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大きなねじピッチねじ軸レイヤード切削加工

大きなねじピッチのねじ山を旋削するための軸方向積層切削加工法が提案されています。 主要なプロセス制御変数は、ツールの接触関係と切削層パラメーターの調査を通じて明らかにされます。 また、左右の刃先の前後の作業角度に対するねじれのらせん角度の影響、および切断効率に対する切断順序の影響について説明します。
設計目標は、加工効率と左右のねじ山表面の表面の一貫性を削減することです。 工具形状、切削パラメータ、切削順序が設計変数として使用されます。 大ピッチねじのための軸方向に層にされた切削プロセスの設計方法を提案した。 2つのツールを設計および研削し、マッチングプロセスの設計を提案し、大ピッチのねじ切り加工技術の旋削の比較実験を実行します。

実験結果は、この設計手法によって得られたプロセススキームが次のことを示しています。大ピッチねじは、ピッチ誤差、機械加工表面の形態および分布が大幅に改善され、大ピッチねじ加工品質の要件を満たすことができます。

キーワード:大きなねじピッチ。 旋回; 軸方向の層状切断; プロセス計画

前書き

ピッチが4 mmを超えるねじ山は、大ピッチねじ山と定義されます。それは非標準部品に属し、歯形は広くて深いです。これらの大きなピッチのネジは、一般的に大型のプレス調整アセンブリのネジとナット、および自走式ガンのポートのネジに使用され、各機器で重要な役割を果たします。したがって、大ピッチねじ山の切削方法を研究するために、大ピッチねじ山のプロセス設計法は、調整と組立精度を確保および改善するために不可欠であることが提案されています。既存の研究は、主に中小ピッチねじの加工方法と精密制御方法を扱っており、非標準ピッチの大ピッチねじの場合を考慮していません。大ピッチねじの加工と精密制御方法を具体的に開示することは不可能です。既存の研究は、非標準の大ピッチねじの状況を考慮せずに、主に中ピッチおよび小ピッチねじの加工方法および精密制御方法に焦点を当てており、大ピッチねじの加工および精密制御方法を具体的に明らかにすることはできません。大きなピッチのねじ山には大きな除去マージンがあるため、1回の切削でねじ山を仕上げることはできません。大きなピッチのねじの仕上げ段階は、複数の送りによって完了する必要があります。大ピッチねじの軸方向層状切削加工では、切削回数が少なすぎると、加工品質要件を満たすねじ面が得られません。切削回数が多い場合、複数の切削中に切削熱と切削力が蓄積すると、工具寿命が短くなります。これにより、スレッド処理の表面品質に影響を与え、処理効果が低下します。したがって、大ピッチねじ仕上げに軸方向積層旋削法を使用する場合、最高のねじ面品質を得るために切断回数を使用することを保証するための対応する設計方法が必要です。この論文では、技術的要件を満たすという前提の下で、左右のねじ山表面の切削効率と表面の一貫性が設計されています。工具形状角度、切削パラメータ、切削時間は、変数間の拘束関係を明らかにするための設計変数として使用されます。大ピッチねじのための軸方向に層にされた切削プロセスの設計方法を提案した。この方法に従って、2つの異なるプロセス方式を設計し、設計法の正確性を検証するために大ピッチねじ仕上げの比較実験を実施した。

1.軸方向の層状切断方法とその切断層パラメーター
従来のラジアルレイヤードカット方式により、大ピッチねじの加工精度と表面品質を達成することは不可能です。 この論文では、図1に示すように、大きなピッチのねじ山の機械加工特性のために、軸方向の層状切削方法が提案されています。
nはワークピースの回転速度、
vfは工具の軸送り速度、
Vcは主な移動速度です。
Κr1は、左端切削用の切削工具の主たわみ角です。
Κr2右端、切削中の工具リード角。
dは試験片の外径、
D2は試験片の中央の直径、
D1は試験片の小径です。
   Apは、半径方向の総切削深さです。
Zljは左端で、単一の加工許容量です。
Zrkは右端で、単一の加工許容量です。
hDl工具の左端、旋削時の切削厚。

hDrツールの右端、旋削時の切削厚。
Pは試験部品のねじピッチ、R1とR2はそれぞれ試験片の左側と右側の歯の半径です。 R1とr2はツールの左右のカスプの半径で、αはねじ山の角度です。


軸方向層状切断法
図1軸方向層状切削方法と工具接触関係
 
粗加工および中仕上げ加工が終了するため、雄ねじの半径寸法および形状寸法は仕上げ要件を満たしています。 したがって、大ピッチのねじ山が完成すると、左右の刃先のみが使用され、軸方向に交互に層を切削することにより、加工代が除去されます。
その後、大きなピッチのねじ山を仕上げる場合、軸に沿って複数の送りを交互に行うことにより、プロセスマージンを削除するために左右の刃先のみが使用されます。 左右のねじ山の加工面の粗さおよびねじ径の誤差が、所定の加工品質指標以下に制御されるまで。 図1からわかるように、軸方向の層状切断方法はフルエッジ切断です。 各切込み中、切削深さapは一定で、ねじ山の高さHに等しく、切削層の面積は軸方向の単一の機械加工許容量にのみ関係します。
変数間の関係は次のとおりです。


軸方向積層切削法

上記の式から知ることができます。 この実施形態は、切断の完全な刃先を使用し、その後、各送りは、刃先の切断長さに関係なく変化しない。 切削中の切削層の面積は、軸方向の単一加工許容値と切削の総半径方向深さに関連しています。 したがって、大きなピッチのねじ山が軸方向の層状切削によって機械加工される場合、ねじ山の表面の形成は、工具の刃先の状態に密接に関連しています。

切削力は切削層のパラメータに密接に関連しているため、切削力はワーク材料の最大支持力よりも小さくする必要があります。 したがって、切断層の面積は特定の固定値より小さくする必要があります。つまり、処理中に切断パラメーターを制御する必要があります。 したがって、次の式を取得できます。 

 切削パラメータ式

上記の軸方向積層切断方法により、カッターと切断層のパラメーターの接触関係を取得でき、大ピッチねじの軸方向積層切断モードの主要な制御変数を表1に示します。
大ピッチねじ軸積層切削法


表1では、
Ziは、軸方向の層切断のための単一の機械代です。
γ0は刃先のすくい角です。
α01は、左の刃先の後方角度です。
α02は右刃先の角度です。
εr1は、左切れ刃の切れ刃角度です。
εr2は右刃先角度です。
jは左端、連続切断の回数、
kは右端、連続切断の回数、
   Tは左端と右端、および切断サイクルの数です。

2、軸方向積層切削プロセス設計法

ねじれ角が存在するため、軸方向に傾斜した急なねじ切り加工が行われ、切断面が変化します。 切断の過程で、左右のエッジの作用角が変化しますが、これは実際にマークされた角度とは等しくなくなり、左右のエッジの差が大きくなります。 これは、スレッドの左右の表面の一貫性に影響します。 そのため、ツールの設計では、左右のブレードの作用角に対するねじれ角の影響を考慮し、合理的な構造設計を行う必要があります。 切削プロセスにおける主な影響は、工具のすくい角と後角です。 工具の左刃先の作業前角、作業後角、および螺旋角には次の関係があります。

軸方向積層切削プロセス設計

式では、
γ0e1は、左切れ刃の作用角です。
α0e1は、左刃先の後退角です。

γ0e2、これは右切れ刃のすくい角です。
α0e2、右切れ刃の有効切削角、
φはねじれ角です。 したがって、ねじを左右のねじ山表面処理の一貫性、プロセス設計、左右の刃先角度の合理的な設計にするために。 設計に従う必要があり、左の刃先のすくい角は右の刃先より小さく、差はらせん角の2倍にほぼ等しくなります。 左の刃先の背面角度は右の刃先よりも大きく、その差も螺旋角度の2倍にほぼ等しくなります。


同時に、アキシャル層切削法で大ピッチのねじ仕上げを行う場合、切削回数が少なすぎると、加工品質を満足するねじ面が得られません。 切削回数が多い場合、複数の切削中に切削熱と切削力が蓄積するため、工具寿命が短くなります。 それにより、ねじ表面に影響を与え、処理効果が低減されます。 したがって、j、k、およびtの値は、スレッド表面処理要件が満たされるという前提で最小化されるように合理的に設計する必要があります。 関係は次のとおりです。

ねじ面加工式

切断効率は、切断順序だけでなく、切断量の3つの要因と一定の関係があります。切断パラメータの設計が合理的かどうかは、切断の生産効率、処理コスト、製品品質にとって非常に重要です。適切な切断パラメータを使用すると、処理コストが大幅に削減され、処理効率が向上します。したがって、プロセス計画を設計するときは、適切な切断パラメーターを選択する必要があります。選択の順序は次のとおりです。最初に、切削apの最大半径方向深さを選択してみてください。次に、加工条件に応じて適切な加工代ziを選択します。そして最後に、工具の寿命または機械が許容する出力の場合、適切な切削速度vcを選択します。上記の分析から、高効率と高表面の一貫性は、ねじ加工中のねじ切りにとって重要です。一貫性は、ねじ切りの最高の品質と生産性を確保するための鍵です。
そのため、表2に示すように、大ピッチねじの軸方向積層切削法のプロセス設計目標が提案されています。

表2軸方向の層間剥離切断プロセスの設計目標
ねじ切り

表2では、ηは処理効率であり、工具寿命と処理順序に密接に関連しています。 ΔPはねじ表面のピッチ誤差であり、左ねじ表面ピッチ誤差と右ねじ表面ピッチ誤差に分割されます。どちらもねじの技術的要件ΔP0よりも小さくなければなりません。 γijは、左右のねじ山面のピッチ誤差の一貫性を明らかにするために使用され、値が大きいほど一貫性が高くなります。 Raは、表面プロファイルの算術平均偏差であり、左右のねじ面の表面粗さを明らかにするために使用されます。 どちらも、表面粗さ値Ra0の技術的要件のねじ山表面よりも小さくなければなりません。

上記の分析から、技術的要件、切削効率、および左右のねじ山表面の表面の一貫性を満たすという前提の下での設計目標です。 図2に示すように、工具形状の角度、切削パラメータ、切削時間を設計変数として、大ピッチねじの軸方向に層状の切削プロセスの設計方法を提案します。
軸方向積層切削プロセス設計法
図2軸方向の層状切断設計フロー
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