چگونه می توان تغییر شکل خمشی شفت باریک ماشین تراش را کنترل کرد؟

In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. تحت عمل نیروی برش، گرانش و نیروی بستن بالا، شفت باریک افقی به راحتی خم می شود یا حتی ثبات را از دست می دهد. بنابراین، هنگام چرخاندن شفت باریک، مشکل تنش شفت باریک باید بهبود یابد.

روش پردازش: چرخش معکوس خوراک اتخاذ می شود و یک سری اقدامات موثر مانند پارامترهای هندسی مناسب ابزار، مقدار برش، دستگاه کشش و استراحت ابزار بوش انتخاب می شود.

01

تجزیه و تحلیل عوامل تغییر شکل خمشی در چرخش شفت باریک

عمدتاً دو روش گیره سنتی برای چرخاندن محورهای باریک بر روی ماشین تراش استفاده می شود: یک روش: یک گیره و یک نصب بالا. روش دیگر دو نصب برتر است. در اینجا ما عمدتاً روش بستن یک گیره و یک بالا را تجزیه و تحلیل می کنیم.

از طریق تجزیه و تحلیل واقعی پردازش، دلایل اصلی تغییر شکل خمشی محور باریک ناشی از چرخش عبارتند از:

(1) نیروی برش باعث تغییر شکل می شود

در فرآیند چرخش، نیروی برش تولید شده را می توان به نیروی برش محوری PX، نیروی برش شعاعی PY و نیروی برش مماسی PZ تجزیه کرد. نیروهای برشی مختلف تأثیرات متفاوتی بر تغییر شکل خمشی هنگام چرخش شفت های باریک دارند.

1) تأثیر نیروی برش شعاعی PY
نیروی برش شعاعی به صورت عمودی بر روی صفحه افقی که از محور شفت باریک عبور می کند عمل می کند. به دلیل استحکام ضعیف شفت باریک، نیروی شعاعی شفت باریک را خم می کند تا در صفحه افقی خم شود و تغییر شکل دهد. اثر نیروی برش بر تغییر شکل خمشی محور باریک در شکل 1 نشان داده شده است.

2) تأثیر نیروی برش محوری PX
نیروی برش محوری موازی با محور شفت باریک عمل می کند و یک لنگر خمشی روی قطعه کار ایجاد می کند. برای چرخش عمومی، نیروی برش محوری تأثیر کمی بر تغییر شکل خمشی قطعه کار دارد و می توان آن را نادیده گرفت. با این حال، به دلیل استحکام ضعیف شفت باریک، پایداری آن نیز ضعیف است. هنگامی که نیروی برش محوری از مقدار معینی فراتر رود، شفت باریک خم می شود تا تغییر شکل خمشی طولی ایجاد کند. همانطور که در تصویر 2 نشان داده شده است.

(2) تأثیر حرارت برش

حرارت برش تولید شده توسط پردازش باعث تغییر شکل حرارتی و ازدیاد طول قطعه کار می شود. از آنجایی که چاک و قسمت بالای دم در طی فرآیند چرخش ثابت می شوند، فاصله بین این دو نیز ثابت است. به این ترتیب، ازدیاد طول محوری شفت کشیده پس از گرم شدن محدود می شود و در نتیجه تغییر شکل خمشی شفت کشیده به دلیل اکستروژن محوری ایجاد می شود.

بنابراین می توان دریافت که مشکل بهبود دقت ماشینکاری شفت باریک اساساً مشکل کنترل تنش و تغییر شکل حرارتی سیستم فرآیند است.

02

اقداماتی برای بهبود دقت ماشینکاری شفت باریک

در فرآیند ماشینکاری شفت باریک، به منظور بهبود دقت ماشینکاری آن، با توجه به شرایط مختلف تولید باید اقدامات مختلفی برای بهبود دقت ماشینکاری شفت باریک انجام شود.

(1) روش بستن مناسب را انتخاب کنید

در میان دو روش گیره سنتی که برای چرخاندن محورهای باریک بر روی ماشین تراش استفاده می شود، از گیره دو رویه استفاده می شود که می تواند قطعه کار را با دقت قرار داده و به راحتی از هم محوری اطمینان حاصل کند. اما با استفاده از این روش برای بستن شفت باریک، سفتی آن ضعیف است، تغییر شکل خمشی محور باریک زیاد است و مستعد لرزش است. بنابراین، فقط برای نصب با نسبت طول به قطر کوچک، کمک هزینه ماشینکاری کوچک و نیازهای هم محوری بالا مناسب است. قطعات کار بلند

ماشینکاری شفت های باریک معمولاً از روش بستن یک گیره و یک بالا استفاده می کند. اما در این روش بستن، در صورتی که نوک آن بیش از حد سفت باشد، علاوه بر خم شدن محور باریک، می تواند مانع از کشیدگی محور باریک در هنگام چرخاندن آن نیز شود و باعث فشرده شدن محوری و خم شدن محور باریک شود. . علاوه بر این، سطح گیره فک ها ممکن است در همان محور سوراخ نوک قرار نگیرد که باعث جابجایی بیش از حد پس از بستن می شود و همچنین ممکن است باعث تغییر شکل خمشی محور باریک شود. بنابراین زمانی که از روش بستن یک گیره و یک تاپ استفاده می شود، در بالا باید از مراکز نشیمن الاستیک استفاده شود. شفت باریک می تواند پس از گرم شدن آزادانه کشیده شود تا تغییر شکل خمشی آن در هنگام گرم شدن کاهش یابد. در عین حال، می توان یک مسافر فولادی باز را بین فک ها و شفت باریک قرار داد تا طول تماس محوری بین فک ها و محور باریک را کاهش دهد و موقعیت بیش از حد در هنگام نصب را حذف کند و تغییر شکل خمشی را کاهش می دهد.

(2) تغییر شکل نیروی شفت باریک را مستقیماً کاهش دهید

1) از استراحتگاه پاشنه و قاب مرکزی استفاده کنید
شفت باریک به روش بستن یک گیره و یک تاپ چرخانده می شود. به منظور کاهش تأثیر نیروی برش شعاعی بر تغییر شکل خمشی محور باریک، از تکیه گاه ابزار سنتی و قاب مرکزی استفاده می شود که معادل افزودن یک تکیه گاه به محور باریک است. ، که استحکام شفت باریک را افزایش می دهد که می تواند تأثیر نیروی برش شعاعی را بر روی شفت باریک به طور مؤثر کاهش دهد.

2) شفت باریک به روش گیره محوری چرخانده می شود
استفاده از تکیه ابزار و قاب مرکزی می تواند استحکام قطعه کار را افزایش دهد، اما اساساً تأثیر نیروی برش شعاعی بر قطعه کار را از بین می برد. اما هنوز نمی تواند این مشکل را حل کند که نیروی برش محوری قطعه کار را خم می کند، به خصوص برای محور باریک با قطر نسبتاً زیاد، این تغییر شکل خمشی آشکارتر است. بنابراین می توان شفت باریک را با روش گیره محوری چرخاند. چرخش گیره محوری به این معنی است که در فرآیند چرخاندن یک شفت باریک، یک سر شافت باریک توسط یک چاک و سر دیگر توسط یک سر گیره با طراحی خاص بسته می شود. سر گیره کشش محوری را به محور باریک اعمال می کند. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.

در طول فرآیند چرخش، شفت باریک همیشه تحت کشش محوری قرار می‌گیرد، که این مشکل خم شدن شفت باریک توسط نیروی برش محوری را حل می‌کند. در همان زمان، تحت عمل کشش محوری، درجه تغییر شکل خمشی شفت باریک به دلیل نیروی برش شعاعی کاهش می یابد. ازدیاد طول محوری ناشی از گرمای برش جبران می شود و سفتی و پردازش شفت باریک بهبود می یابد. دقت، درستی.

3) چرخاندن شفت باریک به روش برش معکوس
روش برش معکوس به این معنی است که در طول فرآیند چرخش میل باریک، ابزار تراش از چاک دوک به دنباله تغذیه می شود، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است.

به این ترتیب، نیروی برش محوری ایجاد شده در طول پردازش، شفت باریک را کشش می دهد و تغییر شکل خمشی ناشی از نیروی برش محوری را از بین می برد. در عین حال، نوک دم کش الاستیک می تواند به طور موثر تغییر شکل فشاری و ازدیاد طول قطعه کار را از ابزار به دم جبران کند و از تغییر شکل خمشی قطعه کار جلوگیری کند.

صفحه کشویی وسط ماشین تراش با چرخاندن میل باریک با چاقوهای دوتایی اصلاح می شود، نگهدارنده ابزار عقب اضافه می شود و از ابزار تراش جلو و عقب به طور همزمان برای تراش استفاده می شود، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است.

تصویر
شکل 6 ماشینکاری دو چاقوی و تجزیه و تحلیل نیرو

دو ابزار تراش کاملاً مخالف یکدیگر هستند، ابزار چرخش جلو به صورت عمودی و ابزار چرخش عقب به طور معکوس نصب می شود. نیروهای برش شعاعی ایجاد شده توسط دو ابزار تراشکاری در حین تراشکاری یکدیگر را خنثی می کنند. تغییر شکل و لرزش قطعه کار کوچک است و دقت پردازش بالا است که برای تولید انبوه مناسب است.

4) چرخاندن شفت باریک به روش برش مغناطیسی

اصل روش برش مغناطیسی اساساً مانند روش برش معکوس است. در طول فرآیند چرخش، شفت باریک توسط نیروی مغناطیسی کشیده می شود، که می تواند تغییر شکل خمشی شفت باریک را در طول پردازش کاهش دهد و دقت ماشینکاری شفت باریک را بهبود بخشد.

(3) میزان برش را به طور منطقی کنترل کنید

منطقی بودن انتخاب مقدار برش بستگی به میزان نیروی برش و مقدار حرارت برش ایجاد شده در طول فرآیند برش دارد. بنابراین تغییر شکل ناشی از چرخش شفت باریک نیز متفاوت است.

1) عمق برش (t)

با این فرض که صلبیت سیستم فرآیند تعیین می شود، با افزایش عمق برش، نیروی برش و حرارت برش تولید شده در حین تراشکاری به همان نسبت افزایش می یابد و باعث افزایش تنش و تغییر شکل حرارتی شفت باریک می شود. بنابراین، هنگام چرخش شفت های باریک، عمق برش باید به حداقل برسد.

2) مقدار خوراک (f)

افزایش نرخ تغذیه باعث افزایش ضخامت برش و نیروی برش می شود. با این حال، نیروی برش متناسب افزایش نمی یابد، بنابراین ضریب تغییر شکل نیرو شفت باریک کاهش می یابد. از منظر بهبود راندمان برش، افزایش نرخ تغذیه مفیدتر از افزایش عمق برش است.

3) سرعت برش (v)

افزایش سرعت برش برای کاهش نیروی برش مفید است. زیرا با افزایش سرعت برش، دمای برش افزایش می‌یابد، اصطکاک بین ابزار و قطعه کار کاهش می‌یابد و تغییر شکل نیروی محور باریک کاهش می‌یابد. با این حال، اگر سرعت برش بیش از حد بالا باشد، شفت باریک تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز به راحتی خم می شود، که ثبات فرآیند برش را از بین می برد، بنابراین سرعت برش باید در محدوده خاصی کنترل شود. برای قطعات کار با طول و قطر نسبتاً بزرگ، سرعت برش باید به طور مناسب کاهش یابد.

(4) یک زاویه ابزار معقول را انتخاب کنید

به منظور کاهش تغییر شکل خمشی ناشی از چرخش محور باریک، لازم است که نیروی برشی ایجاد شده در حین چرخش تا حد امکان کم باشد. در بین زوایای هندسی ابزار، زاویه چنگک، زاویه پیشرو و زاویه شیب لبه بیشترین تأثیر را بر نیروی برش دارند.

1) زاویه جلو ( )

اندازه زاویه چنگک ( ) مستقیماً بر نیروی برش، دمای برش و قدرت برش تأثیر می گذارد. افزایش زاویه چنگک می تواند درجه تغییر شکل پلاستیک لایه فلزی در حال برش را کاهش دهد و نیروی برش را می توان به میزان قابل توجهی کاهش داد. افزایش زاویه چنگک می تواند نیروی برش را کاهش دهد، بنابراین در چرخش محور باریک، با فرض اطمینان از اینکه ابزار تراش از استحکام کافی برخوردار است، سعی کنید زاویه چنگک ابزار را افزایش دهید و زاویه چنگک معمولاً {{0} } درجه -17 درجه .

2) زاویه هدایت (kr)

اندازه زاویه انحراف اصلی (kr) بر اندازه و رابطه متناسب سه مؤلفه نیروی برش تأثیر می گذارد. با افزایش زاویه ورودی، نیروی برش شعاعی به وضوح کاهش می یابد، اما نیروی برش مماسی در 60 درجه -90 درجه افزایش می یابد. در محدوده 60 درجه -75 درجه، رابطه متناسب سه جزء نیروی برش معقول‌تر است. هنگام چرخش محورهای باریک، معمولاً از زاویه هدایت بزرگتر از 60 درجه استفاده می شود.

3) شیب تیغه (λs)

زاویه شیب تیغه (λs) بر جهت جریان تراشه ها، استحکام نوک ابزار و رابطه متناسب سه جزء برش در طول فرآیند تراشکاری تأثیر می گذارد. با افزایش زاویه شیب، نیروی برش شعاعی به وضوح کاهش می یابد، اما نیروی برش محوری و نیروی برش مماسی افزایش می یابد. زمانی که زاویه شیب تیغه در محدوده {0}} درجه به اضافه 10 درجه باشد، رابطه تناسبی سه جزء نیروی برش منطقی است. هنگام چرخاندن یک شفت باریک، معمولاً از زاویه شیب لبه مثبت 0 درجه - بعلاوه 10 درجه استفاده می شود تا تراشه ها به سمت سطحی که قرار است ماشین کاری شود جریان یابد.

03

در نتیجه

به دلیل استحکام ضعیف شفت باریک، نیرو و تغییر شکل حرارتی ایجاد شده در طول چرخش نسبتاً زیاد است و تضمین الزامات کیفیت پردازش شفت باریک دشوار است. با اتخاذ روش های بستن مناسب و روش های پردازش پیشرفته، انتخاب زوایای ابزار مناسب و پارامترهای برش و غیره، می توان الزامات کیفیت پردازش شفت باریک را تضمین کرد.