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小型精密シャフト部品の旋削

小軸および小軸のねじ加工は、機械加工では一般的で困難なワークピースです。 細軸の剛性が低いため、旋削時に発生する力や熱による変形が大きく、加工量を確保することが困難です。 細いシャフトと細いシャフトのねじ加工の品質と精度は、適切な工具を採用し、適切な切削パラメータとより良い工具角度を選択することで確保できます。

テストベンチハンガー

機械加工では、多くの部品の長さと直径の比率は20-25(1 / D> 20--25)です。
旋盤の滑らかな棒、ねじ棒、材料力学のテストベッドのサスペンダーなど(この記事の主な製品)などの部品は、集合的に細いシャフトと呼ばれます。 細長いシャフト部品は、剛性が低く、曲げ抵抗が弱い。 旋削加工中、切削力、重力、切削熱などの要因により、曲げ変形を受けやすくなります。 部品を円錐形、ウエストドラム形状、水波パターン、スラブグレインなどにすることは、加工面の品質低下をひどく引き起こすだけでなく、工作機械と工具の寿命を短くします。

1.細長軸旋削における変形の原因分析
加工において、細長いシャフトが曲がったり曲がったりする主な理由は次のとおりです。

(1)切削力により変形が生じます。

旋削中に発生する切削力は、軸方向切削力、半径方向切削力Fp、および主切削力Fzcに分類できます。 切断力が異なると、細長いシャフトの曲げ変形に異なる影響があります。

軸方向の切削力Fpの影響。 軸方向の切削力は、細長いシャフトの軸に平行に作用する力です。 軸方向の切削力がある値を超えると、細長いシャフトが曲がります。 したがって、ワークピースは縦方向に曲げられて変形します(短軸加工は一般に無視でき、ワークピースの曲げ変形への影響はそれほど大きくありません)。

半径方向の切削力FPの影響(図2を参照)。
半径方向の切削力は、細長いシャフトの軸を通る水平面内で垂直に作用します。 細長いシャフトの剛性が低いため、半径方向の力が細長いシャフトを曲げ、水平面内で曲げ変形を引き起こします。


放射状の切削力は細いシャフトに影響します

(2)切削熱の影響。
旋削中、切削熱の影響により、ワークピースは温度が上昇すると徐々に伸び変形します。 この現象は熱変形と呼ばれます。

ワークの長さの熱伸び公式は次のとおりです。
切削熱の影響

上記の式から、加工中にワークサスペンダーが0.267 mm伸びることがわかります。 旋削では、チャックと心押し台の上部が固定されているため、それらの間の距離は一定です。 細いシャフトの伸びは加熱後に制限されるため、細いシャフトは押し出されて曲げ変形を生じます。 したがって、細長いシャフトの加工精度を向上させるためには、プロセスシステムの応力と熱変形を解決する必要があります。

2.旋削加工における細長いシャフトの変形を解決する技術的方法
製品材料力学の多機能テストベッドには、長さ760 mm、直接14 mmのサスペンダーがあります(図3を参照)。 典型的な細長いシャフト部品です。 初期の処理プロセスでは、不合理な処理技術により、車両のワークピースが図面の要件を満たすことが難しく、部品にテーパー、波紋、スラブなどの欠陥があります(図4を参照)。 初期加工プロセスの不合理な加工技術により、旋削加工品の設計要件を満たすことは難しく、その結果、部品のテーパー、水の波紋、およびスラブ波紋(図4を参照)欠陥が生じます。 クランプ方法の改善、切削量の調整、切削プロセスの変更、および機械加工プロセスの他の変更により、適格な部品が最終的に処理されます。


テストベンチロングブームシャフト

(1)1つのクランプ方式と1つのトップ方式を採用します。
通常のチップを使用すると、切削熱の影響を受けます。 加工物は確実に軸方向の押出面によって曲げられるため、弾性可動トップ(図5を参照)を使用して、加熱後に長軸を自由に伸縮させ、加工精度を向上させます。 同時に、約3〜5 mmの開いたスチールリングがチャックのあごと細長いシャフトの間に挿入されます。 爪と細長いシャフトの間の軸方向の接触の長さを短くし、クランプ中の過剰な位置決めを排除して、曲げ変形を減らします(図6を参照)。


柔軟なライブトップクランプ

ワークピースの剛性と安定性を高めるために、ヒールツールホルダーの補助サポートが生産で使用されます。 通常のヒールツールホルダーは2つの爪で支えられていますが、ワークピースの下向きの重力とワークピースの矯正が理想的ではないため、瞬時に回転してサポート爪を離れ、サポート爪に接触すると振動が発生し、水の波紋が形成されやすくなります 最後に、ボールが接触する3爪ヒールカッターホルダーは、軸の周りでのみ回転できるように、ワークピースの上下から左右への移動を制限するように選択されます。 回転振動とワークの変形が減少し、ボールに接触するツールホルダーが滑り摩擦を転がり摩擦に変え、摩擦抵抗が減少します。

ツールホルダーを使用する場合の注意:
1.スピンドルの速度が高すぎてはいけません。また、過度の摩耗を防ぐために、支持爪の潤滑油を防ぐ必要があります。
2、各爪の支持力は適度に調整する必要があります。 締めすぎると、ワークの形状精度に影響し、竹の形状になりやすく、加工品質に影響します。
(2)逆切削による細長軸の回転
切削時には、旋削工具がチャックから心押し台に送られます。これは逆切削法と呼ばれます(図7を参照)。 このとき、加工で生じる軸方向の切削力により、細長い軸受に張力がかかり、軸方向の切削力による変形がなくなります。


切断方法に細長いシャフトを回します

リバースカットプロセスでは、トランジションシャフトを前処理する必要がありますが、加工軸と同軸であることを保証することはできないため、使用しないことを決定します。

(3)ダブルカッター旋削。
ダブルナイフターニング(図8を参照)は、2つのフロントおよびリアターニングツールによる同時ターニングです。 2つのターニングツールは正反対に配置され、前部ナイフが取り付けられ、後部ナイフが逆に取り付けられています。 旋削時、2つのナイフによって生成される半径方向の切削力は互いに相殺されるため、ワークピースは力の変形と振動を受け、加工精度は良好です。 しかし、旋盤でスケートボードを変更し、後部ツールホルダーを増やす必要があるため、コストが高くなり、プロの大量生産にのみ適しています。


ダブルカッターターニング



(4)切断量の合理的な選択。
切削速度の選択(v)。 図9は、切断速度(v)の選択を示しています。 図9は、関係曲線を示しています。


切削量曲線
図9からわかるように、30〜70m / minの速度範囲でvのように回転すると、振動が発生しやすく、この時点で対応する振幅値は大きくなります。 この範囲を上回るか下回ると、振動は減少するように見えます。 したがって、加工径が15mm未満の場合、v <30m / minを取ります。 加工径が15 mmを超える場合、v> 70 m / minが採用されます。
フィード量/選択。
機械の出力剛性が4の場合、大きな送り量を選択します。経験によると、粗い車が0.15mm / rで撮影されたとき、半完成車が/=0.1mm/rのとき、改良された車は0.06mmです。 / r。

切削深さの選択。
切込みが深くなると、旋削中に発生する切削力と切削熱が増加し、細長いシャフトの応力と変形も増加します。 したがって、細いシャフトを加工する場合は、切削深さを最小限に抑える必要があります。 経験によると、荒削りの場合ap = 1mm、中仕上げの場合ap = 0.5mm、仕上げの場合ap = 0.25mmです。


フロントアングルro。
すくい角の大きさは、切削力と切削温度に直接影響します。
すくい角を大きくすると、切断される金属層の切断変形が減少します。 実験から、現在の角度roが10°増加し、半径方向の分力Fpが30%減少することがわかります。 すくい面の切りくずは、一般的にro = 15〜30度です。 旋削工具のすくい面の切りくず処理溝の幅は2〜4 mmで、切りくずが流れやすくなり、切りくずの転がり性能が向上します。

進み角Kr。
リード角が増加し、半径方向の切削力が減少し、リード角Kr = 75°〜°(カッターの方式は85°〜88°)です。


エッジの傾斜角。
旋削中の切削流れの方向に影響し、ブレードの傾斜角が増加し、半径方向の切削力が減少します。これは一般に-10°〜+ 10°の範囲です。 細長いシャフトが機械加工されるとき、それは機械加工される表面に切削流を作るために+ 3°〜+ 10°を採用し、こうして機械加工された表面を保護します。

(6)細いシャフトのねじ山の加工。
細いシャフトのねじ山(M12未満)は、工作機械での加工が困難です。 通常の方法は、プレートの歯を直接使用してカバーすることです(図10を参照)。


スレンダーシャフトのスレッド

スレッドが一般的なプレート歯デバイスによって設定されると、ハーフエッジ切断が発生しやすく、その結果、チップの損傷、品質の低下、効率の低下、および高い排除率が得られることがわかります。 欠点を補い、細いシャフトのねじ山の加工精度を改善するために、図10に示すように、共通のプレート歯スリーブを再取り付けします。

超長ねじフェルール固定具には、工具用の超長ねじフェルールクランプが含まれています。 超長ねじ加工の精度を確保するためのツーリングの前に丸い穴(穴は主にガイドに使用されます)と丸い穴を接続するためのケージを含みます。  背面には固定されたダイスリーブがあり、スリーブには2つのネジ穴があります(1つはサポートロッドを接続し、もう1つは固定ネジを回転してダイをスリーブに固定するため)。超長ねじを加工するとき、バーは一端で固定され、他端は位置決め穴に配置され(バーの直径は穴の直径より0.05-0.15 mm小さい)、バーが回転します。 超長ねじフェルールクランプを前進させ、バー材を超長ねじフェルール固定具の内金型で加工し、高精度の超長ねじを加工できます。

(7)素材フレームハンガーの回転方法。
上記のテスト分析により、以下の方法で生産上の問題を解決することにしました。

まず、工作機械は2つの側面で調整されました。
1.旋盤主軸と旋盤主軸の調整が緩すぎるため、旋削中に適切な調整が簡単に行われるため、機械が跳ねたり揺れたりして部品の加工に悪影響が及ぶのを防ぎます。

2.心押し台の調整。心押し台の中心線と主軸の中心線が水平線上にない場合、同軸誤差が発生し、車両から出るワークピースにテーパーを付ける必要があります。

次に、部品の加工技術が分析され、加工技術が決定されます(添付の表を参照)。

上記の方法の後、ブームの生産における問題を解決し、製品を認定することができます。
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