Vsi vemo, da je vitke gredi težko obdelati. Imajo slabo togost in so med struženjem izpostavljeni velikim obremenitvam in toplotnim deformacijam, zaradi česar je težko zagotoviti zahteve glede kakovosti obdelave vitkih gredi.
Danes si poglejmo, kako nemški obrtniki stružijo vitke gredi.
S sprejetjem ustreznih metod vpenjanja in naprednih metod obdelave, izbiro razumnih kotov orodja in količin rezanja itd. je mogoče zagotoviti zahteve glede kakovosti obdelave vitkih gredi.
Najpogostejše težave vitkih gredi pri obdelavi
1. Velika toplotna deformacija
Pri struženju vitkih gredi je toplotna difuzija slaba in linearna ekspanzija velika. Ko sta oba konca obdelovanca tesno stisnjena, ga je enostavno upogniti.
2. Slaba togost
Pri struženju je obdelovanec izpostavljen rezalni sili, tanek obdelovanec se povesi zaradi lastne teže, centrifugalna sila med visoko{0}}hitrostnim vrtenjem pa lahko zlahka povzroči, da se upogne in deformira.
3. Kakovost površine je težko zagotoviti
Lastna teža obdelovanca, deformacije in vibracije vplivajo na cilindričnost obdelovanca in hrapavost površine.
Kako izboljšati natančnost obdelave vitkih gredi
1. Izberite ustrezen način vpenjanja
(1) Metoda dvojnega sredinskega vpenjanja. Uporaba dvojnega sredinskega vpenjanja lahko natančno pozicionira obdelovanec in zlahka zagotovi koaksialnost. Vendar pa je togost vitke gredi, vpete s to metodo, slaba, vitka gred je podvržena velikim upogibnim deformacijam in zlahka vibrira. Zato je primeren le za obdelavo več{4}}stopenjskih delov gredi z majhnim razmerjem stranic, majhnim dodatkom za obdelavo in visokimi zahtevami glede koaksialnosti.
(2) Ena vpenjalna in ena potisna metoda vpenjanja. Pri tej metodi vpenjanja, če je sredinski pritisk pretesen, lahko poleg upogibanja vitke gredi tudi ovira toplotno razširitev vitke gredi med obračanjem, kar povzroči, da se vitka gred aksialno stisne in upogne. Poleg tega vpenjalna površina čeljusti in središčna luknja morda nista soosni, kar bo povzročilo pre-pozicijo po vpenjanju in lahko povzroči tudi ukrivljanje vitke gredi. Deformacija. Zato mora pri uporabi metode eno-objemke-enega-pritiskanja središče uporabiti elastično živo središče, tako da se lahko vitka gred po segrevanju prosto raztegne, kar zmanjša njeno upogibno deformacijo zaradi toplote; istočasno je mogoče med čeljusti in vitko gredjo vstaviti odprt žični obroč, da se zmanjša aksialna kontaktna dolžina med čeljustmi in vitko gredjo, odpravi prekomerno-pozicioniranje med namestitvijo in zmanjša upogibna deformacija.
(3) Metoda rezanja z dvojnim-orodjem. Drsnik dvojne-orodne stružnice je spremenjen za obračanje vitke gredi in dodano je zadnje držalo orodja. Sprednje in zadnje stružno orodje se uporabljata za struženje hkrati. Obe orodji za struženje sta si radialno nasproti, pri čemer je sprednje stružno orodje nameščeno v pravilnem položaju, zadnje stružno orodje pa v napačnem položaju. Radialne rezalne sile, ki jih ustvarjata obe orodji za struženje, se med struženjem med seboj izravnavajo. Obdelovanec je izpostavljen majhnim deformacijam in vibracijam, natančnost obdelave pa je visoka, kar je primerno za množično proizvodnjo.
(4) Uporabite držalo orodja in sredinski okvir. Vitko gred se obrača z metodo vpenjanja ene spone in enega vrha. Da bi zmanjšali vpliv radialne rezalne sile na upogibno deformacijo vitke gredi, se tradicionalno uporabljata držalo orodja in sredinski okvir, kar je enakovredno dodajanju podpore vitki gredi, povečanju togosti vitke gredi in učinkovitemu zmanjšanju vpliva radialne rezalne sile na vitko gred.
(5) Za obračanje vitke gredi uporabite metodo vzvratnega rezanja. Metoda vzvratnega rezanja pomeni, da se med postopkom struženja vitke gredi orodje za struženje začne podajati od vpenjalne glave vretena do zadnjega droga. Na ta način aksialna rezalna sila, ki nastane med obdelavo, povzroči vlečenje vitke gredi, s čimer se odpravi upogibna deformacija, ki jo povzroči aksialna rezalna sila. Hkrati lahko uporaba elastične konice zadnjega dela učinkovito kompenzira tlačno deformacijo in toplotni raztezek obdelovanca od orodja do zadnjega dela, s čimer se izogne upogibni deformaciji obdelovanca.
2. Izberite primeren kot orodja
Da bi zmanjšali upogibno deformacijo, ki jo povzroči vrtenje vitke gredi, mora biti rezalna sila, ki nastane med struženjem, čim manjša. Med geometrijskimi koti orodja imajo na rezalno silo največji vpliv nagibni kot, glavni kot odklona in kot naklona rezila. Orodje za struženje vitke gredi mora izpolnjevati naslednje zahteve: majhna rezalna sila, zmanjšana radialna sila, nizka temperatura rezanja, ostro rezilo, gladko odstranjevanje odrezkov in dolga življenjska doba orodja. Iz struženja jekla je znano, da ko se nagibni kot 0 poveča za 10 stopinj, se lahko radialna sila Fr zmanjša za 30 %; ko se glavni odklonski kot Kr poveča za 10 stopinj, se lahko radialna sila Fr zmanjša za več kot 10 %; ko ima kot nagiba rezila λs negativno vrednost, se zmanjša tudi radialna sila Fr.
(1) Nagibni kot (0) neposredno vpliva na rezalno silo, temperaturo rezanja in moč rezanja. Povečanje nagibnega kota lahko zmanjša plastično deformacijo kovinske plasti, ki se reže, in znatno zmanjša rezalno silo. Povečanje nagibnega kota lahko zmanjša rezalno silo. Zato je treba pri struženju vitkih gredi nagnjeni kot orodja čim bolj povečati, hkrati pa zagotoviti, da ima stružno orodje zadostno trdnost. Nagibni kot je običajno nastavljen na 0=150 stopinj. Prečna stran stružnega orodja mora biti brušena z utorom za lomilec odrezkov s širino utora za odrezke B=3.5~4 mm, br1=0.1~0,15 mm in negativnim posnetjem 01=-25 stopinj, da se zmanjša komponenta radialne sile, gladko odstranjevanje odrezkov, dobro zvijanje odrezkov in nizka temperatura rezanja. Zato lahko zmanjša in prepreči upogibno deformacijo in vibracije vitke gredi.
(2) Glavni prečni kot (Kr) Glavni prečni kot Kr stružnega orodja je glavni dejavnik, ki vpliva na radialno silo. Njegova velikost vpliva na velikost in sorazmerno razmerje treh rezalnih sil. Ko se glavni nagibni kot poveča, se radialna rezalna sila znatno zmanjša. Glavni nagibni kot je treba čim bolj povečati, ne da bi to vplivalo na moč orodja. Glavni nagnjeni kot Kr=90 stopinj (pri namestitvi orodja nastavljen na 85 stopinj ~88 stopinj), sekundarni nagnjeni kot K'r=8 stopinj ~100 stopinj in polmer loka konice orodja s=0.15~0,2 mm vodijo k zmanjšanju radialne sile.
(3) Kot naklona rezila (λs) Kot naklona vpliva na smer toka odrezkov, trdnost konice orodja in sorazmerno razmerje treh rezalnih sil med struženjem. Ko se kot naklona rezila poveča, se radialna rezalna sila znatno zmanjša, povečata pa se aksialna rezalna sila in tangencialna rezalna sila. Ko je kot naklona rezila v območju -10 stopinj ~+10 stopinj, je sorazmerno razmerje treh rezalnih sil razmeroma razumno. Pri struženju vitkih gredi se pogosto uporablja pozitiven kot naklona rezila +3 stopinj ~+10 stopinj, da se omogoči pretok odrezkov na površino, ki jo je treba obdelati.
(4) Zadnji kot je majhen 0=a01=4 stopinj ~60 stopinj, kar igra vlogo zaščite pred-tresljaji.
3. Razumen nadzor parametrov rezanja
Ne glede na to, ali so rezalni parametri izbrani razumno ali ne, bodo različni učinki na velikost rezalne sile in količino rezalne toplote, ki nastane med postopkom rezanja. Zato je tudi deformacija, ki jo povzroči vrtenje vitkih gredi, drugačna. Načelo izbire rezalnih parametrov za grobo struženje in pol-grobo struženje vitkih gredi je čim bolj zmanjšati radialno rezalno silo in rezalno toploto. Pri struženju vitkih gredi, na splošno, ko sta razmerje stranic in žilavost materiala velika, se izbere manjši parameter rezanja, to je več prehodov in manjša globina rezanja, da se zmanjšajo vibracije in poveča togost.
(1) Globina zadnjega reza (ap). Pod predpostavko, da je togost procesnega sistema določena, ko se globina rezanja poveča, se rezalna sila in rezalna toplota, ki nastaneta med struženjem, ustrezno povečata, kar povzroči povečanje napetosti in toplotne deformacije vitke gredi. Zato je treba pri struženju vitkih gredi zmanjšati globino rezanja nazaj.
(2) Hitrost podajanja (f). Povečanje hitrosti podajanja bo povečalo debelino reza in rezalno silo. Vendar se rezalna sila ne poveča premosorazmerno, zato se koeficient deformacije napetosti vitke gredi zmanjša. Z vidika izboljšanja učinkovitosti rezanja je povečanje pomika bolj koristno kot povečanje globine reza.
(3) Hitrost rezanja (v). Povečanje hitrosti rezanja je koristno za zmanjšanje rezalne sile. To je zato, ker se s povečanjem hitrosti rezanja poveča temperatura rezanja, zmanjša se trenje med orodjem in obdelovancem in zmanjša deformacija sile vitke gredi. Če pa je rezalna hitrost previsoka, se bo vitka gred zlahka upognila pod delovanjem centrifugalne sile, kar bo uničilo stabilnost rezalnega procesa, zato je treba rezalno hitrost nadzorovati v določenem območju. Pri obdelovancih z večjim razmerjem mora biti rezalna hitrost ustrezno zmanjšana.
