In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Bajo la acción de la fuerza de corte, la gravedad y la fuerza de sujeción superior, el eje delgado horizontal es fácil de doblar o incluso perder estabilidad. Por lo tanto, el problema de la tensión del eje delgado debe mejorarse al girar el eje delgado.
Método de procesamiento: se adopta el torneado de avance inverso y se seleccionan una serie de medidas efectivas, como parámetros geométricos razonables de la herramienta, cantidad de corte, dispositivo tensor y soporte de la herramienta del buje.
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Análisis de factores de deformación por flexión en ejes esbeltos giratorios
Existen principalmente dos métodos de sujeción tradicionales que se utilizan para tornear ejes delgados en tornos: un método es: una abrazadera y una instalación superior; el otro método es dos instalaciones superiores. Aquí analizamos principalmente el método de sujeción de una abrazadera y una parte superior.
A través del análisis de procesamiento real, las razones principales de la deformación por flexión del eje delgado causada por el torneado son:
(1) La fuerza de corte causa deformación
En el proceso de torneado, la fuerza de corte generada se puede descomponer en fuerza de corte axial PX, fuerza de corte radial PY y fuerza de corte tangencial PZ. Diferentes fuerzas de corte tienen diferentes efectos sobre la deformación por flexión al tornear ejes delgados.
1) Influencia de la fuerza de corte radial PY
La fuerza de corte radial actúa verticalmente sobre el plano horizontal que pasa por el eje del eje delgado. Debido a la escasa rigidez del eje delgado, la fuerza radial doblará el eje delgado para que se doble y se deforme en el plano horizontal. El efecto de la fuerza de corte en la deformación por flexión del eje delgado se muestra en la Fig. 1.
2) Influencia de la fuerza de corte axial PX
La fuerza de corte axial actúa paralela al eje del eje delgado, formando un momento de flexión en la pieza de trabajo. Para torneado general, la fuerza de corte axial tiene poco efecto sobre la deformación por flexión de la pieza de trabajo y puede ignorarse. Sin embargo, debido a la poca rigidez del eje delgado, su estabilidad también es mala. Cuando la fuerza de corte axial excede un cierto valor, el eje delgado se doblará para causar una deformación por flexión longitudinal. como se muestra en la imagen 2.
(2) La influencia del calor de corte
El calor de corte generado por el procesamiento causará deformación térmica y alargamiento de la pieza de trabajo. Dado que el mandril y la parte superior del contrapunto se fijan durante el proceso de torneado, la distancia entre los dos también se fija. De esta forma, se limita el alargamiento axial del eje alargado después de ser calentado, lo que da como resultado una deformación por flexión del eje alargado debido a la extrusión axial.
Por lo tanto, puede verse que el problema de mejorar la precisión de mecanizado del eje delgado es esencialmente el problema de controlar la tensión y la deformación térmica del sistema de proceso.
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Medidas para mejorar la precisión de mecanizado del eje delgado
En el proceso de mecanizado del eje delgado, para mejorar su precisión de mecanizado, se deben tomar diferentes medidas según las diferentes condiciones de producción para mejorar la precisión de mecanizado del eje delgado.
(1) Elija el método de sujeción apropiado
Entre los dos métodos de sujeción tradicionales utilizados para tornear ejes delgados en el torno, se utiliza la sujeción superior doble, que puede colocar con precisión la pieza de trabajo y garantizar fácilmente la coaxialidad. Pero al usar este método para sujetar el eje delgado, su rigidez es pobre, la deformación por flexión del eje delgado es grande y es propenso a la vibración. Por lo tanto, solo es adecuado para la instalación con una pequeña relación de longitud a diámetro, pequeño margen de mecanizado y altos requisitos de coaxialidad. piezas de trabajo altas.
El mecanizado de ejes delgados generalmente adopta el método de sujeción de una abrazadera y una parte superior. Sin embargo, en este método de sujeción, si la punta está demasiado apretada, además de doblar el eje delgado, también puede dificultar el alargamiento del eje delgado cuando se gira, lo que hace que el eje delgado se comprima axialmente y se deforme. . Además, la superficie de sujeción de las mordazas puede no estar en el mismo eje que el orificio de la punta, lo que provocará un posicionamiento excesivo después de la sujeción y también puede causar una deformación por flexión del eje delgado. Por lo tanto, cuando se usa el método de sujeción de una abrazadera y una parte superior, la parte superior debe usar centros vivos elásticos. El eje delgado se puede alargar libremente después de calentarse para reducir su deformación por flexión cuando se calienta; al mismo tiempo, se puede insertar un cursor de acero abierto entre las mordazas y el eje delgado para reducir la longitud de contacto axial entre las mordazas y el eje delgado y eliminar. El posicionamiento excesivo durante la instalación reduce la deformación por flexión.
(2) Reducir directamente la fuerza de deformación del eje delgado
1) Use el reposapiés y el marco central
El eje delgado se gira mediante el método de sujeción de una abrazadera y una parte superior. Para reducir la influencia de la fuerza de corte radial en la deformación por flexión del eje esbelto, se utilizan el portaherramientas tradicional y el marco central, lo que equivale a agregar un soporte al eje esbelto. , lo que aumenta la rigidez del eje delgado, lo que puede reducir efectivamente la influencia de la fuerza de corte radial en el eje delgado.
2) El eje delgado se gira mediante el método de sujeción axial
El uso del portaherramientas y el marco central puede aumentar la rigidez de la pieza de trabajo, pero básicamente elimina la influencia de la fuerza de corte radial en la pieza de trabajo. Pero aún no puede resolver el problema de que la fuerza de corte axial dobla la pieza de trabajo, especialmente para el eje delgado con un diámetro largo relativamente grande, esta deformación por flexión es más obvia. Por lo tanto, el eje delgado se puede girar mediante el método de sujeción axial. El torneado de sujeción axial significa que en el proceso de torneado de un eje delgado, un extremo del eje delgado se sujeta con un mandril y el otro extremo se sujeta con un cabezal de sujeción especialmente diseñado. El cabezal de sujeción aplica tensión axial al eje delgado. Como se muestra en la Figura 4.
Durante el proceso de torneado, el eje delgado siempre está sujeto a tensión axial, lo que resuelve el problema de que el eje delgado se dobla por la fuerza de corte axial. Al mismo tiempo, bajo la acción de la tensión axial, se reduce el grado de deformación por flexión del eje delgado debido a la fuerza de corte radial; se compensa el alargamiento axial causado por el calor de corte y se mejoran la rigidez y el procesamiento del eje delgado. precisión.
3) Girando el eje delgado por el método de corte inverso
El método de corte inverso significa que durante el proceso de torneado del eje delgado, la herramienta de torneado se alimenta desde el mandril del husillo hasta el contrapunto, como se muestra en la Figura 5.
De esta manera, la fuerza de corte axial generada durante el procesamiento hace que el eje delgado se tense, eliminando la deformación por flexión causada por la fuerza de corte axial. Al mismo tiempo, la punta elástica del contrapunto puede compensar efectivamente la deformación por compresión y el alargamiento térmico de la pieza de trabajo desde la herramienta hasta el contrapunto, y evitar la deformación por flexión de la pieza de trabajo.
La placa deslizante central del torno se modifica girando el eje delgado con cuchillas dobles, se agrega el portaherramientas trasero y las herramientas de torneado delanteras y traseras se utilizan para tornear al mismo tiempo, como se muestra en la Figura 6.
imagen
Figura 6 Mecanizado de doble cuchilla y análisis de fuerza
Dos herramientas de torneado son diametralmente opuestas, la herramienta de torneado delantera se instala en posición vertical y la herramienta de torneado trasera se instala al revés. Las fuerzas de corte radiales generadas por las dos herramientas de torneado durante el torneado se anulan entre sí. La deformación y la vibración de la pieza de trabajo son pequeñas y la precisión del procesamiento es alta, lo que es adecuado para la producción en masa.
4) Girando el eje delgado por el método de corte magnético
El principio del método de corte magnético es básicamente el mismo que el del método de corte inverso. Durante el proceso de torneado, el eje delgado se estira por la fuerza magnética, lo que puede reducir la deformación por flexión del eje delgado durante el procesamiento y mejorar la precisión de mecanizado del eje delgado.
(3) Controlar razonablemente la cantidad de corte
Si la elección de la cantidad de corte es razonable depende de la magnitud de la fuerza de corte y la cantidad de calor de corte generado durante el proceso de corte. Por lo tanto, la deformación provocada por el giro del eje delgado también es diferente.
1) Profundidad de corte (t)
Partiendo de la premisa de que la rigidez del sistema de proceso está determinada, a medida que aumenta la profundidad de corte, la fuerza de corte y el calor de corte generados durante el torneado aumentan en consecuencia, lo que hace que aumenten la tensión y la deformación térmica del eje delgado. Por lo tanto, al tornear ejes delgados, se debe minimizar la profundidad de corte.
2) Cantidad de alimento (f)
El aumento de la velocidad de avance aumentará el espesor de corte y la fuerza de corte. Sin embargo, la fuerza de corte no aumenta proporcionalmente, por lo que el coeficiente de deformación de la fuerza del eje delgado disminuye. Desde la perspectiva de mejorar la eficiencia de corte, aumentar la velocidad de avance es más beneficioso que aumentar la profundidad de corte.
3) Velocidad de corte (v)
El aumento de la velocidad de corte es beneficioso para reducir la fuerza de corte. Esto se debe a que, a medida que aumenta la velocidad de corte, aumenta la temperatura de corte, disminuye la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo y disminuye la fuerza de deformación del eje delgado. Sin embargo, si la velocidad de corte es demasiado alta, el eje delgado se doblará fácilmente bajo la acción de la fuerza centrífuga, lo que destruirá la estabilidad del proceso de corte, por lo que la velocidad de corte debe controlarse dentro de un cierto rango. Para piezas de trabajo con longitud y diámetro relativamente grandes, la velocidad de corte debe reducirse adecuadamente.
(4) Elija un ángulo de herramienta razonable
Para reducir la deformación por flexión causada por el giro del eje delgado, se requiere que la fuerza de corte generada durante el giro sea lo más pequeña posible. Entre los ángulos geométricos de la herramienta, el ángulo de ataque, el ángulo de ataque y el ángulo de inclinación del borde tienen la mayor influencia en la fuerza de corte.
1) Ángulo frontal ( )
El tamaño del ángulo de inclinación ( ) afecta directamente la fuerza de corte, la temperatura de corte y la potencia de corte. Aumentar el ángulo de inclinación puede reducir el grado de deformación plástica de la capa de metal que se está cortando y la fuerza de corte puede reducirse significativamente. Aumentar el ángulo de inclinación puede reducir la fuerza de corte, por lo que en el torneado de eje delgado, con la premisa de garantizar que la herramienta de torneado tenga la fuerza suficiente, intente aumentar el ángulo de inclinación de la herramienta, y el ángulo de inclinación es generalmente {{0} } grado -17 grado .
2) Ángulo de ataque (kr)
El tamaño del ángulo de deflexión principal (kr) afecta el tamaño y la relación proporcional de los tres componentes de la fuerza de corte. Con el aumento del ángulo de entrada, la fuerza de corte radial obviamente disminuye, pero la fuerza de corte tangencial aumenta a 60 grados -90 grados. En el rango de 60 grados -75 grados, la relación proporcional de los tres componentes de la fuerza de corte es más razonable. Cuando se tornean ejes delgados, generalmente se usa un ángulo de ataque superior a 60 grados.
3) Inclinación de la pala (λs)
El ángulo de inclinación de la cuchilla (λs) afecta la dirección del flujo de virutas, la fuerza de la punta de la herramienta y la relación proporcional de los tres componentes de corte durante el proceso de torneado. A medida que aumenta el ángulo de inclinación, la fuerza de corte radial disminuye obviamente, pero aumentan la fuerza de corte axial y la fuerza de corte tangencial. Cuando el ángulo de inclinación de la hoja está en el rango de {{0}} grados - más 10 grados, la relación proporcional de los tres componentes de la fuerza de corte es razonable. Al tornear un eje delgado, a menudo se usa un ángulo de inclinación de borde positivo de 0 grados - más 10 grados para hacer que las virutas fluyan hacia la superficie a mecanizar.
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en conclusión
Debido a la poca rigidez del eje delgado, la fuerza y la deformación térmica generadas durante el torneado son relativamente grandes y es difícil garantizar los requisitos de calidad de procesamiento del eje delgado. Al adoptar métodos de sujeción apropiados y métodos de procesamiento avanzados, elegir ángulos de herramienta y parámetros de corte razonables, etc., se pueden garantizar los requisitos de calidad de procesamiento del eje delgado.
