Dalam industri galas, gelang luar galas biasanya bahagian berdinding nipis. Secara amnya, mesin pelarik CNC menggunakan kaedah pemusatan kendiri atau pengapit chuck berbilang rahang apabila gelang luar galas pusingan keras. Memandangkan masalah ubah bentuk yang disebabkan oleh pemusatan kendiri hidraulik biasa atau pengapit chuck berbilang rahang pada cincin luar galas pusing keras, kaedah menggunakan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit cincin luar galas berdinding nipis pusingan keras adalah dicadangkan. Pada masa yang sama, memandangkan masalah fenomena tirus positif berlaku di dalam lubang dalaman cincin luar galas berdinding nipis semasa pusingan keras, yang membawa kepada kebulatan berlebihan lubang dalam, adalah dicadangkan untuk menambah baik. fenomena tirus positif dalam lubang dalam dengan menukar kedalaman pemotongan dan laluan pemotongan untuk memastikan pusingan keras galas berdinding nipis. Kebulatan lubang dalam cincin luar galas membuktikan kemungkinan menggunakan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit cincin luar galas berdinding nipis yang dipusing keras.
01
Mukadimah
Sebagai salah satu pautan paling lemah dalam pusingan keras, kaedah pengapit dan penentududukan galas sentiasa menjadi halangan yang menyekat penggunaan meluas teknologi pusingan keras dalam industri galas. Kaedah penjepit dan ketepatan penjepit secara langsung mempengaruhi ketepatan pemesinan. Untuk mencapai ketepatan pemprosesan pengisaran dalam proses pusingan keras, adalah sangat penting untuk memilih kaedah pengapit yang sesuai dan bagaimana untuk memaksimumkan ketepatan pengapit [1].
Pemusatan kendiri atau chuck berbilang rahang telah menjadi lekapan pilihan untuk operasi memusing kerana fleksibiliti yang luas, kebolehpercayaan penjepit dan ketepatan pemusatan. Untuk kaedah pengapit pemusatan kendiri atau chuck berbilang rahang, dengan menukar struktur rahang, meningkatkan ketepatan rahang, dan memperbaiki susun atur rahang, jumlah ubah bentuk pusingan keras galas boleh dihadkan dan ketepatan pengapit boleh dipertingkatkan. Ren Minjie et al. [2] menambah baik struktur cakar chuck pemusatan kendiri hidraulik pelarik CNC, yang mengurangkan ubah bentuk gelang luar pusingan keras galas dengan ketara dan menyelesaikan masalah ubah bentuk besar cincin luar yang dipegang oleh tiga cakar. Dr. Jeongmin Byun [3] dari Universiti Purdue di Amerika Syarikat menganalisis secara sistematik pengapit chuck yang mementingkan diri sendiri. Beliau bukan sahaja mengetahui faktor utama yang mempengaruhi ralat pengapit bahagian silinder pusingan keras, tetapi juga mencadangkan kaedah untuk menghapuskan kecondongan bahan kerja dan mengurangkan ralat pengapit. Kaedah untuk meningkatkan ketepatan pengapit secara beransur-ansur termasuk mengekalkan lebihan, meningkatkan ketepatan pemesinan rahang, dan meningkatkan ketepatan susunan rahang. Keputusan penyelidikan menunjukkan bahawa dengan memproses cincin galas roller silinder berdasarkan peningkatan ketepatan pengapit, ketepatan pemprosesan boleh mencapai tahap pemprosesan pengisaran, membuktikan kemungkinan "menggantikan pengisaran dengan mesin putar". Pada masa ini, terdapat beberapa kes menggunakan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit galas yang dipusing keras. Kaedah pengapit ini mempunyai kelebihan yang jelas dan boleh mengelakkan ubah bentuk galas berdinding nipis yang disebabkan oleh pengapit kuku. Walau bagaimanapun, kelemahannya masih belum jelas dan perlu disahkan oleh eksperimen. JM Zhou et al. [4] dari Universiti Lund di Sweden mendapati bahawa apabila memotong galas rolling, menggunakan chuck pemusatan kendiri untuk pengapit boleh menyebabkan ubah bentuk sehingga 20 μm, dan mengesyorkan penggunaan chuck enam rahang atau chuck elektromagnet untuk pengapit. Melalui penyelidikan eksperimen mengenai bahagian cincin 100Cr6 yang dipusing keras dengan kekerasan 60 hingga 62HRC, mereka mendapati bahawa apabila menggunakan chuck pemusatan kendiri untuk pengapit, ralat luar bulat bahagian cincin melebihi 10 μm; apabila menggunakan chuck enam cakar untuk pengapit, ralat kebulatan bahagian cincin melebihi 10 μm. Ralat luar bulat bahagian cincin adalah kira-kira 9 μm; apabila menggunakan pengapit chuck elektromagnet, ralat luar bulat bahagian cincin adalah kurang daripada 4 μm.
Walaupun chuck pemusatan kendiri atau berbilang rahang boleh meningkatkan ubah bentuk gelang luar galas berdinding nipis semasa pusingan keras dengan mengoptimumkan rahang, mereka tidak dapat menyelesaikan sepenuhnya masalah ubah bentuk pusingan keras gelang luar galas berdinding nipis. Oleh itu, menggunakan pengapit chuck magnet kekal Elektro telah menjadi kaedah terbaik untuk gelang luar galas berdinding nipis yang sukar dipusing. Artikel ini menjalankan penyelidikan eksperimen buat kali pertama menggunakan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit gelang luar galas berdinding nipis yang dipusing keras. Ia mengesahkan kebolehlaksanaan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit gelang luar galas berdinding nipis yang dipusing keras. Ia juga menganalisis lubang dalam cincin luar galas berdinding nipis yang dipusing keras. Apabila fenomena tirus positif berlaku, bulatan lubang dalam adalah di luar toleransi. Adalah dicadangkan untuk menambah baik fenomena tirus positif lubang dalam dengan menukar kedalaman pemotongan dan laluan pemotongan.
02
Pengenalan kepada chuck magnet kekal elektro
Chuck magnet kekal elektro diperbuat daripada magnet kekal dan bukannya elektromagnet, dan blok telap magnet biasanya magnet kekal. Apabila ia mula berfungsi, chuck magnet kekal elektro dihidupkan dan dimagnetkan. Apabila kekuatan magnet yang ditetapkan dicapai, kuasa diputuskan secara automatik untuk mengekalkan daya magnet. Kerana tidak ada keperluan untuk bekalan kuasa berterusan semasa proses kerja, ia tidak akan menjana haba semasa operasi berterusan, menghalang bahan kerja daripada berubah bentuk oleh haba.
Chuck elektromagnet dibuat berdasarkan prinsip kesan magnet elektrik. Daya magnet bergantung kepada arus elektrik yang berterusan. Kelemahan cawan sedutan jenis ini ialah apabila arus berhenti, ia akan melepaskan bahan kerja. Jika ini berlaku semasa kerja, ia akan menyebabkan bahagian terbang dan menyebabkan pengendali berisiko mengalami kecederaan. Pada masa yang sama, selepas chuck elektromagnet telah berjalan untuk tempoh masa, aliran arus berterusan akan menghasilkan haba, menyebabkan bahan kerja dipanaskan dan cacat, dan ketepatan pemesinan tidak dapat dijamin.
Ujian ini menggunakan chuck magnet kekal elektrik, model X61-500. Model pengawal ialah LMSDVPL2VH301, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.
gambar
a) Chuck magnet kekal-elektro b) Pengawal
Rajah 1 Chuck dan pengawal magnet kekal elektrik
Chuck magnet kekal elektro boleh menyerap dan mengapit cincin luar galas berdinding nipis melalui daya magnet. Ia tidak mempunyai daya pengapit jejari pada bahan kerja dan mengelakkan ubah bentuk pengapit. Chuck magnet kekal elektro ini mempunyai sejumlah 16 tahap daya magnet, dan daya magnet dikawal dengan melaraskan arusnya.
03
Eksperimen pada gelang luar galas berdinding nipis yang diapit oleh chuck magnet kekal elektro
3.1 Pemilihan peralatan alatan mesin
Pelarik menegak CNC T6-85H yang dibangunkan secara bebas oleh General Technology Group Shenyang Machine Tool Co., Ltd. telah dipilih untuk ujian. Bahan kerja diapit secara menegak supaya pusat graviti bahan kerja bertepatan dengan pusat graviti gelendong untuk mengelakkan ralat kebulatan yang disebabkan oleh graviti semasa pengapit mendatar dan memastikan kebulatan bahan kerja [5]. Pada masa yang sama, berat sendiri bahan kerja menjadikan sentuhan dengan permukaan datum lekapan tepat dan rapat, dengan itu memperoleh ketepatan kedudukan tinggi dan ketepatan pemprosesan yang stabil.
3.2 Pemilihan bahan kerja
Ujian pusingan keras memilih gelang luar galas penggelek silinder sebagai objek ujian. Ketebalan dinding ialah 6.5mm, iaitu galas berdinding nipis [6]. Bahannya ialah GCr15, dan kekerasan selepas pelindapkejutan ialah 60~64HRC. Muka hujung dan bulatan luar sampel adalah kedua-dua permukaan pengisaran kasar, dengan ketekalan dimensi dan kualiti permukaan yang baik. Memandangkan pengisaran kasar lubang dalam adalah tidak cekap dan terdedah kepada melecur, ujian ini hanya memusing lubang dalam dengan keras, menggunakan pusingan keras dan bukannya pengisaran kasar. Selepas pusingan keras, terdapat juga proses pengisaran halus dan proses penamat super. Bahagian ujian memerlukan saiz lubang dalam selepas pusingan keras ialah 136.82~136.86mm, bulatan lubang dalam ialah 0.011mm, silinder lubang dalam ialah {{19 }}.011mm, sepaksi antara lubang dalam dan bulatan luar ialah 0.02mm, menegak antara lubang dalam dan muka hujung ialah 0.011mm, dan lubang dalam ialah 0.011mm dalam. Nilai kekasaran permukaan lubang Ra=1μm, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.
gambar
a) Corak
gambar
b) Kosong
Rajah 2 Gelang luar galas penggelek silinder
3.3 Pelan proses
Pelan proses terdiri daripada dua alat untuk memutar keras lubang dalaman cincin luar galas roller silinder. Parameter pemotongan ialah: kelajuan putaran 250r/min, kadar suapan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi bagi alat pertama 0.08mm , dan kedalaman pemotongan satu sisi alat kedua 0.07 mm. Sisipan CBN digunakan, dan jejari hujung alat ialah 0.8mm, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
gambar
a) Bilah b) Alat
Rajah 3 bilah CBN dan alat pemotong
04
Prosedur eksperimen
Daya magnet terkadar bagi chuck magnet kekal elektro yang digunakan dalam ujian ialah 160N/cm2, dan daya penjerapan paksi pada gelang luar galas penggelek silinder ialah 2432N. Menurut prinsip permukaan sentuhan, pekali geseran antara bahan kerja dan blok kedudukan magnet bagi chuck magnet kekal elektro ialah 0.15, daya geseran ialah 364.8N, dan gabungan daya pemotongan utama dan daya pemotongan jejari. bahan kerja dalam pusingan keras adalah kira-kira 120N. Oleh itu, chuck magnet kekal elektro boleh menyesuaikan diri sepenuhnya dengan keperluan pengapit untuk pusingan keras.
Oleh kerana cincin luar galas diposisikan oleh chuck magnet pada muka hujung, tiada ukuran pemusatan pada lilitan. Sebenarnya, sangat sukar untuk memusatkan cincin luar dengan meter lilitan. Oleh itu, langkah arka dengan kedalaman 5 mm dihidupkan pada blok kedudukan magnet untuk membuat langkah itu bulat. Jurang antara arka dan cincin luar galas hendaklah sekecil mungkin. Jurang adalah kira-kira 0.01mm, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Pada masa yang sama, apabila memusing sendiri permukaan langkah, adalah perlu untuk memastikan kualiti permukaan permukaan sentuhan antara blok pengalir magnetik dan cincin luar galas adalah baik. Selepas bahagian diproses, pembongkaran magnet akan menjadi sangat cepat. Dengan mudah, ia hanya mengambil masa 5 saat untuk memuatkan dan memunggah bahagian.
gambar
Rajah 4 Gambarajah skematik pusingan keras dan pengapitan gelang luar galas penggelek silinder
Bahagian No. 1 hingga 5 dipusing dengan keras mengikut kaedah pengapit dan parameter pemotongan di atas. Selepas berpusing, bahagian telah diperiksa oleh koordinat tiga dimensi, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, dan kekasaran permukaan diperiksa oleh meter kekasaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 1, dan status bahagian selepas pusingan keras ditunjukkan dalam Rajah 7.
gambar
Rajah 5 Pengesanan tiga koordinat
gambar
Rajah 6 Pengesanan kekasaran permukaan
Jadual 1 Galas penggelek silinder (No. 1~5) keputusan pemeriksaan lubang dalam gelang luar (unit: μｍ) gambar
gambar
Rajah 7: Keadaan selepas berpusing keras
Ia boleh dilihat daripada data dalam Jadual 1 bahawa selepas gelang luar galas penggelek silinder diapit oleh chuck magnet kekal elektro dan lubang dalam dipusing keras, kebulatan lubang dalam, keserasian antara bahagian dalam. lubang dan bulatan luar, keserenjangan antara lubang dalam dan muka akhir, dan kekasaran permukaan lubang dalam Darjah semuanya dapat memenuhi keperluan lukisan, dan silinder lubang dalam kebanyakannya memenuhi keperluan, tetapi ia juga hampir dengan had toleransi yang diperlukan oleh lukisan. Sedikit pengumpulan kesilapan lain akan melebihi toleransi dan menyebabkan bahagian tersebut tidak layak. Sebabnya ialah perbezaan antara bulatan atas dan bawah lubang dalam adalah besar, menyebabkan fenomena tirus ke hadapan dalam lubang dalam.
Untuk fenomena kon positif ini, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4, sebab analisis ialah di bawah pengapit paksi chuck magnet kekal elektro, apabila ketinggian langkah arka pusing sendiri boleh menghubungi bulatan luar cincin galas, pelarik menegak bermula dari atas. Semasa proses pemusingan keras lubang dalaman cincin luar galas berdinding nipis, ketegaran gelang luar galas yang tidak mencukupi menyebabkan ubah bentuk jejari alat semasa proses pemotongan. Bahagian atas bulatan lubang dalam cincin luar galas mengalami ubah bentuk elastik disebabkan oleh daya pemotongan, dan jumlah pemotongan menjadi lebih kecil, menyebabkan kedalaman pemotongan sebenar tidak konsisten dengan kedalaman pemotongan nominal. Ubah bentuk bahagian bulat bawah lubang dalam adalah kecil disebabkan oleh permukaan bawah blok magnet, daya sedutan langkah sisi dan tekanan langkah sisi. Jumlah pemotongan adalah lebih besar daripada bahagian bulat atas lubang dalam. Lingkaran luar galas mempunyai fenomena tirus positif di lubang dalam.
Secara teorinya, fenomena tirus ini boleh dikurangkan atau dihapuskan dengan dua kaedah. Yang pertama ialah menukar kedalaman pemotongan untuk mengurangkan daya pemotongan jejarian, seperti mengurangkan kedalaman pemotongan apabila menamatkan lubang dalaman cincin luar galas berdinding nipis; yang kedua ialah menukar laluan pemotongan, seperti apabila menyelesaikan lubang dalaman cincin luar galas berdinding nipis, mengikut saiz tirus positif, gunakan tirus terbalik tertentu untuk memotong lubang dalam, supaya jumlah pemotongan daripada bulatan bawah lubang dalam Kurang daripada atau sama dengan jumlah pemotongan bulatan atas lubang dalam, mengurangkan atau menghapuskan fenomena tirus ke hadapan lubang dalam.
05
Pengesahan percubaan
5.1 Sahkan kesan perubahan kedalaman pemotongan pada fenomena tirus ke hadapan
Pelan proses terdiri daripada tiga alat untuk memutar keras lubang dalaman cincin luar galas roller silinder. Parameter pemotongan ialah: kelajuan putaran 250r/min, kadar suapan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi bagi alat pertama 0.08mm , dan kedalaman pemotongan satu sisi alat kedua 0.05 mm, kedalaman pemotongan pisau ketiga pada satu sisi ialah 0.02mm. Kaedah pengapit kekal tidak berubah, dan bahagian yang dipusing keras No. 6 hingga 10 diuji oleh pemeriksaan koordinat tiga dimensi dan meter kekasaran permukaan selepas berpusing. Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 2.
Jadual 2 Galas penggelek silinder (No. 6 hingga No. 10) hasil pemeriksaan lubang dalam gelang luar (unit: μｍ) gambar
Ia boleh dilihat daripada data dalam Jadual 2 bahawa dengan menukar kedalaman pemotongan, jumlah pemotongan kemasan berubah daripada 0.07mm kepada 0.02mm pada satu sisi. Selepas sukar memusing lubang dalaman cincin luar galas penggelek silinder, semua toleransi geometri dan kekasaran permukaan telah diuji untuk memenuhi lukisan. Memerlukan.
5.2 Sahkan kesan menukar laluan pemotongan pada fenomena tirus ke hadapan
Pelan proses terdiri daripada dua alat untuk memutar keras lubang dalaman cincin luar galas roller silinder. Parameter pemotongan ialah: kelajuan putaran 250r/min, kadar suapan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi bagi alat pertama 0.08mm, dan satu sisi kedalaman pemotongan alat kedua 0.07 mm. Menurut data dalam Jadual 1, perbezaan purata antara bulatan atas dan bawah lubang dalam galas dan lebar galas, nisbah tirus ialah 1:2.6493. Apabila memusing alat kedua, kedalaman pemotongan kekal tidak berubah, pampasan tirus dilakukan, dan laluan pemotongan adalah laluan yang sepadan dengan nisbah tirus terbalik. Kaedah pengapit kekal tidak berubah, dan bahagian yang dipusing keras No. 11 hingga 15 diuji. Selepas berpusing, bahagian diuji oleh pemeriksaan koordinat tiga dimensi dan meter kekasaran permukaan. Keputusan ujian ditunjukkan dalam Jadual 3.
Jadual 3 Galas penggelek silinder (No. 11-15) hasil pemeriksaan lubang dalam gelang luar (unit: μｍ) gambar
Dapat dilihat daripada data dalam Jadual 3 bahawa dengan menukar laluan pemotongan, nisbah tirus diperoleh berdasarkan fenomena tirus ke hadapan yang diketahui. Kedalaman pemotongan kekal tidak berubah semasa pemotongan, dan laluan pemotongan ialah laluan nisbah tirus terbalik yang sepadan. Selepas sukar memusing lubang dalam gelang luar galas penggelek silinder, Periksa bahawa semua toleransi geometri dan kekasaran permukaan memenuhi keperluan lukisan.
06
Kesimpulan
Menyasarkan masalah bahawa chuck pemusatan kendiri atau multi-jaw akan menyebabkan ubah bentuk cincin luar galas berdinding nipis apabila mengapit galas berdinding nipis yang dipusing keras, kertas ini mencadangkan penggunaan chuck magnet kekal elektro untuk mengapit bahagian luar. gelang galas berdinding nipis yang dipusing keras, dan membuktikan bahawa chuck magnet kekal elektro digunakan untuk mengapit cincin luar galas berdinding nipis yang dipusing keras Kebolehlaksanaan menggunakan chuck magnet untuk mengapit cincin luar nipis yang dipusing keras. -galas berdinding.
Untuk masalah fenomena tirus ke hadapan dalam gelang luar galas berdinding nipis berpusing keras, dua kaedah dicadangkan untuk pengoptimuman. Satu adalah untuk menukar kedalaman pemotongan, dan yang lain adalah untuk menukar laluan pemotongan. Melalui pengesahan eksperimen, didapati menukar kedalaman pemotongan adalah lebih baik daripada menukar laluan pemotongan. .
