In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25. Dưới tác động của lực cắt, trọng lực và lực kẹp trên, trục mảnh nằm ngang rất dễ bị uốn cong hoặc thậm chí mất ổn định. Do đó, vấn đề ứng suất của trục mảnh phải được cải thiện khi quay trục mảnh.
Phương pháp xử lý: áp dụng tiện nạp ngược và một loạt các biện pháp hiệu quả như thông số hình học của dụng cụ hợp lý, lượng cắt, thiết bị căng và phần còn lại của dụng cụ ống lót được chọn.
01
Phân tích các yếu tố biến dạng uốn trong tiện trục thanh mảnh
Chủ yếu có hai phương pháp kẹp truyền thống được sử dụng để tiện các trục mảnh trên máy tiện: một phương pháp là: một kẹp và một lắp đặt trên cùng; phương pháp khác là hai cài đặt hàng đầu. Ở đây chúng tôi chủ yếu phân tích phương pháp kẹp của một kẹp và một đầu.
Qua phân tích xử lý thực tế, các nguyên nhân chính dẫn đến biến dạng uốn của trục mảnh do tiện là:
(1) Lực cắt gây biến dạng
Trong quá trình tiện, lực cắt được tạo ra có thể được phân tách thành lực cắt dọc trục PX, lực cắt xuyên tâm PY và lực cắt tiếp tuyến PZ. Các lực cắt khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến biến dạng uốn khi tiện các trục mảnh.
1) Ảnh hưởng của lực cắt hướng tâm PY
Lực cắt hướng tâm tác dụng thẳng đứng lên mặt phẳng nằm ngang đi qua trục của thanh mảnh. Do độ cứng kém của trục mảnh, lực hướng tâm sẽ uốn cong trục mảnh khiến nó bị uốn cong và biến dạng trong mặt phẳng nằm ngang. Ảnh hưởng của lực cắt đến biến dạng uốn của trục mảnh được thể hiện trên Hình 1.
2) Ảnh hưởng của lực cắt dọc trục PX
Lực cắt dọc trục tác dụng song song với trục của thanh mảnh tạo thành mômen uốn trên phôi. Đối với tiện tổng thể, lực cắt dọc trục ít ảnh hưởng đến biến dạng uốn của phôi và có thể bỏ qua. Tuy nhiên, do trục mảnh có độ cứng kém nên độ ổn định của nó cũng kém. Khi lực cắt trục vượt quá một giá trị nhất định, trục thanh mảnh sẽ bị uốn cong gây biến dạng uốn dọc. như trong hình 2.
(2) Ảnh hưởng của nhiệt cắt
Nhiệt cắt do quá trình tạo ra sẽ gây biến dạng nhiệt và kéo dài phôi. Vì mâm cặp và đỉnh của ụ sau được cố định trong quá trình quay, nên khoảng cách giữa chúng cũng cố định. Bằng cách này, độ giãn dài dọc trục của trục kéo dài sau khi được gia nhiệt bị hạn chế, dẫn đến biến dạng uốn của trục kéo dài do đùn trục.
Do đó, có thể thấy rằng vấn đề nâng cao độ chính xác gia công của trục mảnh thực chất là vấn đề kiểm soát ứng suất và biến dạng nhiệt của hệ thống quá trình.
02
Các biện pháp cải thiện độ chính xác gia công của trục thanh mảnh
Trong quá trình gia công trục mảnh, để cải thiện độ chính xác gia công của nó, cần thực hiện các biện pháp khác nhau tùy theo các điều kiện sản xuất khác nhau để cải thiện độ chính xác gia công của trục mảnh.
(1) Chọn phương pháp kẹp thích hợp
Trong số hai phương pháp kẹp truyền thống được sử dụng để tiện trục mảnh trên máy tiện, kẹp hai đầu được sử dụng, có thể định vị chính xác phôi và dễ dàng đảm bảo độ đồng trục. Nhưng sử dụng phương pháp này để kẹp trục mảnh, độ cứng của nó kém, độ biến dạng uốn của trục mảnh lớn và dễ bị rung. Do đó, nó chỉ phù hợp để lắp đặt với tỷ lệ chiều dài trên đường kính nhỏ, phụ cấp gia công nhỏ và yêu cầu đồng trục cao. phôi cao.
Việc gia công các trục mảnh thường áp dụng phương pháp kẹp một kẹp và một đỉnh. Tuy nhiên, trong phương pháp kẹp này, nếu đầu quá chặt, ngoài việc làm cong trục mảnh, nó còn có thể cản trở sự kéo dài của trục mảnh khi quay, khiến trục mảnh bị ép dọc trục và bị cong vênh. . Ngoài ra, bề mặt kẹp của hàm có thể không cùng trục với lỗ đầu, điều này sẽ gây ra tình trạng quá định vị sau khi kẹp và cũng có thể gây ra biến dạng uốn của trục thanh mảnh. Do đó, khi sử dụng phương pháp kẹp của một kẹp và một đỉnh, đỉnh nên sử dụng các tâm sống đàn hồi. Trục mảnh mai có thể được kéo dài tự do sau khi được nung nóng để giảm biến dạng uốn khi nung nóng; đồng thời, một bộ di chuyển bằng thép hở có thể được chèn vào giữa các hàm và trục mảnh để giảm chiều dài tiếp xúc dọc trục giữa các hàm và trục mảnh và loại bỏ định vị quá mức trong quá trình lắp đặt giúp giảm biến dạng uốn.
(2) Trực tiếp giảm biến dạng lực của trục mảnh
1) Sử dụng phần còn lại của gót chân và khung trung tâm
Trục thanh mảnh được quay bằng phương pháp kẹp của một kẹp và một đỉnh. Để giảm ảnh hưởng của lực cắt xuyên tâm đến biến dạng uốn của trục mảnh, phần còn lại của công cụ truyền thống và khung trung tâm được sử dụng, tương đương với việc thêm một giá đỡ cho trục mảnh. , làm tăng độ cứng của trục mảnh, có thể làm giảm hiệu quả ảnh hưởng của lực cắt xuyên tâm lên trục mảnh.
2) Trục mảnh được quay bằng phương pháp kẹp dọc trục
Việc sử dụng phần còn lại của công cụ và khung trung tâm có thể làm tăng độ cứng của phôi, nhưng về cơ bản loại bỏ ảnh hưởng của lực cắt xuyên tâm lên phôi. Nhưng nó vẫn không giải quyết được vấn đề lực cắt dọc trục làm cong phôi, đặc biệt đối với trục mảnh có đường kính dài tương đối lớn, biến dạng uốn này càng rõ ràng. Do đó, trục thanh mảnh có thể được quay bằng phương pháp kẹp dọc trục. Xoay kẹp trục có nghĩa là trong quá trình quay một trục mảnh, một đầu của trục mảnh được kẹp bằng mâm cặp và đầu còn lại được kẹp bằng đầu kẹp được thiết kế đặc biệt. Đầu kẹp tạo lực căng dọc trục cho trục mảnh. Như thể hiện trong hình 4.
Trong quá trình tiện, trục mảnh luôn chịu lực căng dọc trục, điều này giải quyết vấn đề trục mảnh bị uốn cong bởi lực cắt dọc trục. Đồng thời, dưới tác động của lực căng dọc trục, mức độ biến dạng uốn của trục mảnh do lực cắt hướng tâm giảm đi; độ giãn dài của trục do nhiệt cắt được bù lại, đồng thời độ cứng và khả năng xử lý của trục mảnh được cải thiện. độ chính xác.
3) Tiện trục mảnh bằng phương pháp cắt ngược
Phương pháp cắt ngược có nghĩa là trong quá trình tiện của trục mảnh, dụng cụ tiện được đưa từ mâm cặp trục chính đến ụ sau, như trong Hình 5.
Bằng cách này, lực cắt dọc trục được tạo ra trong quá trình xử lý làm cho trục mảnh được căng ra, loại bỏ biến dạng uốn do lực cắt dọc trục gây ra. Đồng thời, đầu ụ đàn hồi có thể bù một cách hiệu quả biến dạng nén và độ giãn dài nhiệt của phôi từ dụng cụ đến ụ, và tránh biến dạng uốn của phôi.
Tấm trượt giữa của máy tiện được sửa đổi bằng cách xoay trục mảnh bằng dao đôi, giá đỡ dụng cụ phía sau được thêm vào và dụng cụ tiện phía trước và phía sau được sử dụng để tiện đồng thời, như trong Hình 6.
hình ảnh
Hình 6 Gia công hai dao và phân tích lực
Hai dụng cụ tiện đối xứng hoàn toàn, dụng cụ tiện phía trước được lắp đặt thẳng đứng và dụng cụ tiện phía sau được lắp đặt ngược lại. Các lực cắt xuyên tâm được tạo ra bởi hai dụng cụ tiện trong khi tiện triệt tiêu lẫn nhau. Độ biến dạng và độ rung của phôi nhỏ, độ chính xác gia công cao, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.
4) Tiện trục mảnh bằng phương pháp cắt từ
Nguyên lý của phương pháp cắt từ tính về cơ bản giống như phương pháp cắt ngược. Trong quá trình tiện, trục mảnh được kéo căng bởi lực từ, có thể làm giảm biến dạng uốn của trục mảnh trong quá trình xử lý và cải thiện độ chính xác gia công của trục mảnh.
(3) Kiểm soát hợp lý lượng cắt
Việc lựa chọn lượng cắt có hợp lý hay không phụ thuộc vào độ lớn của lực cắt và lượng nhiệt cắt sinh ra trong quá trình cắt. Do đó, biến dạng do quay trục thanh mảnh cũng khác nhau.
1) Chiều sâu cắt (t)
Trên tiền đề là độ cứng của hệ thống quy trình được xác định, khi độ sâu cắt tăng lên, lực cắt và nhiệt cắt sinh ra trong quá trình tiện cũng tăng theo, khiến ứng suất và biến dạng nhiệt của trục mảnh tăng lên. Do đó, khi tiện các trục mảnh, độ sâu cắt phải được giảm thiểu.
2) Lượng thức ăn (f)
Tốc độ nạp tăng sẽ làm tăng độ dày cắt và lực cắt. Tuy nhiên, lực cắt không tăng tỷ lệ thuận nên hệ số biến dạng lực của trục thanh mảnh giảm. Từ góc độ cải thiện hiệu quả cắt, việc tăng tốc độ nạp sẽ có lợi hơn so với việc tăng độ sâu cắt.
3) Tốc độ cắt (v)
Tăng tốc độ cắt có lợi để giảm lực cắt. Điều này là do, khi tốc độ cắt tăng, nhiệt độ cắt tăng, ma sát giữa dụng cụ và phôi giảm và biến dạng lực của trục mảnh giảm. Tuy nhiên, nếu tốc độ cắt quá cao, trục mảnh sẽ dễ bị uốn cong dưới tác động của lực ly tâm, lực này sẽ phá hủy sự ổn định của quá trình cắt, do đó tốc độ cắt phải được kiểm soát trong một phạm vi nhất định. Đối với các phôi có chiều dài và đường kính tương đối lớn, tốc độ cắt phải được giảm xuống một cách thích hợp.
(4) Chọn góc dao hợp lý
Để giảm biến dạng uốn do quay trục mảnh, yêu cầu lực cắt sinh ra trong quá trình quay phải càng nhỏ càng tốt. Trong số các góc hình học của dụng cụ, góc cào, góc dẫn và góc nghiêng của cạnh có ảnh hưởng lớn nhất đến lực cắt.
1) Góc trước ( )
Kích thước của góc cào ( ) ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt, nhiệt độ cắt và công suất cắt. Việc tăng góc cào có thể làm giảm mức độ biến dạng dẻo của lớp kim loại bị cắt và lực cắt có thể giảm đáng kể. Việc tăng góc cào có thể làm giảm lực cắt, do đó, khi tiện trục mảnh, trên cơ sở đảm bảo rằng dụng cụ tiện có đủ độ bền, hãy cố gắng tăng góc cào của dụng cụ và góc cào nói chung là {{0} } độ -17 độ .
2) Góc nghiêng (kr)
Kích thước của góc lệch chính (kr) ảnh hưởng đến kích thước và mối quan hệ tỷ lệ của ba thành phần lực cắt. Với sự gia tăng của góc vào, rõ ràng là lực cắt xuyên tâm giảm, nhưng lực cắt tiếp tuyến tăng ở 60 độ -90 độ . Trong phạm vi 60 độ -75 độ, mối quan hệ tỷ lệ của ba thành phần lực cắt là hợp lý hơn. Khi xoay các trục mảnh, góc nghiêng lớn hơn 60 độ thường được sử dụng.
3) Độ nghiêng của lưỡi dao (λs)
Góc nghiêng của lưỡi dao (λs) ảnh hưởng đến hướng dòng chảy của phoi, độ bền của đầu dao và mối quan hệ tỷ lệ của ba thành phần cắt trong quá trình tiện. Khi góc nghiêng tăng lên, rõ ràng lực cắt xuyên tâm giảm, nhưng lực cắt dọc trục và lực cắt tiếp tuyến tăng lên. Khi góc nghiêng của lưỡi nằm trong khoảng {{0}} độ - cộng thêm 10 độ , mối quan hệ tỷ lệ của ba thành phần lực cắt là hợp lý. Khi quay một trục thanh mảnh, góc nghiêng cạnh dương 0 độ - cộng 10 độ thường được sử dụng để phoi chảy lên bề mặt cần gia công.
03
Tóm lại là
Do trục mảnh có độ cứng kém nên lực và biến dạng nhiệt sinh ra trong quá trình tiện tương đối lớn, khó đảm bảo yêu cầu chất lượng gia công của trục mảnh. Bằng cách áp dụng các phương pháp kẹp phù hợp và phương pháp xử lý tiên tiến, lựa chọn các góc dao và thông số cắt hợp lý, v.v., các yêu cầu về chất lượng xử lý của trục mảnh có thể được đảm bảo.
