In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Sob a ação da força de corte, gravidade e força de fixação superior, o eixo fino horizontal é fácil de dobrar ou até mesmo perder a estabilidade. Portanto, o problema de tensão do eixo delgado deve ser melhorado ao girar o eixo delgado.
Método de processamento: o giro de avanço reverso é adotado e uma série de medidas eficazes, como parâmetros geométricos razoáveis da ferramenta, quantidade de corte, dispositivo de tensionamento e descanso da ferramenta da bucha, são selecionados.
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Análise dos Fatores de Deformação por Flexão no Torneamento de Eixo Esbelto
Existem basicamente dois métodos tradicionais de fixação usados para tornear eixos delgados em tornos: um método é: uma fixação e uma instalação superior; o outro método são duas instalações principais. Aqui analisamos principalmente o método de fixação de um grampo e um topo.
Através da análise de processamento real, as principais razões para a deformação de flexão do eixo delgado causada pelo torneamento são:
(1) A força de corte causa deformação
No processo de torneamento, a força de corte gerada pode ser decomposta em força de corte axial PX, força de corte radial PY e força de corte tangencial PZ. Diferentes forças de corte têm diferentes efeitos na deformação por flexão ao tornear eixos delgados.
1) Influência da força de corte radial PY
A força de corte radial atua verticalmente no plano horizontal que passa pelo eixo do eixo delgado. Devido à baixa rigidez do eixo delgado, a força radial dobrará o eixo delgado para fazê-lo dobrar e deformar no plano horizontal. O efeito da força de corte na deformação de flexão do eixo delgado é mostrado na Fig. 1.
2) Influência da força de corte axial PX
A força de corte axial atua paralelamente ao eixo do eixo delgado, formando um momento fletor na peça de trabalho. Para torneamento geral, a força de corte axial tem pouco efeito na deformação de dobra da peça de trabalho e pode ser ignorada. No entanto, devido à fraca rigidez do veio delgado, a sua estabilidade também é fraca. Quando a força de corte axial excede um determinado valor, o eixo fino será dobrado para causar deformação de flexão longitudinal. como mostra a foto 2.
(2) A influência do calor de corte
O calor de corte gerado pelo processamento causará deformação térmica e alongamento da peça de trabalho. Como o mandril e a parte superior do cabeçote móvel são fixos durante o processo de torneamento, a distância entre os dois também é fixa. Desta forma, o alongamento axial do eixo alongado após ser aquecido é limitado, resultando em deformação por flexão do eixo alongado devido à extrusão axial.
Portanto, pode-se ver que o problema de melhorar a precisão da usinagem do eixo delgado é essencialmente o problema de controlar a tensão e a deformação térmica do sistema de processo.
02
Medidas para melhorar a precisão de usinagem de eixo fino
No processo de usinagem do eixo delgado, para melhorar sua precisão de usinagem, diferentes medidas devem ser tomadas de acordo com diferentes condições de produção para melhorar a precisão de usinagem do eixo delgado.
(1) Escolha o método de fixação apropriado
Entre os dois métodos de fixação tradicionais usados para tornear eixos delgados no torno, é usada a fixação de topo duplo, que pode posicionar com precisão a peça de trabalho e garantir facilmente a coaxialidade. Mas usando este método para prender o eixo fino, sua rigidez é ruim, a deformação de flexão do eixo fino é grande e é propenso a vibração. Portanto, é adequado apenas para instalação com pequena relação comprimento-diâmetro, tolerância de usinagem pequena e requisitos de alta coaxialidade. peças altas.
A usinagem de eixos delgados geralmente adota o método de fixação de um grampo e um topo. No entanto, neste método de fixação, se a ponta estiver muito apertada, além de entortar o eixo delgado, também pode impedir o alongamento do eixo delgado ao girar, fazendo com que o eixo delgado seja comprimido axialmente e dobrado fora de forma . Além disso, a superfície de fixação das garras pode não estar no mesmo eixo que o orifício da ponta, o que causará posicionamento excessivo após a fixação e também pode causar deformação por flexão do eixo fino. Portanto, quando o método de fixação de um grampo e um topo é usado, o topo deve usar centros elásticos vivos. O eixo fino pode ser alongado livremente após ser aquecido para reduzir sua deformação de flexão quando aquecido; ao mesmo tempo, um viajante de aço aberto pode ser inserido entre as mandíbulas e o eixo fino para reduzir o comprimento de contato axial entre as mandíbulas e o eixo fino e eliminar o posicionamento excessivo durante a instalação reduz a deformação por flexão.
(2) reduza diretamente a deformação da força do eixo delgado
1) Use o descanso do calcanhar e a armação central
O eixo fino é girado pelo método de fixação de uma braçadeira e uma parte superior. A fim de reduzir a influência da força de corte radial na deformação de flexão do eixo delgado, são utilizados o apoio de ferramenta tradicional e a estrutura central, o que equivale a adicionar um suporte ao eixo delgado. , o que aumenta a rigidez do eixo fino, o que pode efetivamente reduzir a influência da força de corte radial no eixo fino.
2) O eixo fino é girado pelo método de fixação axial
O uso do descanso da ferramenta e da estrutura central pode aumentar a rigidez da peça, mas basicamente elimina a influência da força radial de corte na peça. Mas ainda não pode resolver o problema de que a força de corte axial dobra a peça de trabalho, especialmente para o eixo fino com um diâmetro longo relativamente grande, essa deformação de dobra é mais óbvia. Portanto, o eixo fino pode ser girado pelo método de fixação axial. O torneamento de fixação axial significa que, no processo de torneamento de um eixo fino, uma extremidade do eixo fino é fixada por um mandril e a outra extremidade é fixada por uma cabeça de fixação especialmente projetada. A cabeça de fixação aplica tensão axial ao eixo fino. Conforme mostrado na Figura 4.
Durante o processo de torneamento, o eixo delgado é sempre submetido à tensão axial, o que resolve o problema de o eixo delgado ser dobrado pela força de corte axial. Ao mesmo tempo, sob a ação da tensão axial, o grau de deformação por flexão do eixo delgado devido à força de corte radial é reduzido; o alongamento axial causado pelo calor de corte é compensado e a rigidez e processamento do eixo delgado são melhorados. precisão.
3) Girando o eixo fino pelo método de corte reverso
O método de corte reverso significa que, durante o processo de torneamento do eixo fino, a ferramenta de torneamento é alimentada do mandril do fuso para o cabeçote móvel, conforme mostrado na Figura 5.
Desta forma, a força de corte axial gerada durante o processamento torna o eixo esbelto tensionado, eliminando a deformação de flexão causada pela força de corte axial. Ao mesmo tempo, a ponta elástica do cabeçote móvel pode efetivamente compensar a deformação por compressão e o alongamento térmico da peça de trabalho da ferramenta para o cabeçote móvel e evitar a deformação por flexão da peça de trabalho.
A placa deslizante intermediária do torno é modificada girando o eixo fino com facas duplas, o porta-ferramentas traseiro é adicionado e as ferramentas de torneamento frontal e traseira são usadas para tornear ao mesmo tempo, conforme mostrado na Figura 6.
foto
Figura 6 Usinagem com faca dupla e análise de força
Duas ferramentas de torneamento são diametralmente opostas, a ferramenta de torneamento frontal é instalada verticalmente e a ferramenta de torneamento traseira é instalada inversamente. As forças de corte radiais produzidas pelas duas ferramentas de torneamento durante o torneamento se anulam. A deformação e a vibração da peça de trabalho são pequenas e a precisão do processamento é alta, o que é adequado para produção em massa.
4) Girando o eixo fino pelo método de corte magnético
O princípio do método de corte magnético é basicamente o mesmo do método de corte reverso. Durante o processo de torneamento, o eixo delgado é esticado pela força magnética, o que pode reduzir a deformação de flexão do eixo delgado durante o processamento e melhorar a precisão de usinagem do eixo delgado.
(3) Controle razoavelmente a quantidade de corte
Se a escolha da quantidade de corte é razoável depende da magnitude da força de corte e da quantidade de calor de corte gerado durante o processo de corte. Portanto, a deformação causada pelo giro do eixo delgado também é diferente.
1) Profundidade de corte (t)
Na premissa de que a rigidez do sistema de processo é determinada, à medida que a profundidade de corte aumenta, a força de corte e o calor de corte gerados durante o torneamento aumentam proporcionalmente, fazendo com que a tensão e a deformação térmica do eixo delgado aumentem. Portanto, ao tornear eixos delgados, a profundidade de corte deve ser minimizada.
2) Quantidade de ração (f)
O aumento da taxa de avanço aumentará a espessura de corte e a força de corte. No entanto, a força de corte não aumenta proporcionalmente, de modo que o coeficiente de deformação da força do eixo delgado diminui. Da perspectiva de melhorar a eficiência de corte, aumentar a taxa de avanço é mais benéfico do que aumentar a profundidade de corte.
3) Velocidade de corte (v)
Aumentar a velocidade de corte é benéfico para reduzir a força de corte. Isso ocorre porque, à medida que a velocidade de corte aumenta, a temperatura de corte aumenta, o atrito entre a ferramenta e a peça diminui e a deformação da força do eixo delgado diminui. No entanto, se a velocidade de corte for muito alta, o eixo fino dobrará facilmente sob a ação da força centrífuga, o que destruirá a estabilidade do processo de corte; portanto, a velocidade de corte deve ser controlada dentro de uma determinada faixa. Para peças com comprimento e diâmetro relativamente grandes, a velocidade de corte deve ser reduzida apropriadamente.
(4) Escolha um ângulo de ferramenta razoável
Para reduzir a deformação por flexão causada pelo giro do eixo delgado, é necessário que a força de corte gerada durante o torneamento seja a menor possível. Dentre os ângulos geométricos da ferramenta, o ângulo de saída, o ângulo de ataque e o ângulo de inclinação da aresta são os que possuem maior influência na força de corte.
1) Ângulo frontal ( )
O tamanho do ângulo de saída ( ) afeta diretamente a força de corte, a temperatura de corte e a potência de corte. Aumentar o ângulo de inclinação pode reduzir o grau de deformação plástica da camada de metal que está sendo cortada e a força de corte pode ser significativamente reduzida. Aumentar o ângulo de inclinação pode reduzir a força de corte, portanto, no torneamento de eixo fino, com a premissa de garantir que a ferramenta de torneamento tenha força suficiente, tente aumentar o ângulo de inclinação da ferramenta, e o ângulo de inclinação geralmente é {{0} } grau -17 grau .
2) Ângulo de ataque (kr)
O tamanho do ângulo de deflexão principal (kr) afeta o tamanho e a relação proporcional dos três componentes da força de corte. Com o aumento do ângulo de posição, a força de corte radial diminui obviamente, mas a força de corte tangencial aumenta a 60 graus -90 graus . Na faixa de 60 graus -75 graus, a relação proporcional dos três componentes da força de corte é mais razoável. Ao girar eixos delgados, geralmente é usado um ângulo de ataque maior que 60 graus.
3) Inclinação da lâmina (λs)
O ângulo de inclinação da lâmina (λs) afeta a direção do fluxo dos cavacos, a resistência da ponta da ferramenta e a relação proporcional dos três componentes de corte durante o processo de torneamento. À medida que o ângulo de inclinação aumenta, a força de corte radial diminui obviamente, mas a força de corte axial e a força de corte tangencial aumentam. Quando o ângulo de inclinação da lâmina está na faixa de {{0}} graus - mais 10 graus, a relação proporcional dos três componentes da força de corte é razoável. Ao tornear um eixo fino, um ângulo positivo de inclinação da aresta de 0 grau - mais 10 graus é freqüentemente usado para fazer os cavacos fluirem para a superfície a ser usinada.
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para concluir
Devido à baixa rigidez do eixo fino, a força e a deformação térmica gerada durante o torneamento são relativamente grandes e é difícil garantir os requisitos de qualidade de processamento do eixo fino. Adotando métodos de fixação apropriados e métodos de processamento avançados, escolhendo ângulos de ferramenta razoáveis e parâmetros de corte, etc., os requisitos de qualidade de processamento do eixo fino podem ser garantidos.
