ความก้าวหน้าในการออกแบบเพลา: การจัดการกับการบิดงอในเพลาแบบบางของรถยนต์

เพลาเรียวของรถยนต์คืออะไร?

     เพลารถทรงเรียวเป็นแบบที่ใช้ในรถยนต์และออกแบบให้มีน้ำหนักเบา เพลาทรงเรียวมักจะใช้ในยานพาหนะโดยเน้นไปที่ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและความคล่องตัว ช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของรถขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการควบคุมรถด้วย เพลาเหล่านี้มักทำจากวัสดุน้ำหนักเบาและแข็งแรง เช่น อลูมิเนียมหรือเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง เพลาเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สามารถรองรับแรงขับเคลื่อน เช่น แรงบิดที่เกิดจากเครื่องยนต์ และยังคงรักษาการออกแบบที่กะทัดรัดและคล่องตัวไว้ เพลาที่เพรียวบางมีความสำคัญต่อการส่งกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังล้อ

เหตุใดจึงโค้งงอและเสียรูปได้ง่ายเมื่อแปรรูปเพลาเรียวของรถ

เป็นเรื่องยากที่จะงอหรือเปลี่ยนรูปเพลาที่บางมาก วัสดุที่ใช้ทำเพลารถยนต์ (หรือที่เรียกว่าเพลาขับหรือเพลา) มักจะมีความแข็งแรงและทนทาน เช่น คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์หรือเหล็กกล้า วัสดุที่ใช้ถูกเลือกสรรให้มีความแข็งแรงสูง ซึ่งจำเป็นต่อการต้านทานแรงบิดและแรงที่เกิดจากระบบส่งกำลังและเครื่องยนต์ของรถยนต์

ในระหว่างการผลิต เพลาจะผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การตีขึ้นรูปและการบำบัดความร้อน เพื่อรักษาความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งไว้ วัสดุเหล่านี้พร้อมกับเทคนิคการผลิตช่วยป้องกันไม่ให้เพลางอภายใต้สภาวะปกติ อย่างไรก็ตาม แรงที่รุนแรง เช่น การชนและอุบัติเหตุอาจทำให้ส่วนใดส่วนหนึ่งของรถโค้งงอหรือผิดรูปได้ รวมถึงเพลาด้วย การซ่อมแซมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหายเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของยานพาหนะของคุณ

กระบวนการตัดเฉือน:

ชิ้นส่วนเพลาหลายชิ้นมีอัตราส่วนกว้างยาว L/d > 25 แกนเรียวแนวนอนงอได้ง่ายหรืออาจสูญเสียความมั่นคงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง แรงตัด และแรงจับยึดด้านบน ปัญหาความเค้นบนเพลาเรียวต้องลดลงเมื่อหมุนเพลา

วิธีการประมวลผล:

มีการใช้การกลึงป้อนถอยหลัง โดยมีมาตรการที่มีประสิทธิภาพหลายประการ เช่น การเลือกพารามิเตอร์รูปทรงของเครื่องมือ จำนวนการตัด อุปกรณ์ปรับความตึง และที่วางเครื่องมือบุชชิ่ง

การวิเคราะห์ปัจจัยที่ทำให้เกิดการบิดงอของการกลึงเพลาเรียว

เทคนิคการจับยึดแบบดั้งเดิมสองแบบใช้ในการกลึงเพลาเรียวในเครื่องกลึง วิธีหนึ่งใช้แคลมป์ตัวหนึ่งกับการติดตั้งด้านบนตัวหนึ่ง และอีกวิธีคือการติดตั้งด้านบนสองตัว เราจะเน้นไปที่เทคนิคการจับยึดของแคลมป์เดี่ยวและท็อปเป็นหลัก ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 วิธีจับยึดหนึ่งวิธีและวิธีจับยึดด้านบนและการวิเคราะห์แรง

สาเหตุหลักของการโก่งงอที่เกิดจากการหมุนเพลาเรียวคือ:

(1) แรงตัดทำให้เกิดการเสียรูป

แรงตัดสามารถแบ่งออกเป็นสามองค์ประกอบ: แรงตามแนวแกน PX (แรงตามแนวแกน), แรงในแนวรัศมี PY (แรงในแนวรัศมี) และแรงในแนวเส้นสัมผัส PZ เมื่อกลึงเพลาแบบบาง แรงตัดที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อการเสียรูปของการโก่งงอต่างกัน

1) อิทธิพลของแรงตัดในแนวรัศมี PY

แรงในแนวรัศมีตัดผ่านแกนเพลาในแนวตั้ง แรงตัดในแนวรัศมีทำให้เพลาเรียวในระนาบแนวนอนโค้งงอเนื่องจากมีความแข็งแกร่งต่ำ รูปภาพแสดงผลกระทบของแรงตัดต่อการดัดของเพลาทรงเรียว 1.

2) ผลกระทบของแรงตัดตามแนวแกน (PX)

แรงตามแนวแกนจะขนานกับแกนบนเพลาบางและก่อให้เกิดโมเมนต์การดัดงอในชิ้นงาน แรงตามแนวแกนไม่มีนัยสำคัญสำหรับการกลึงทั่วไปและสามารถมองข้ามได้ เนื่องจากความแข็งแกร่งไม่ดี เพลาจึงไม่มั่นคงเนื่องจากเสถียรภาพไม่ดี เพลาเรียวจะโค้งงอเมื่อมีแรงตามแนวแกนมากกว่าจำนวนที่กำหนด ดังแสดงในภาพที่ 2

รูปที่ 2: ผลกระทบของแรงตัดต่อแรงตามแนวแกน

(2) ตัดความร้อน

การเสียรูปเนื่องจากความร้อนของชิ้นงานจะเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนในการตัดที่เกิดจากการแปรรูป ระยะห่างระหว่างหัวจับ ด้านบนของสต็อกท้าย และชิ้นงานได้รับการแก้ไขเนื่องจากหัวจับได้รับการแก้ไขแล้ว สิ่งนี้จะจำกัดส่วนขยายตามแนวแกนของเพลา ซึ่งส่งผลให้เพลาโค้งงอเนื่องจากการอัดขึ้นรูปตามแนวแกน

เป็นที่ชัดเจนว่าการปรับปรุงความแม่นยำของการตัดเฉือนเพลาแบบบางนั้นเป็นปัญหาโดยพื้นฐานในการควบคุมความเค้นและการเสียรูปเนื่องจากความร้อนในระบบกระบวนการ

มาตรการเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนของเพลาเรียว

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนเพลาเรียว จำเป็นต้องใช้มาตรการที่แตกต่างกันตามเงื่อนไขการผลิต

(1) เลือกวิธีการจับยึดที่ถูกต้อง

การแคลมป์แบบกึ่งกลางคู่เป็นหนึ่งในสองวิธีการจับยึดที่แต่ก่อนใช้ในการหมุนเพลาเรียว สามารถใช้จัดตำแหน่งชิ้นงานได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันก็รับประกันความร่วมแกนร่วมด้วย วิธีการจับยึดปลอกเรียวนี้มีความแข็งแกร่งต่ำ เกิดการโก่งงอได้มาก และไวต่อการสั่นสะเทือน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการติดตั้งที่มีอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางน้อย ค่าเผื่อการตัดเฉือนเล็กน้อย และความต้องการโคแอกเชียลสูง สูงส่วนประกอบเครื่องจักรกลที่มีความแม่นยำ.

ในกรณีส่วนใหญ่ การตัดเฉือนเพลาแบบบางทำได้โดยใช้ระบบจับยึดที่ประกอบด้วยตัวจับด้านบนและตัวจับยึดตัวหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในเทคนิคการหนีบนี้ หากคุณมีปลายที่แน่นเกินไป ไม่เพียงแต่จะงอเพลาเท่านั้น แต่ยังป้องกันไม่ให้ยืดออกเมื่อหมุนเพลาอีกด้วย ซึ่งอาจทำให้เพลาถูกบีบตามแนวแกนและงอผิดรูปร่างได้ พื้นผิวการจับยึดอาจไม่อยู่ในแนวเดียวกันกับรูของปลาย ซึ่งอาจทำให้เพลางอได้หลังจากยึดจับแล้ว

เมื่อใช้เทคนิคการหนีบของแคลมป์ตัวหนึ่งกับด้านบนหนึ่งตัว ด้านบนต้องใช้ศูนย์มีชีวิตแบบยืดหยุ่น หลังจากให้ความร้อนปลอกเรียวแล้ว ก็สามารถยืดออกได้อย่างอิสระเพื่อลดการบิดเบี้ยวของการโค้งงอ ในเวลาเดียวกัน ตัวเดินทางที่เป็นเหล็กแบบเปิดจะถูกแทรกระหว่างขากรรไกรกับปลอกเรียว เพื่อลดการสัมผัสตามแนวแกนระหว่างขากรรไกรกับปลอกเรียว และกำจัดการวางตำแหน่งที่มากเกินไป รูปที่ 3 แสดงการติดตั้ง

รูปที่ 3: วิธีการปรับปรุงโดยใช้แคลมป์ตัวเดียวและแคลมป์ด้านบน

ลดแรงเสียรูปโดยการลดความยาวของเพลา

1) ใช้ที่วางส้นเท้าและโครงตรงกลาง

มีการใช้แคลมป์หนึ่งอันและด้านบนหนึ่งเพื่อหมุนเพลาเรียว เพื่อลดผลกระทบของแรงในแนวรัศมีต่อการเสียรูปที่เกิดจากเพลาเรียว จึงมีการใช้ที่วางเครื่องมือและโครงตรงกลางแบบดั้งเดิม นี่เทียบเท่ากับการเพิ่มการสนับสนุน ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งและลดผลกระทบของแรงในแนวรัศมีบนเพลาได้

2) ปลอกเรียวจะถูกหมุนโดยเทคนิคการหนีบตามแนวแกน

สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งและกำจัดผลกระทบของแรงในแนวรัศมีต่อชิ้นงานได้โดยใช้ที่วางเครื่องมือหรือโครงตรงกลาง ยังไม่สามารถแก้ปัญหาแรงตามแนวแกนที่ดัดงอชิ้นงานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเพลาเรียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างยาว เพลาเรียวจึงสามารถหมุนได้โดยใช้เทคนิคการจับยึดตามแนวแกน การแคลมป์ตามแนวแกนหมายความว่าในการกลึงเพลาแบบบาง ปลายด้านหนึ่งของเพลาจะถูกจับยึดด้วยหัวจับ และปลายอีกข้างหนึ่งด้วยหัวหนีบที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ หัวจับยึดใช้แรงตามแนวแกนกับเพลา รูปที่ 4 แสดงหัวหนีบ

รูปที่ 4 การหนีบตามแนวแกนและสภาวะความเค้น

ปลอกทรงเรียวจะต้องได้รับแรงตึงตามแนวแกนอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการกลึง ซึ่งจะช่วยขจัดปัญหาแรงตัดตามแนวแกนที่โค้งงอเพลา แรงตามแนวแกนช่วยลดการเสียรูปจากการดัดงอที่เกิดจากแรงตัดในแนวรัศมี นอกจากนี้ยังชดเชยความยาวแกนเนื่องจากความร้อนในการตัดอีกด้วย ความแม่นยำ

3) ตัดเพลากลับด้านเพื่อหมุน

ดังแสดงในรูปที่ 5 วิธีการตัดแบบย้อนกลับคือการป้อนเครื่องมือผ่านสปินเดิลไปยังส่วนท้ายในระหว่างกระบวนการหมุนเพลาแบบบาง

รูปที่ 5 การวิเคราะห์แรงตัดเฉือนและการตัดเฉือนโดยวิธีตัดย้อนกลับ

แรงตามแนวแกนที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลจะทำให้เพลาตึง ป้องกันการเสียรูปจากการโค้งงอ ส่วนท้ายแบบยืดหยุ่นยังสามารถชดเชยการยืดตัวจากความร้อนและการเสียรูปของการบีบอัดที่เกิดจากชิ้นงานในขณะที่เคลื่อนจากเครื่องมือไปยังส่วนท้าย เพื่อป้องกันการเสียรูป

ดังแสดงในรูปที่ 6 แผ่นสไลด์กลางได้รับการแก้ไขโดยการเพิ่มที่จับเครื่องมือด้านหลัง และหมุนเครื่องมือทั้งด้านหน้าและด้านหลังพร้อมกัน

รูปที่ 6 การวิเคราะห์แรงและการตัดเฉือนด้วยมีดคู่

เครื่องมือด้านหน้าได้รับการติดตั้งในแนวตั้ง ขณะที่เครื่องมือด้านหลังติดตั้งแบบถอยหลัง แรงตัดที่เกิดจากเครื่องมือทั้งสองจะหักล้างกันระหว่างการกลึง ชิ้นงานไม่บิดเบี้ยวหรือสั่นสะเทือน และความแม่นยำในการประมวลผลสูงมาก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตจำนวนมาก

4) เทคนิคการตัดแม่เหล็กเพื่อกลึงเพลาบาง

หลักการเบื้องหลังการตัดด้วยแม่เหล็กนั้นคล้ายคลึงกับการตัดแบบย้อนกลับ แรงแม่เหล็กใช้ในการยืดเพลา ลดการเสียรูประหว่างการประมวลผล

(3) จำกัดจำนวนการตัด

ปริมาณความร้อนที่เกิดจากกระบวนการตัดจะกำหนดความเหมาะสมของปริมาณการตัด การเสียรูปที่เกิดจากการหมุนเพลาบางก็จะแตกต่างกันเช่นกัน

1) ระยะกินลึก (t)

ตามสมมติฐานที่ว่าความแข็งแกร่งจะถูกกำหนดโดยระบบกระบวนการ เมื่อความลึกของการตัดเพิ่มขึ้น แรงตัดก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อกลึงก็เพิ่มขึ้นด้วย สิ่งนี้ทำให้เกิดความเครียดและการบิดเบือนความร้อนของเพลาบางเพิ่มขึ้น เมื่อทำการกลึงเพลาแบบบาง สิ่งสำคัญคือต้องลดระยะกินลึกให้เหลือน้อยที่สุด

2) ปริมาณการให้อาหาร (f)

อัตราป้อนที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มแรงตัดและความหนา แรงตัดเพิ่มขึ้นแต่ไม่ได้สัดส่วน ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนรูปแรงสำหรับเพลาแบบบางลดลง ในแง่ของการเพิ่มประสิทธิภาพการตัด ควรเพิ่มอัตราการป้อนดีกว่าการเพิ่มความลึกของการตัด

3) ความเร็วตัด (v)

การเพิ่มความเร็วตัดเพื่อลดแรงจะเป็นประโยชน์ เมื่อความเร็วตัดเพิ่มอุณหภูมิของเครื่องมือตัด แรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือ ชิ้นงาน และเพลาจะลดลง หากความเร็วในการตัดสูงเกินไป เพลาอาจโค้งงอได้ง่ายเนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ สิ่งนี้จะทำลายความเสถียรของกระบวนการ ควรลดความเร็วตัดของชิ้นงานที่มีความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างมาก

(4) เลือกมุมที่เหมาะสมสำหรับเครื่องมือ

เพื่อลดการเสียรูปจากการโค้งงอที่เกิดจากการกลึงเพลาแบบบาง แรงตัดระหว่างการกลึงจะต้องต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มุมเอียงของคราด มุมนำ และคมตัดมีอิทธิพลมากที่สุดต่อแรงตัดในมุมเรขาคณิตของเครื่องมือ

1) มุมหน้า (ก.)

ขนาดของมุมคาย (g) ส่งผลโดยตรงต่อแรงตัด อุณหภูมิ และกำลัง แรงตัดสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการเพิ่มมุมคาย ซึ่งช่วยลดการเสียรูปของพลาสติกและยังสามารถลดปริมาณโลหะที่ถูกตัดได้อีกด้วย เพื่อลดแรงตัด คุณสามารถเพิ่มมุมคายได้ มุมคายโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 13 องศาถึง 17 องศา

2) มุมนำ (kr)

การโก่งตัวหลัก (kr) ซึ่งเป็นมุมที่ใหญ่ที่สุด ส่งผลต่อสัดส่วนและขนาดของแรงตัดทั้งสามองค์ประกอบ แรงในแนวรัศมีจะลดลงเมื่อมุมเข้างานเพิ่มขึ้น ในขณะที่แรงในแนวดิ่งจะเพิ่มขึ้นระหว่าง 60 องศาถึง 90 องศา ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างแรงตัดทั้งสามองค์ประกอบจะดีกว่าในช่วง 60deg75deg โดยปกติจะใช้มุมนำที่มากกว่า 60 องศาเมื่อทำการกลึงเพลาแบบบาง

3) ความเอียงของใบมีด

ความเอียงของใบมีด (ls) ส่งผลต่อการไหลของเศษและความแข็งแรงของปลายเครื่องมือ รวมถึงความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างทั้งสามเปลี่ยนส่วนประกอบของการตัดระหว่างกระบวนการกลึง แรงตัดในแนวรัศมีจะลดลงเมื่อความเอียงเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม แรงตามแนวแกนและแนวสัมผัสจะเพิ่มขึ้น ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างแรงตัดทั้งสามองค์ประกอบมีความสมเหตุสมผลเมื่อความเอียงของใบมีดอยู่ในช่วง -10deg+10deg เพื่อให้เศษไหลไปทางพื้นผิวของเพลาเมื่อหมุนเพลาบาง ๆ เป็นเรื่องปกติที่จะใช้มุมขอบบวกระหว่าง 0deg ถึง +10deg

เป็นเรื่องยากที่จะเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพของเพลาเรียวเนื่องจากความแข็งแกร่งไม่ดี คุณสามารถมั่นใจในคุณภาพการประมวลผลของเพลาเรียวได้โดยใช้วิธีการประมวลผลขั้นสูงและเทคนิคการจับยึด ตลอดจนการเลือกมุมเครื่องมือและพารามิเตอร์ที่เหมาะสม

 ภารกิจของ Anebon คือการตระหนักถึงความไม่สมบูรณ์ในการผลิตที่ยอดเยี่ยมและให้บริการที่ดีที่สุดแก่ลูกค้าในประเทศและต่างประเทศของเราอย่างสมบูรณ์สำหรับปี 2022 ชิ้นส่วนเครื่องกลึง CNC สแตนเลสอลูมิเนียมความแม่นยำสูงคุณภาพสูงสำหรับการบินและอวกาศเพื่อขยายตลาดของเราในระดับสากล Anebon จัดหาลูกค้าในต่างประเทศเป็นหลัก ด้วยเครื่องจักรคุณภาพสูง ชิ้นงาน และบริการกลึง CNC.

จีนขายส่งชิ้นส่วนเครื่องจักรของจีนและบริการเครื่องจักรกลซีเอ็นซี Anebon รักษาจิตวิญญาณของ "นวัตกรรมและการทำงานร่วมกัน การทำงานเป็นทีม การแบ่งปัน เส้นทาง ความก้าวหน้าในทางปฏิบัติ" หากคุณให้โอกาสเรา เราจะแสดงศักยภาพของเรา ด้วยการสนับสนุนของคุณ Anebon เชื่อว่าเราจะสามารถสร้างอนาคตที่สดใสสำหรับคุณและครอบครัวของคุณได้