Co to jest smukła oś samochodu?
Smukła oś samochodowa to typ stosowany w samochodach i zaprojektowany tak, aby był lekki. W pojazdach, w których nacisk kładzie się na oszczędność paliwa i zwinność, zwykle stosuje się smukłe osie. Zmniejszają całkowitą masę pojazdu, poprawiając jednocześnie jego prowadzenie. Osie te są zwykle wykonane z lekkich, mocnych materiałów, takich jak aluminium lub stal o wysokiej wytrzymałości. Osie te są zbudowane tak, aby były w stanie wytrzymać siły napędowe, takie jak moment obrotowy generowany przez silnik, przy jednoczesnym zachowaniu zwartej, opływowej konstrukcji. Smukłe osie są niezbędne do przenoszenia mocy z silnika na koła.
Dlaczego łatwo jest zgiąć i odkształcić się podczas obróbki smukłego wału samochodu?
Trudno byłoby zgiąć lub odkształcić tak cienki wał. Materiały używane do produkcji wałów samochodowych (znane również jako wały napędowe lub osie) są zwykle mocne i trwałe, takie jak kompozyt z włókna węglowego lub stal. Zastosowane materiały są wybierane ze względu na ich wysoką wytrzymałość, która jest konieczna, aby wytrzymać moment obrotowy i siły generowane przez skrzynię biegów i silnik samochodu.
Podczas produkcji wały poddawane są różnym procesom, takim jak kucie i obróbka cieplna, aby zachować ich sztywność i wytrzymałość. Materiały te, wraz z technikami produkcji, zapobiegają zginaniu się wałów w normalnych warunkach. Jednakże ekstremalne siły, takie jak kolizje i wypadki, mogą wygiąć lub zdeformować dowolną część samochodu, w tym wały. Naprawa lub wymiana wszelkich uszkodzonych części jest niezbędna, aby zapewnić bezpieczną i wydajną pracę pojazdu.
Proces obróbki:
Wiele części wałów ma współczynnik kształtu L/d > 25. Smukła oś pozioma łatwo się wygina lub może nawet stracić stabilność pod wpływem grawitacji, siły skrawania i górnych sił docisku. Podczas obracania wału należy zmniejszyć naprężenia na smukłym wale.
Metoda przetwarzania:
Stosuje się toczenie z posuwem wstecznym, stosując szereg skutecznych środków, takich jak dobór parametrów geometrii narzędzia, wielkości skrawania, urządzeń napinających i podpórek narzędzi tulejowych.
Analiza czynników powodujących odkształcenie zginające smukłego wału obrotowego
Do toczenia smukłych wałów w tokarkach stosuje się dwie tradycyjne techniki mocowania. Jedna metoda wykorzystuje jeden zacisk z jedną instalacją od góry, a druga to dwie instalacje od góry. Skupimy się głównie na technice mocowania pojedynczego zacisku i blatu. Jak pokazano na rysunku 1.
Rysunek 1 Metoda mocowania z jednym zaciskiem i jednym mocowaniem od góry oraz analiza siły
Głównymi przyczynami odkształceń zginających spowodowanych obracaniem smukłego wału są:
(1) Siła cięcia powoduje deformację
Siłę skrawania można podzielić na trzy składowe: siłę osiową PX (siła osiową), siłę promieniową PY (siła promieniową) i siłę styczną PZ. Podczas toczenia cienkich wałów różne siły skrawania mogą mieć różny wpływ na odkształcenie zginające.
1) Wpływ promieniowych sił skrawania PY
Siła promieniowa przecina pionowo oś wału. Promieniowa siła skrawania wygina smukły wał w płaszczyźnie poziomej ze względu na jego słabą sztywność. Rysunek pokazuje wpływ siły skrawania na zginanie smukłego wału. 1.
2) Wpływ osiowej siły skrawania (PX)
Siła osiowa jest równoległa do osi cienkiego wału i tworzy moment zginający w przedmiocie obrabianym. Siła osiowa nie ma znaczenia przy toczeniu ogólnym i można ją zignorować. Ze względu na słabą sztywność wał jest niestabilny ze względu na słabą stabilność. Smukły wał wygina się, gdy siła osiowa jest większa niż pewna wartość. Jak pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2: Wpływ siły skrawania na siłę osiową
（2） Cięcie ciepła
Odkształcenie termiczne przedmiotu obrabianego nastąpi w wyniku ciepła skrawania wytwarzanego podczas obróbki. Odległość pomiędzy uchwytem, górną częścią kolby i przedmiotem obrabianym jest stała, ponieważ uchwyt jest nieruchomy. Ogranicza to osiowe wydłużenie wału, co skutkuje jego wyginaniem na skutek wyciskania osiowego.
Jest oczywiste, że poprawa dokładności obróbki cienkiego wału jest zasadniczo problemem kontroli naprężeń i odkształceń termicznych w układzie technologicznym.
Środki poprawiające dokładność obróbki smukłego wału
Aby poprawić dokładność obróbki smukłego wału, konieczne jest podjęcie różnych działań w zależności od warunków produkcji.
(1) Wybierz właściwą metodę mocowania
Mocowanie dwucentrowe, jedna z dwóch metod mocowania tradycyjnie stosowanych do toczenia smukłych wałów, może być stosowane do dokładnego pozycjonowania przedmiotu obrabianego przy jednoczesnym zapewnieniu współosiowości. Ten sposób mocowania smukłej tulei charakteryzuje się słabą sztywnością, dużym odkształceniem zginającym i jest podatny na wibracje. Dlatego nadaje się tylko do instalacji o małym stosunku długości do średnicy, małym naddatku na obróbkę i wysokich wymaganiach dotyczących współosiowości. Wysokielementy do precyzyjnej obróbki.
W większości przypadków obróbka cienkich wałów odbywa się za pomocą układu mocowania składającego się z jednej górnej i jednej dociskowej. Jednakże w tej technice mocowania, jeśli końcówka jest zbyt ciasna, nie tylko wygnie trzonek, ale także zapobiegnie jego wydłużeniu podczas obracania wałka. Może to spowodować osiowe ściśnięcie wału i jego wygięcie. Powierzchnia zaciskowa może nie pokrywać się z otworem końcówki, co może spowodować wygięcie wału po jego zaciśnięciu.
W przypadku stosowania techniki mocowania jednego zacisku z jednym blatem, blat musi mieć elastyczne centrowanie. Po wygrzaniu smukłej tulei można ją dowolnie wydłużać, aby zmniejszyć jej odkształcenia zginające. Jednocześnie pomiędzy szczękami prowadzącymi do smukłej tulei wkładany jest otwarty stalowy suwak, aby zmniejszyć kontakt osiowy pomiędzy szczękami a smukłą tuleją i wyeliminować nadmierne pozycjonowanie. Rysunek 3 przedstawia instalację.
Rysunek 3: Metoda ulepszenia przy użyciu jednego zacisku i górnego zacisku
Zmniejsz siłę odkształcenia, zmniejszając długość wału.
1) Użyj podparcia pięty i ramy środkowej
Do obracania smukłego wału służy jeden zacisk i jeden wierzchołek. Aby zmniejszyć wpływ siły promieniowej na odkształcenia powodowane przez smukły wał, zastosowano tradycyjną podpórkę narzędziową i ramę środkową. Jest to odpowiednik dodania podpory. Zwiększa to sztywność i może zmniejszyć wpływ siły promieniowej na wał.
2) Smukła tuleja jest obracana za pomocą techniki mocowania osiowego
Istnieje możliwość zwiększenia sztywności i wyeliminowania wpływu siły promieniowej na obrabiany przedmiot poprzez zastosowanie podpórki narzędziowej lub ramy środkowej. Nadal nie można rozwiązać problemu siły osiowej zginającej przedmiot obrabiany. Dotyczy to szczególnie smukłego wału o stosunkowo dużej średnicy. Dzięki temu smukły wał można obracać za pomocą techniki mocowania osiowego. Zaciskanie osiowe polega na tym, że w celu obrócenia cienkiego wału jeden koniec wału mocowany jest za pomocą uchwytu, a drugi koniec za pomocą specjalnie zaprojektowanej głowicy zaciskowej. Głowica zaciskowa przykłada siłę osiową do wału. Rysunek 4 przedstawia głowicę zaciskową.
Rysunek 4 Warunki mocowania osiowego i naprężenia
Wąska tuleja podczas toczenia poddawana jest stałemu naprężeniu osiowemu. Eliminuje to problem osiowej siły skrawania wyginającej wał. Siła osiowa zmniejsza odkształcenie zginające spowodowane promieniowymi siłami skrawania. Kompensuje również wydłużenie osiowe spowodowane ciepłem skrawania. precyzja.
3) Odwróć cięcie wału, aby go obrócić
Jak pokazano na rysunku 5, metoda skrawania odwrotnego polega na tym, że narzędzie jest podawane przez wrzeciono do konika podczas toczenia cienkiego wału.
Rysunek 5 Analiza sił skrawania i obróbka metodą skrawania odwrotnego
Siła osiowa powstająca podczas obróbki napina wał, zapobiegając odkształceniom zginającym. Elastyczny konik może również kompensować wydłużenie termiczne i odkształcenie ściskające spowodowane przez przedmiot obrabiany podczas jego przemieszczania się z narzędzia na konik. Zapobiega to deformacjom.
Jak pokazano na rysunku 6, środkowa płyta ślizgowa została zmodyfikowana poprzez dodanie tylnego uchwytu narzędziowego i jednoczesne obracanie przedniego i tylnego narzędzia.
Rysunek 6 Analiza sił i obróbka dwunożowa
Narzędzie przednie montuje się pionowo, narzędzie tylne montuje się odwrotnie. Siły skrawania generowane przez oba narzędzia znoszą się podczas toczenia. Obrabiany przedmiot nie ulega odkształceniom i wibracjom, a precyzja obróbki jest bardzo wysoka. Jest to idealne rozwiązanie do masowej produkcji.
4) Technika cięcia magnetycznego do toczenia cienkiego wału
Zasada cięcia magnetycznego jest podobna do cięcia odwrotnego. Siła magnetyczna służy do rozciągania wału, zmniejszając odkształcenia podczas obróbki.
(3) Ogranicz ilość cięć
Ilość ciepła wytworzonego w procesie cięcia określi, czy wielkość cięcia będzie odpowiednia. Odkształcenie spowodowane obracaniem cienkiego wału również będzie inne.
1) Głębokość skrawania (t)
Zgodnie z założeniem, że o sztywności decyduje układ procesu, wraz ze wzrostem głębokości skrawania rośnie siła skrawania i ciepło powstające podczas toczenia. Powoduje to wzrost naprężeń i odkształceń termicznych cienkiego wału. Podczas toczenia cienkich wałów ważne jest, aby zminimalizować głębokość skrawania.
2) Ilość karmy (f).
Zwiększony posuw zwiększa siłę skrawania i grubość. Siła skrawania wzrasta, ale nie proporcjonalnie. W rezultacie zmniejsza się współczynnik odkształcenia siły dla cienkiego wału. Z punktu widzenia zwiększenia wydajności skrawania lepiej jest zwiększyć posuw niż głębokość skrawania.
3) Prędkość skrawania (v).
Korzystne jest zwiększenie prędkości skrawania w celu zmniejszenia siły. Wraz ze wzrostem prędkości skrawania i temperaturą narzędzia tnącego zmniejsza się tarcie pomiędzy narzędziem, przedmiotem obrabianym i wałem. Jeśli prędkości skrawania są zbyt wysokie, wał może łatwo wygiąć się pod wpływem sił odśrodkowych. To zrujnuje stabilność procesu. Należy zmniejszyć prędkość skrawania przedmiotów o stosunkowo dużej długości i średnicy.
(4) Wybierz rozsądny kąt dla narzędzia
Aby zmniejszyć odkształcenie zginające spowodowane toczeniem cienkiego wału, siła skrawania podczas toczenia musi być jak najmniejsza. Spośród kątów geometrycznych narzędzi największy wpływ na siłę skrawania mają kąty natarcia, natarcia i nachylenia krawędzi.
1) Kąt przedni (g)
Wielkość kąta natarcia (g) ma bezpośredni wpływ na siłę skrawania, temperaturę i moc. Siłę skrawania można znacznie zmniejszyć poprzez zwiększenie kąta natarcia. Zmniejsza to odkształcenie plastyczne, a także może zmniejszyć ilość ciętego metalu. Aby zmniejszyć siły skrawania, można zwiększyć kąt natarcia. Kąty natarcia wynoszą zazwyczaj od 13 stopni do 17 stopni.
2) Kąt natarcia (kr)
Główne ugięcie (kr), czyli największy kąt, wpływa na proporcjonalność i wielkość wszystkich trzech składowych siły skrawania. Siła promieniowa zmniejsza się wraz ze wzrostem kąta przystawienia, podczas gdy siła styczna wzrasta w zakresie od 60 stopni do 90 stopni. Proporcjonalna zależność pomiędzy trzema składowymi siły skrawania jest lepsza w zakresie 60°75°. Podczas toczenia cienkich wałów zwykle stosuje się kąt natarcia większy niż 60 stopni.
3) Nachylenie ostrza
Nachylenie ostrza (ls) wpływa na spływ wiórów i wytrzymałość wierzchołka narzędzia, a także na proporcjonalną zależność pomiędzy trzemaelementy toczoneskrawania podczas procesu toczenia. Promieniowa siła skrawania maleje wraz ze wzrostem nachylenia. Jednakże siły osiowe i styczne rosną. Proporcjonalna zależność pomiędzy trzema składowymi siły skrawania jest rozsądna, gdy nachylenie ostrza mieści się w zakresie -10°+10°. Aby wióry spływały w kierunku powierzchni wału podczas toczenia cienkiego wału, powszechnie stosuje się dodatni kąt krawędzi w zakresie od 0 stopni do +10 stopni.
Trudno jest spełnić standardy jakości smukłego wału ze względu na jego słabą sztywność. Jakość obróbki smukłego wału można zapewnić stosując zaawansowane metody obróbki i techniki mocowania, a także dobierając odpowiednie kąty i parametry narzędzia.
Misją Anebon jest rozpoznawanie doskonałych niedoskonałości produkcyjnych i zapewnienie najlepszej obsługi naszym klientom krajowym i zagranicznym w 2022 r. Najwyższej jakości tokarka CNC o wysokiej precyzji ze stali nierdzewnej Część dla przemysłu lotniczego w celu rozszerzenia naszego rynku na arenie międzynarodowej, Anebon zaopatruje głównie naszych zagranicznych klientów z najwyższej jakości maszynami, frezowanymi elementami iUsługi toczenia CNC.
Hurtownia części do maszyn w Chinach i usługi obróbki CNC, Anebon utrzymuje ducha „innowacji i spójności, pracy zespołowej, dzielenia się, szlaku, praktycznego postępu”. Jeśli dasz nam szansę, pokażemy, jaki mamy potencjał. Dzięki Twojemu wsparciu Anebon wierzy, że będziemy w stanie zbudować świetlaną przyszłość dla Ciebie i Twojej rodziny.
Czas publikacji: 28 sierpnia 2023 r