutet, dass während des Drehvorgangs der schlanken Welle der Drehmeißel vom Spindelfutter zum Reitstock geführt wird, wie in Bild 5 dargestellt.
Auf diese Weise wird der schlanke Schaft durch die während der Bearbeitung erzeugte axiale Schnittkraft gespannt, wodurch die durch die axiale Schnittkraft verursachte Biegeverformung beseitigt wird. Gleichzeitig kann die elastische Reitstockspitze die Druckverformung und thermische Dehnung des Werkstücks vom Werkzeug zum Reitstock effektiv kompensieren und die Biegeverformung des Werkstücks vermeiden.
Die mittlere Schlittenplatte der Drehmaschine wird modifiziert, indem die schlanke Welle mit Doppelmessern gedreht wird, der hintere Werkzeughalter wird hinzugefügt, und die vorderen und hinteren Drehwerkzeuge werden gleichzeitig zum Drehen verwendet, wie in Abbildung 6 gezeigt.
Bild
Bild 6 Zweimesserbearbeitung und Kraftanalyse
Zwei Drehwerkzeuge sind diametral gegenüberliegend, das vordere Drehwerkzeug wird aufrecht installiert und das hintere Drehwerkzeug wird umgekehrt installiert. Die beim Drehen von den beiden Drehmeißeln erzeugten radialen Schnittkräfte heben sich gegenseitig auf. Die Verformung und Vibration des Werkstücks sind gering und die Bearbeitungspräzision ist hoch, was für die Massenproduktion geeignet ist.
4) Drehen der schlanken Welle durch Magnetschneideverfahren
Das Prinzip des Magnetschneideverfahrens ist grundsätzlich das gleiche wie das des Umkehrschneideverfahrens. Während des Drehvorgangs wird die schlanke Welle durch die Magnetkraft gedehnt, was die Biegeverformung der schlanken Welle während der Bearbeitung verringern und die Bearbeitungsgenauigkeit der schlanken Welle verbessern kann.
(3) Kontrollieren Sie angemessen die Schnittmenge
Ob die Wahl des Schneidbetrags sinnvoll ist, hängt von der Größe der Schneidkraft und der Menge an Schneidwärme ab, die während des Schneidvorgangs erzeugt wird. Daher ist auch die durch Drehen der schlanken Welle verursachte Verformung unterschiedlich.
1) Schnitttiefe (t)
Unter der Prämisse, dass die Steifigkeit des Bearbeitungssystems bestimmt wird, nehmen mit zunehmender Schnitttiefe die beim Drehen erzeugte Schnittkraft und Schnittwärme entsprechend zu, wodurch die Spannung und die thermische Verformung der schlanken Welle zunehmen. Daher sollte beim Drehen schlanker Wellen die Schnitttiefe minimiert werden.
2) Futtermenge (f)
Die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit erhöht die Schnittstärke und Schnittkraft. Die Schneidkraft steigt jedoch nicht proportional an, sodass der Kraftverformungskoeffizient des schlanken Schafts abnimmt. Aus Sicht der Verbesserung der Schnittleistung ist eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit vorteilhafter als eine Erhöhung der Schnitttiefe.
3) Schnittgeschwindigkeit (v)
Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ist vorteilhaft, um die Schnittkraft zu reduzieren. Denn mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit steigt die Schnitttemperatur, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück nimmt ab und die Kraftverformung des schlanken Schaftes nimmt ab. Wenn die Schnittgeschwindigkeit jedoch zu hoch ist, verbiegt sich der schlanke Schaft leicht unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft, was die Stabilität des Schneidvorgangs zerstört, daher sollte die Schnittgeschwindigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden. Bei Werkstücken mit relativ großer Länge und Durchmesser sollte die Schnittgeschwindigkeit entsprechend reduziert werden.
(4) Wählen Sie einen angemessenen Werkzeugwinkel
Um die durch das Drehen der schlanken Welle verursachte Biegeverformung zu reduzieren, ist es erforderlich, dass die beim Drehen erzeugte Schnittkraft so gering wie möglich ist. Unter den geometrischen Winkeln des Werkzeugs haben Spanwinkel, Anstellwinkel und Schneidenneigungswinkel den größten Einfluss auf die Schnittkraft.
1) Frontwinkel ( )
Die Größe des Spanwinkels ( ) wirkt sich direkt auf Schnittkraft, Schnitttemperatur und Schnittleistung aus. Durch Vergrößern des Spanwinkels kann der Grad der plastischen Verformung der zu schneidenden Metallschicht verringert und die Schneidkraft deutlich reduziert werden. Eine Erhöhung des Spanwinkels kann die Schnittkraft verringern, also versuchen Sie beim Drehen mit schlanker Welle den Spanwinkel des Werkzeugs zu erhöhen, vorausgesetzt, dass das Drehwerkzeug über ausreichende Festigkeit verfügt, und der Spanwinkel ist im Allgemeinen {{0} } Grad -17 Grad .
2) Voreilwinkel (kr)
Die Größe des Hauptumlenkungswinkels (kr) beeinflusst die Größe und das proportionale Verhältnis der drei Schnittkraftkomponenten. Mit zunehmendem Eintrittswinkel nimmt die radiale Schnittkraft offensichtlich ab, aber die tangentiale Schnittkraft nimmt bei 60 Grad -90 Grad zu. Im Bereich von 60 Grad -75 Grad ist das proportionale Verhältnis der drei Schnittkraftkomponenten vernünftiger. Beim Drehen schlanker Wellen wird im Allgemeinen ein Führungswinkel von mehr als 60 Grad verwendet.
3) Blattneigung (λs)
Der Neigungswinkel der Schneide (λs) beeinflusst die Fließrichtung der Späne, die Stärke der Werkzeugspitze und das proportionale Verhältnis der drei Schneidkomponenten während des Drehvorgangs. Mit zunehmendem Neigungswinkel nimmt die radiale Schnittkraft offensichtlich ab, aber die axiale Schnittkraft und die tangentiale Schnittkraft nehmen zu. Wenn der Klingenneigungswinkel im Bereich von {{0}} Grad - plus 10 Grad liegt, ist das proportionale Verhältnis der drei Schneidkraftkomponenten vernünftig. Beim Drehen einer schlanken Welle wird häufig ein positiver Flankenneigungswinkel von 0 Grad - plus 10 Grad verwendet, um die Späne an die zu bearbeitende Oberfläche fließen zu lassen.
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abschließend
Aufgrund der geringen Steifigkeit des schlanken Schafts sind die beim Drehen erzeugte Kraft und thermische Verformung relativ groß, und es ist schwierig, die Anforderungen an die Verarbeitungsqualität des schlanken Schafts zu gewährleisten. Durch die Anwendung geeigneter Spannmethoden und fortschrittlicher Verarbeitungsmethoden, die Auswahl angemessener Werkzeugwinkel und Schnittparameter usw. können die Anforderungen an die Verarbeitungsqualität der schlanken Welle garantiert werden.
