Cos'è l'asse snello di un'auto?
Un assale per auto sottile è un tipo utilizzato nelle automobili e progettato per essere leggero. Gli assali sottili tendono ad essere utilizzati nei veicoli con particolare attenzione all'efficienza del carburante e all'agilità. Riducono il peso complessivo del veicolo migliorandone la manovrabilità. Questi assi sono generalmente realizzati con materiali leggeri e resistenti come l'alluminio o l'acciaio ad alta resistenza. Questi assali sono costruiti per essere in grado di gestire le forze motrici, come la coppia generata dal motore, pur mantenendo un design compatto e aerodinamico. Gli assi sottili sono essenziali per la trasmissione della potenza dal motore alle ruote.
Perché è facile piegarsi e deformarsi durante la lavorazione dell'albero sottile dell'auto?
Sarebbe difficile piegare o deformare un albero così sottile. I materiali utilizzati per realizzare gli alberi delle automobili (noti anche come alberi di trasmissione o assali) sono generalmente resistenti e durevoli, come il composito in fibra di carbonio o l'acciaio. I materiali utilizzati sono selezionati per la loro elevata resistenza, necessaria per resistere alla coppia e alle forze generate dalla trasmissione e dal motore dell'auto.
Durante la produzione, gli alberi vengono sottoposti a vari processi, come la forgiatura e il trattamento termico, per mantenere la loro rigidità e resistenza. Questi materiali, insieme alle tecniche di produzione, impediscono la flessione degli alberi in condizioni normali. Tuttavia, forze estreme come collisioni e incidenti possono piegare o deformare qualsiasi parte dell'auto, compresi gli alberi. È fondamentale riparare o sostituire eventuali parti danneggiate per garantire il funzionamento sicuro ed efficiente del veicolo.
Processo di lavorazione:
Molte parti dell'albero hanno un rapporto d'aspetto di L/d > 25. L'asse orizzontale sottile si piega facilmente o può addirittura perdere la sua stabilità sotto l'influenza della gravità, della forza di taglio e delle forze di bloccaggio superiori. Il problema delle sollecitazioni sull'albero sottile deve essere ridotto durante la rotazione dell'albero.
Metodo di elaborazione:
Viene utilizzata la tornitura ad avanzamento inverso, con una serie di misure efficaci, come la selezione dei parametri della geometria dell'utensile, le quantità di taglio, i dispositivi di tensionamento e i supporti dell'utensile per boccole.
Analisi dei fattori che causano la deformazione da flessione di un albero sottile rotante
Per tornire alberi sottili nei torni vengono utilizzate due tecniche di bloccaggio tradizionali. Un metodo utilizza un morsetto con un'installazione superiore e l'altro prevede due installazioni superiori. Ci concentreremo principalmente sulla tecnica di serraggio di un morsetto singolo e di un top. Come mostrato nella Figura 1.
Figura 1 Metodo con un morsetto e uno con bloccaggio superiore e analisi della forza
Le principali cause di deformazione da flessione causata dalla rotazione dell'albero sottile sono:
(1) La forza di taglio provoca deformazione
La forza di taglio può essere divisa in tre componenti: forza assiale PX (forza assiale), forza radiale PY (forza radiale) e forza tangenziale PZ. Quando si tornino alberi sottili, forze di taglio diverse possono avere effetti diversi sulla deformazione da flessione.
1) Influenza delle forze di taglio radiali PY
La forza radiale taglia verticalmente l'asse dell'albero. La forza di taglio radiale piega l'albero sottile sul piano orizzontale a causa della sua scarsa rigidità. La figura mostra l'effetto della forza di taglio sulla flessione dell'albero sottile. 1.
2) Impatto della forza di taglio assiale (PX)
La forza assiale è parallela all'asse sull'albero sottile e forma un momento flettente nel pezzo. La forza assiale non è significativa per la tornitura generale e può essere ignorata. A causa della sua scarsa rigidità, l'albero è instabile a causa della sua scarsa stabilità. L'albero sottile si piega quando la forza assiale è maggiore di una certa quantità. Come mostrato nella figura 2.
Figura 2: Effetto della forza di taglio sulla forza assiale
（2）Taglio del calore
La deformazione termica del pezzo si verificherà a causa del calore di taglio prodotto dalla lavorazione. La distanza tra il mandrino, la parte superiore della canna e il pezzo da lavorare è fissa perché il mandrino è fisso. Ciò limita l'estensione assiale dell'albero, che provoca la flessione dell'albero a causa dell'estrusione assiale.
È chiaro che migliorare la precisione della lavorazione dell'albero sottile è fondamentalmente un problema di controllo dello stress e della deformazione termica nel sistema di processo.
Misure per migliorare la precisione di lavorazione di alberi sottili
Per migliorare la precisione della lavorazione di un albero sottile, è necessario adottare misure diverse a seconda delle condizioni di produzione.
(1) Selezionare il metodo di bloccaggio corretto
Il bloccaggio a doppio centro, uno dei due metodi di bloccaggio tradizionalmente utilizzati per tornire alberi sottili, può essere utilizzato per posizionare con precisione il pezzo garantendo al tempo stesso la coassialità. Questo metodo di bloccaggio del manicotto sottile presenta scarsa rigidità, grande deformazione di flessione ed è suscettibile alle vibrazioni. È quindi adatto solo per installazioni con un rapporto lunghezza/diametro ridotto, un sovrametallo di lavorazione ridotto ed elevati requisiti di coassialità. Altocomponenti di lavorazione di precisione.
Nella maggior parte dei casi, la lavorazione di alberi sottili viene eseguita utilizzando un sistema di bloccaggio costituito da una parte superiore e una morsa. In questa tecnica di bloccaggio, tuttavia, se la punta è troppo stretta, non solo si piegherà l'asta, ma si impedirà anche l'allungamento quando l'asta viene ruotata. Ciò può causare lo schiacciamento assiale e la deformazione dell'albero. La superficie di bloccaggio potrebbe non essere allineata con il foro della punta, il che potrebbe causare la piegatura dell'albero dopo il bloccaggio.
Quando si utilizza la tecnica di serraggio di un morsetto con un piano, il piano deve utilizzare sedi elastiche. Dopo aver riscaldato il manicotto sottile, è possibile allungarlo liberamente per ridurne la distorsione da flessione. Allo stesso tempo, un cursore in acciaio aperto viene inserito tra le ganasce del manicotto sottile per ridurre il contatto assiale tra le ganasce e il manicotto sottile ed eliminare il sovraposizionamento. La Figura 3 mostra l'installazione.
Figura 3: Metodo di miglioramento utilizzando un morsetto e un morsetto superiore
Ridurre la forza di deformazione riducendo la lunghezza dell'albero.
1) Utilizzare il poggiatallone e il telaio centrale
Un morsetto e una parte superiore vengono utilizzati per ruotare l'albero sottile. Per ridurre l'impatto della forza radiale sulla deformazione causata dall'albero sottile, vengono utilizzati il tradizionale portautensili e il telaio centrale. Ciò equivale ad aggiungere un supporto. Ciò aumenta la rigidità e può ridurre l'impatto della forza radiale sull'albero.
2) Il manicotto sottile viene ruotato mediante la tecnica di bloccaggio assiale
È possibile aumentare la rigidità ed eliminare l'effetto della forza radiale sul pezzo utilizzando il supporto utensile o il telaio centrale. Non è ancora possibile risolvere il problema della forza assiale che piega il pezzo. Ciò è particolarmente vero per l'albero sottile con un diametro relativamente lungo. L'albero sottile può quindi essere tornito utilizzando la tecnica di bloccaggio assiale. Il bloccaggio assiale significa che, per girare un albero sottile, un'estremità dell'albero viene bloccata con un mandrino e l'altra estremità con una testa di bloccaggio appositamente progettata. La testa di serraggio esercita una forza assiale sull'albero. La Figura 4 mostra la testa di serraggio.
Figura 4 Bloccaggio assiale e condizioni di sollecitazione
La manica sottile è sottoposta a una tensione assiale costante durante il processo di tornitura. Ciò elimina il problema della forza di taglio assiale che piega l'albero. La forza assiale riduce la deformazione di flessione causata dalle forze di taglio radiali. Compensa inoltre l'allungamento assiale dovuto al calore di taglio. precisione.
3) Tagliare l'albero in senso inverso per girarlo
Come mostrato nella Figura 5, il metodo di taglio inverso avviene quando l'utensile viene alimentato attraverso il mandrino alla contropunta durante il processo di rotazione dell'albero sottile.
Figura 5 Analisi delle forze di lavorazione e lavorazione mediante metodo di taglio inverso
La forza assiale che si genera durante la lavorazione metterà in tensione l'albero, impedendone la deformazione da flessione. La contropunta elastica può anche compensare l'allungamento termico e la deformazione da compressione causata dal pezzo mentre si sposta dall'utensile alla contropunta. Ciò impedisce la deformazione.
Come mostrato nella Figura 6, la piastra scorrevole centrale viene modificata aggiungendo il portautensili posteriore e ruotando contemporaneamente sia gli strumenti anteriori che quelli posteriori.
Figura 6 Analisi della forza e lavorazione a doppio coltello
L'utensile anteriore è installato in posizione verticale, mentre l'utensile posteriore è montato al contrario. Le forze di taglio generate dai due utensili si annullano a vicenda durante la tornitura. Il pezzo non si deforma né vibra e la precisione di lavorazione è molto elevata. Questo è l'ideale per la produzione di massa.
4) Tecnica di taglio magnetico per tornire l'albero sottile
Il principio alla base del taglio magnetico è simile al taglio inverso. La forza magnetica viene utilizzata per allungare l'albero, riducendo la deformazione durante la lavorazione.
(3) Limitare la quantità di taglio
La quantità di calore generata dal processo di taglio determinerà l'adeguatezza della quantità di taglio. Anche la deformazione causata dalla rotazione dell'albero sottile sarà diversa.
1) Profondità di taglio (t)
Partendo dal presupposto che la rigidità è determinata dal sistema di processo, all'aumentare della profondità di taglio aumentano anche la forza di taglio e il calore generato durante la tornitura. Ciò fa sì che lo stress e la distorsione termica dell'albero sottile aumentino. Quando si tornino alberi sottili, è importante ridurre al minimo la profondità di taglio.
2) Quantità di mangime (f).
L'aumento della velocità di avanzamento aumenta la forza di taglio e lo spessore. La forza di taglio aumenta, ma non proporzionalmente. Di conseguenza, il coefficiente di deformazione della forza per l'albero sottile viene ridotto. In termini di aumento dell’efficienza di taglio, è meglio aumentare la velocità di avanzamento piuttosto che aumentare la profondità di taglio.
3) Velocità di taglio (v).
È vantaggioso aumentare la velocità di taglio per ridurre la forza. Quando la velocità di taglio aumenta la temperatura dell'utensile da taglio, l'attrito tra l'utensile, il pezzo e l'albero diminuirà. Se le velocità di taglio sono troppo elevate, l'albero può piegarsi facilmente a causa delle forze centrifughe. Ciò rovinerà la stabilità del processo. La velocità di taglio di pezzi di lunghezza e diametro relativamente grandi dovrebbe essere ridotta.
(4) Selezionare un angolo ragionevole per l'utensile
Per ridurre la deformazione da flessione causata dalla rotazione di un albero sottile, la forza di taglio durante la tornitura deve essere la più bassa possibile. Gli angoli di spoglia, entrata e inclinazione del tagliente hanno la maggiore influenza sulla forza di taglio tra gli angoli geometrici degli utensili.
1) Angolo frontale (g)
La dimensione dell'angolo di spoglia (g) influisce direttamente sulla forza di taglio, sulla temperatura e sulla potenza. La forza di taglio può essere ridotta significativamente aumentando gli angoli di spoglia. Ciò riduce la deformazione plastica e può anche ridurre la quantità di metallo tagliato. Per ridurre le forze di taglio, è possibile aumentare gli angoli di spoglia. Gli angoli di spoglia sono generalmente compresi tra 13 e 17 gradi.
2) Angolo di attacco (kr)
La deflessione principale (kr), che è l'angolo maggiore, influenza la proporzionalità e la dimensione di tutti e tre i componenti della forza di taglio. La forza radiale si riduce all'aumentare dell'angolo di registrazione, mentre la forza tangenziale aumenta tra 60° e 90°. Il rapporto proporzionale tra le tre componenti della forza di taglio è migliore nell'intervallo 60°75°. Un angolo di attacco maggiore di 60 gradi viene solitamente utilizzato quando si tornino alberi sottili.
3) Inclinazione della lama
L'inclinazione della lama (ls), influenza il deflusso dei trucioli e la robustezza della punta dell'utensile, nonché il rapporto proporzionale tra i trecomponenti tornitidi taglio durante il processo di tornitura. La forza radiale di taglio diminuisce all'aumentare dell'inclinazione. Tuttavia, le forze assiali e tangenziali aumentano. Il rapporto proporzionale tra le tre componenti della forza di taglio è ragionevole quando l'inclinazione della lama è compresa tra -10°+10°. Per fare in modo che i trucioli scorrano verso la superficie dell'albero durante la tornitura di un albero sottile, è comune utilizzare un angolo del bordo positivo compreso tra 0° e +10°.
È difficile soddisfare gli standard di qualità dell'albero sottile a causa della sua scarsa rigidità. La qualità di lavorazione dell'albero sottile può essere garantita adottando metodi di lavorazione e tecniche di bloccaggio avanzati, nonché scegliendo gli angoli e i parametri corretti dell'utensile.
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Orario di pubblicazione: 28 agosto 2023