Mechanikos inžinerijoje velenai yra vieni iš svarbiausių energijos perdavimo komponentų, randamų praktiškai kiekvienoje besisukančioje mašinoje. Nors iš esmės atrodo paprasti, gamybiniai velenai retai kada yra vienodo skersmens cilindrai. Jie yra tiksliai sukonstruoti su keliomis skersmens zonomis, kurių kiekviena atlieka skirtingą mechaninę funkciją: guolių tvirtinimą, krumpliaračių tvirtinimą, sandariklių išdėstymą arba gretimų komponentų tarpo užtikrinimą. Šis geometrinis sudėtingumas nėra atsitiktinis; tai tiesioginis atsakas į funkcinius reikalavimus, keliamus besisukantiems mazgams realiomis eksploatavimo sąlygomis.
Pakopinis tekinimas CNC apdirbime
CNC laiptuotas tekinimas yra pagrindinis apdirbimo metodas, naudojamas šioms daugiaskersėms formoms gaminti su šiuolaikinės inžinerijos reikalaujamu tikslumu ir pakartojamumu. Valdomai, nuosekliai šalinant medžiagą išilgai ruošinio ašies, procesas sukuria tikslius skersmens perėjimus, pečių paviršius ir paviršiaus apdailą, atitinkančią griežtus matmenų tolerancijos nuokrypius. Velenų konstrukcijoms tampant vis sudėtingesnėms ir gamybos apimtims didėjant, galimybė nuosekliai apdirbti laiptuotus profilius vienu nustatymu pavertė CNC laiptuotą tekinimą nepakeičiama operacija tiksliosios velenų gamybos srityje.
Daugiaskersmens veleno geometrijos supratimas
Laiptuotas velenas apibrėžiamas koncentrinių cilindrinių sekcijų serija, kurių kiekviena apdirbama iki tam tikro skersmens, ilgio ir paviršiaus būklės. Skirtingai nuo paprasto veleno, kuriame per visą ilgį eina vienas skersmuo, laiptuotas velenas paskirsto mechanines funkcijas atskirose zonose. Šių zonų geometrijos supratimas yra būtina sąlyga tiek projektuojant, tiek apdirbant, nes kiekvienas matmenų elementas atlieka konkrečią inžinerinę paskirtį.
Kas apibrėžia laiptuotą veleną
Laiptuotas velenas susideda iš dviejų ar daugiau skirtingo skersmens bendraašių cilindrinių segmentų, sujungtų skersiniais paviršiais, vadinamais pečiais. Kiekvieno laiptelio skersmuo nustatomas pagal komponentą, su kuriuo jis sąveikauja – riedėjimo guolis, krumpliaračio kiaurymė, jungiamoji stebulė ar sandariklio korpusas. Kiekvieno laiptelio ilgį lemia ašinė erdvė, kurią užima jungiamasis komponentas. Kartu šie matmenys apibrėžia veleno funkcinį apvalkalą ir tiesiogiai valdo apdirbimo seką.
Kiekvieno skersmens sekcijos funkcinis vaidmuo
Kiekviena laiptuoto veleno skersmens zona skirta atlikti konkretų vaidmenį mazge. Įprastos funkcinės sekcijos apima:
- Guolių lizdai: Apdirbti pagal griežto tolerancijos lygio jungtis (paprastai h6 arba k5 ISO sistemoje), kad būtų užtikrintas tinkamas apkrovos perdavimas ir išvengta trinties. Net kelių mikronų nuokrypis šioje zonoje gali gerokai pabloginti guolio tarnavimo laiką.
- Krumpliaračių arba skriemulių tvirtinimo zonos: Reikalingi tikslūs skersmenys kartu su grioveliais arba grioveliais, kad sukimo momentas būtų perduodamas neslystant ar nesukeliant korozijos.
- Sandarūs bėgimo paviršiai: Reikalingas puikus paviršiaus apdirbimas, paprastai Ra nuo 0.4 iki 0.8 mikrometro, kad būtų išvengta nuotėkio ir sumažintas sandariklių susidėvėjimas.
- Išvalymo sekcijos: Sąmoningai sumažinti skersmenys, kad komponentai surinkimo metu galėtų slysti ant veleno be trukdžių.
Šis zoninis diferenciavimas reiškia, kad vienam velenui gali reikėti keturių ar penkių skirtingų skersmens tolerancijų, kurių kiekviena priklauso nuo skirtingos tinkamumo klasės, priklausomai nuo funkcijos. [1]
CNC pakopinio tekinimo pagrindai
CNC pakopinis tekinimas yra pagrindinė tekinimo operacija, naudojama laiptuoto veleno segmentuoto skersmens profiliui gaminti. Nors pakopinių skersmenų tekinimo koncepcija atsirado anksčiau nei CNC technologija, kompiuteriu valdomų įrankių trajektorijų atsiradimas pavertė tai, kas kadaise buvo labai įgūdžių reikalaujanti rankinė operacija, pasikartojančiu, programuojamu procesu, galinčiu išlaikyti mikronų diapazono tolerancijas. Suprasti operacijos mechaniką yra būtina visiems, dalyvaujantiems velenų projektavime, procesų planavime ar CNC programavime.
Pagrindinis operacijos apibrėžimas
Pakopinis tekinimas – tai tekinimo operacija, kurios metu pjovimo įrankis pašalina medžiagą iš cilindrinio ruošinio skirtingose ašinėse padėtyse ir radialiniuose gyliuose, kad būtų sukurta koncentrinių pakopų serija. Kiekvienas žingsnis atitinka tikslinį skersmenį, o perėjimai tarp pakopų sudaro peties paviršius. Operacija atliekama CNC tekinimo staklėmis, kur įrankis seka užprogramuotą trajektoriją išilgai Z ašies (ašinės) ir X ašies (radialinės), kad nuosekliai sugeneruotų kiekvieną skersmenį ir su juo susijusį peties paviršių.
Medžiagos šalinimas išilgai Z ašies segmentuotais etapais
Pakopinio tekinimo metu medžiagos šalinimas yra suskirstytas į ašinius segmentus. Užuot apdirbus visą veleno ilgį vienu judesiu, procesas padalija ruošinį į zonas, atitinkančias kiekvieną pakopinį skersmenį. Kiekvienoje zonoje įrankis atlieka nuoseklius radialinius pjūvius, kad sumažintų skersmenį nuo ruošinio dydžio iki tikslinio matmens. Šis segmentuotas metodas leidžia programuotojui priskirti skirtingus pjovimo parametrus, tokius kaip padavimo greitis, pjovimo gylis ir veleno greitis, kiekvienai zonai, atsižvelgiant į jos skersmenį, ilgį ir reikiamą paviršiaus apdailą. Pavyzdžiui, ilgam guolio lizdui ant reduktoriaus veleno gali prireikti kelių grubaus apdirbimo judesių, po kurių sektų specialus apdailos judesys, o trumpam grioveliui reikia tik vieno pjūvio. [2]
Skersmenų perėjimų ir pečių paviršių formavimas
Kiekvieno skersmens perėjimo metu suformuotas peties paviršius yra ne tik laiptelio tekinimo proceso šalutinis produktas. Tai tikslus paviršius, kuris turi atitikti konkrečius stačiakampio formos ir padėties tolerancijas. Kai pjovimo įrankis užbaigia cilindrinį praėjimą tam tikru skersmeniu ir pasiekia užprogramuotą Z ašies peties padėtį, jis radialiai pereina, kad pradėtų pjauti kitą etapą. Gautas statmenas paviršius turi būti:
- Kvadratas veleno ašiai, siekiant užtikrinti, kad ašinės apkrovos veikiami komponentai tinkamai įsitvirtintų nesukeldami momentinių apkrovų.
- Tiksliai išdėstytas Z ašyje kad būtų išlaikytas tinkamas atstumas tarp komponentų, tokių kaip guoliai ir tvirtinimo žiedai.
- Be šerpetojančių drožlių ar įrankių žymių, kad surinkimo metu būtų išvengta trukdžių sujungiamiems komponentams.
Pjovimo įdėklo geometrija, ypač jo nosies spindulys ir įžangos kampas, tiesiogiai veikia peties paviršiaus kokybę. Mažesnis nosies spindulys pagerina peties apibrėžimą, tačiau sumažina įdėklo stiprumą, todėl reikia subalansuoti pjovimo medžiagą ir sąlygas.
Kaip CNC programavimas kontroliuoja žingsnis po žingsnio geometrijos kūrimą
CNC programavimas yra mechanizmas, kuris veleno brėžinį paverčia mašinos judesiu. Atliekant laiptinį tekinimą, tai paprastai apima:
- Absoliutus koordinačių padėties nustatymas, kur kiekviena peties Z padėtis ir laiptelio skersmuo apibrėžiami kaip fiksuota koordinatė, o ne kaip prieauginis poslinkis, sumažina padėties paklaidų kaupimąsi keliuose laipteliuose.
- Užprogramuoti grubaus apdirbimo ciklai, pvz., G71 FANUC pagrindu veikiančiuose valdikliuose, automatizuoja daugiapakopį medžiagos šalinimą iki apibrėžto profilio, leisdami programuotojui viename bloke nurodyti pjovimo gylį, padavimo greitį ir apdailos užlaidą.
- Apdailos ciklai, pvz., G70, kurie seka grubaus apdirbimo ciklą ir atlieka vieną švarų praėjimą išilgai užprogramuoto profilio, kad būtų pasiekti galutiniai matmenys ir paviršiaus apdaila.
- Veleno greičio valdymas su pastoviu paviršiaus greičiu (CSS), kuris reguliuoja apsukų skaičių įrankiui judant skirtingais skersmenimis, kad būtų išlaikytas pastovus pjovimo greitis ir pagerintas paviršiaus apdailos vienodumas visuose žingsniuose.
Šis programinio valdymo lygis skiria CNC pakopinį tekinimą nuo įprasto rankinio tekinimo ir yra pagrindinė priežastis, kodėl jis dominuoja tiksliųjų velenų gamyboje šiuolaikinėje gamybos aplinkoje.
Tipinis pakopinio tekinimo darbo eiga CNC apdirbime
Pakopinio tekinimo procesas vyksta pagal struktūrizuotą seką nuo neapdoroto ruošinio iki galutinio veleno. Kiekvienas darbo eigos etapas remiasi ankstesniu, o anksti padarytos klaidos, nesvarbu, ar tai būtų derinimas, grubus apdirbimas, ar peties formavimas, persiduoda iki galutinės detalės. Todėl disciplinuotas požiūris į kiekvieną etapą nėra nebūtinas; tai yra pagrindinis reikalavimas norint pagaminti velenus, kurie nuosekliai atitinka matmenų ir funkcines specifikacijas.
Ruošinio nustatymas ir išlygiavimas
Tinkamas ruošinio nustatymas yra pats svarbiausias veiksnys siekiant koncentriškumo visuose skersmens žingsniuose. Jei velenas nuo pat pradžių nesisuka aplink savo tikrąją geometrinę ašį, joks tikslus programavimas nekompensuos susidariusio riedėjimo.
Griebtuvų metodai ir tarpcentrinis išdėstymas:
- Trijų žandikaulių griebtuvo tvirtinimas yra įprastas trumpesniems velenams ir gamybos aplinkoms, kur ciklo laikas yra prioritetas. Tačiau griebtuvo žandikaulių susidėvėjimas ir ruošinio paviršiaus būklė gali sukelti kelių mikronų riedėjimo paklaidas, kurias reikia patikrinti ir ištaisyti prieš pradedant pjauti.
- Keturių žandikaulių nepriklausomas griebtuvas leidžia tiksliai centruoti ruošinį reguliuojant žandikaulius, todėl tai yra pageidautina, kai nustatymo etape reikalingas didesnis koncentriškumas.
- Tarp centrų išdėstymas yra pageidaujamas metodas ilgesniems velenams ir didelio tikslumo reikmėms. Ruošinys abiejuose galuose yra paremtas centrinėmis skylėmis, užtikrinant, kad visi skersmenys būtų apdirbami aplink bendrą ašį. Šis metodas yra standartinė praktika automobilių ir aviacijos bei kosmoso velenų gamyboje, kur koncentriškumo tolerancijos dažnai nurodomos 0.01 mm arba mažesnės.
Ilgų velenų atraminės sistemos:
Siauriems velenams, kurių ilgio ir skersmens santykis viršija 10:1, būtina papildoma atrama, kad būtų išvengta deformacijos veikiant pjovimo jėgoms.
- Uodegos atrama Naudojamas tarpcentriniams nustatymams ir užtikrina standų ašinį atramą laisvajame ruošinio gale.
- Tvirtos atramos yra fiksuotos atramos, kurios prisitvirtina prie staklių pagrindo ir liečiasi su velenu tarpiniame taške per visą jo ilgį, sumažindamos vidurio tarpatramio įlinkimą atliekant sunkius grubaus apdirbimo darbus.
- Sekite poilsius yra sumontuoti ant vežimėlio ir juda kartu su pjovimo įrankiu, suteikdami atramą tiesiai už pjovimo zonos, o tai ypač efektyvu atliekant plonų velenų apdailą. [3]
Grubus apdirbimo etapas
Grubaus apdirbimo etapo tikslas – kuo efektyviau pašalinti didžiąją dalį perteklinės medžiagos, paliekant vienodą ruošinio užlaidą apdailos einant. Tikslumas šiame etape yra antraeilis dalykas, palyginti su medžiagos pašalinimo greičiu, tačiau matmenų kontrolė vis tiek turi būti išlaikyta nustatytame diapazone, siekiant apsaugoti apdailos įrankius ir išvengti detalės brokavimo.
Svarbiausi grubaus apdirbimo aspektai:
- Pjovimo gylio pasirinkimasGrubiam apdirbimui paprastai naudojamas pjovimo gylis nuo 2 mm iki 6 mm, priklausomai nuo medžiagos, staklių standumo ir ruošinio skersmens. Per didelis pjovimo gylis padidina pjovimo jėgas, o tai gali sukelti deformaciją ir vibraciją, ypač ilgesniuose velenuose.
- Atsargų nuolaidaPo grubaus apdirbimo paprastai paliekamas pastovus 0.3–0.5 mm skersmens apdailos užlaidos dydis. Nenuoseklus užlaidos dydis lemia kintamas pjovimo apkrovas apdailos metu, o tai pablogina paviršiaus apdailą ir matmenų tikslumą.
- Pjovimo sekaGrubus apdirbimas paprastai atliekamas nuo didžiausio skersmens žingsnio link mažiausio, dirbant išilgai veleno etapais. Šis metodas pjovimo proceso metu kuo ilgiau išlaiko maksimalų ruošinio skerspjūvį ir standumą.
- Lustų valdymasGrubiai apdirbant kalųjį plieną, pvz., mažaanglį plieną, susidarantys nuolatiniai drožlės gali apsivynioti aplink ruošinį arba įrankį ir pažeisti paviršių. Atitinkamai reikėtų pasirinkti užprogramuotas drožlių laužymo strategijas arba tinkamą įdėklo drožlių laužiklio geometriją. [4]
Pečių formavimas ir perėjimo pjovimas
Peties formavimas yra viena iš matmenų požiūriu svarbiausių operacijų laiptelio tekinimo darbo eigoje. Peties paviršius apibrėžia kiekvieno ant veleno sumontuoto komponento ašinę padėtį, o šiame etape padarytos klaidos tiesiogiai veikia surinkimo tinkamumą ir funkciją.
- Ašinių atskaitos paviršių kūrimasKiekvienas petys užprogramuojamas pagal konkrečią Z ašies koordinatę, gautą iš veleno brėžinio. Pjovimo įrankis radialiniu būdu įstumiamas į ruošinį toje koordinatėje, kad sukurtų skersinį paviršių. Siekiant išvengti padėties paklaidų kaupimosi keliuose pečiuose, naudojamas absoliutus, o ne prieauginis padėties nustatymas.
- Užtikrinant stačiakampįPeties paviršius turi būti statmenas veleno ašiai nurodyto tolerancijos ribose. Tam reikia, kad skersinė slydimo ašis (X ašis) sklandžiai judėtų 90 laipsnių kampu veleno ašies atžvilgiu, o tai priklauso nuo staklių geometrijos ir reguliaraus kalibravimo.
- Streso koncentracijos zonų valdymasKiekvieno peties šaknyje aštrus vidinis kampas veiktų kaip įtempių koncentratorius lenkimo ir nuovargio apkrovos metu. Dėl šios priežasties veleno brėžiniuose paprastai nurodomas užapvalinimo spindulys kiekvieno peties perėjimo vietoje. Teisingas šios užapvalinimo apdirbimas, naudojant spindulio formos įdėklą arba užprogramuotą lanko trajektoriją, yra būtinas norint atitikti veleno nuovargio laiko reikalavimus. Tyrimai rodo, kad net nedidelis užapvalinimo spindulio padidėjimas ties pečiu gali žymiai sumažinti įtempių koncentracijos koeficientą, pagerindamas atsparumą nuovargiui ciklinės apkrovos metu.
Apdailos apdirbimo etapas
Apdailos etape velenas pasiekia galutinius matmenis ir paviršiaus kokybę. Šiame etape medžiagos pašalinimas yra minimalus, paprastai nuo 0.15 mm iki 0.25 mm iš kiekvienos pusės, o dėmesys sutelkiamas į tikslumą ir paviršiaus būklę.
- Galutinių skersmens tolerancijų pasiekimasApdailos etapai programuojami su mažu pastūmos greičiu (paprastai nuo 0.05 iki 0.15 mm/aps.) ir dideliu pjovimo greičiu, siekiant gauti lygius ir tikslius paviršius. Matavimas tarp eigų proceso metu leidžia operatoriui patikrinti skersmenį ir pakoreguoti įrankio poslinkius, jei matmuo dėl įrankio susidėvėjimo nukrypsta nuo tolerancijos ribų.
- Paviršiaus apdailos optimizavimasTeorinis ištekinto paviršiaus šiurkštumas yra tiesiogiai susijęs su pastūmos greičiu ir pjovimo viršūnės spinduliu. Pastūmos greičio sumažinimas arba pjovimo viršūnės spindulio padidinimas pagerina paviršiaus apdailą, o šis ryšys yra gerai žinomas pjovimo teorijoje. Guolių lizdų ir sandarinimo paviršių Ra vertės turi būti patikrintos pagal brėžinio reikalavimus, prieš priimant detalę.
- Galutiniai įrankių praėjimai tiksliems paviršiamsKritinių skersmenų zonose, tokiose kaip guolių lizdai, įprasta atlikti spyruoklinį praėjimą – pakartoti galutinio apdailos kelią be papildomo pastūmos, kad būtų pašalintas bet koks liekamasis elastinis įrankio ir ruošinio sistemos įlinkis ir pasiektas kuo tikslesnis skersmuo.
Veleno pakopinio tekinimo įrankių strategijos
Įrankio pasirinkimas laiptiniame tekinimo staklėje nėra vien tik įdėklo pasirinkimas ir pjovimo pradžia. Kiekvienas įrankio pasirinkimas – nuo įdėklo geometrijos iki įrankio nosies spindulio ir įrankio laikiklio orientacijos – turi tiesioginės įtakos matmenų tikslumui, paviršiaus apdailai, įrankio tarnavimo laikui ir ciklo laikui. Ypač atliekant laiptinį veleno tekinimą, įrankiai turi būti tinkami tiek cilindriniams, tiek pečių paviršiams formuoti, dažnai vienoje trajektorijoje, o tai kelia unikalius reikalavimus įdėklo geometrijai ir įrankio standumui.
Grubios apdirbimo priemonės sunkioms medžiagoms šalinti
Grubiojo apdirbimo įrankiai pirmiausia parenkami dėl jų gebėjimo efektyviai pašalinti didelius medžiagos kiekius, atlaikant dideles pjovimo jėgas. Pagrindinės charakteristikos:
- Įdėkite formąTrigoninės (W formos) ir kvadratinės įdėklai dažniausiai naudojami grubiam apdirbimui dėl didelio įtrauktojo kampo, kuris užtikrina didelį briaunos stiprumą ir atsparumą skilimui atliekant pertraukiamą ar stiprų pjūvimą.
- Švino kampasTeigiamas įžanginis kampas (įžanginis kampas didesnis nei 90 laipsnių) nukreipia pjovimo jėgas į veleną ir griebtuvą, o ne radialiai į ruošinį, todėl sumažėja deformacija apdirbant ilgus velenus.
- Įdėkite pažymįPlieniniams velenams grubaus apdirbimo darbams standartiškai naudojamos dengtos karbido rūšys su TiCN arba Al2O3 dangomis. Šios dangos užtikrina šiluminį atsparumą ir sumažina kraterio dilimą esant aukštai pjovimo temperatūrai, susidarančiai agresyviai šalinant medžiagą.
- Drožlių laužtuvo geometrijaGrubaus apdirbimo įdėkluose turėtų būti tvirtas drožlių laužtuvas, kad būtų galima kontroliuoti drožlės formą ir neleisti ilgoms, ištisinėms drožlėms apsivynioti aplink ruošinį ar pažeisti apdirbto paviršiaus.
Pavyzdžiui, grubiai apdirbant vidutinio anglies plieno (pvz., AISI 1045) veleną nuo 80 mm strypo iki 45 mm guolio lizdo, tipiškos pradinės sąlygos yra trigoninis įdėklas su TiCN dengta karbido klase, pjovimo greitis – 200–250 m/min., o pastūma – 0.3 mm/aps. [5]
Apdailos įdėklai matmenų tikslumui
Apdailos įdėklai veikia iš esmės kitokiomis sąlygomis nei grubaus apdirbimo įrankiai. Prioritetas keičiasi nuo medžiagos šalinimo greičio iki paviršiaus vientisumo ir matmenų kontrolės.
Žingsninis posūkis inžinieriams ir operatoriams
- Įdėkite formąApdailai tinkamesni deimanto formos (55° arba 35° kampu) ir trigoniniai įdėklai. Jų aštri geometrija leidžia aiškiai apibrėžti pečius ir gauti gerą paviršiaus apdailą esant mažam pastūmos greičiui.
- Nosies spindulio pasirinkimasNosies spindulys tiesiogiai veikia tiek paviršiaus šiurkštumą, tiek pjovimo jėgą. Didesnis nosies spindulys (0.8 mm arba 1.2 mm) užtikrina geresnę teorinę paviršiaus apdailą esant tam tikram pastūmos greičiui, tačiau sukuria didesnes radialines pjovimo jėgas, kurios gali sukelti deformaciją siauruose velenuose. Mažesnis nosies spindulys (0.4 mm) sumažina radialinę jėgą, tačiau norint pasiekti tą pačią paviršiaus kokybę, reikia mažesnio pastūmos greičio. Tinkamo nosies spindulio pasirinkimas reikalauja subalansuoti šiuos konkuruojančius veiksnius su veleno geometrija.
- Įdėkite pažymįApdailos rūšys paprastai yra smulkiagrūdės nepadengtos kietojo lydinio arba PVD danga dengtos rūšys su aštriomis pjovimo briaunomis. Šios rūšys teikia pirmenybę briaunų aštrumui ir matmenų pastovumui, o ne atsparumui dilimui, nes apdailos pjūviai sukuria mažesnes šilumines apkrovas nei grubus apdirbimas.
- Valytuvų įdėklaiTais atvejais, kai reikalingas ir geras paviršiaus apdirbimas, ir priimtinas pastūmos greitis, valytuvo įdėkluose yra antrinis plokščiasis paviršius pjovimo briaunoje, kuris poliruoja apdirbtą paviršių. Jie ypač naudingi guolio lizdo ir sandariklio paviršiaus zonose, kur griežti Ra reikalavimai. [6]
Peties ir apdailos įrankių aspektai
Norint sukurti švarų, stačiakampį peties kraštą laiptuoto tekinimo metu, reikia skirti ypatingą dėmesį įrankio geometrijai ir priartėjimo kampui.
- 93 laipsnių įėjimo kampo įrankiaiTai yra dažiausias pasirinkimas pakopiniam tekinimui, nes 93 laipsnių įlinkio kampas leidžia įrankiui vienu ėjimu pjauti ir cilindrinį, ir peties paviršių be perstatymo. Nedidelis teigiamas įlinkio kampas taip pat padeda nukreipti drožlių srautą nuo apdirbamo paviršiaus.
- Neutrali arba neigiama grėblio geometrijaPeties šlifavimui neutralaus kampo įdėklas sumažina įrankio polinkį įsmigti į peties paviršių, todėl paviršius yra plokštesnis ir tikslesnis.
- Nupjovimas ties pečių šaknimisKai kuriuose projektuose prieš apdailą peties šaknyje išfrezuojamas nedidelis įpjovimo griovelis. Tai užtikrina, kad jungiamasis komponentas visiškai priglustų prie peties paviršiaus, netrukdydamas nedideliam kampo užapvalinimui, kuris gali atsirasti dėl įdėklo nosies spindulio. Tai yra standartinė guolio lizdo apdirbimo praktika.
Įdėklo geometrija, nosies spindulys ir įrankio stiprumas
Įdėklo geometrijos ir apdirbimo rezultato ryšį atliekant pakopinį tekinimą galima apibendrinti trimis pagrindiniais parametrais:
- Įtrauktas kampas lemia įdėklo stiprumą. 80 laipsnių deimantinis įdėklas yra stipresnis nei 35 laipsnių deimantinis įdėklas, todėl jis labiau tinka pertraukiamiesiems pjūviams ir sunkiems praėjimams. Tačiau apdirbant siaurus peties kampus arba siaurus laiptelius, būtina aštresnė 35 laipsnių įdėklo geometrija.
- Klirenso kampas turi įtakos įdėklo polinkiui trintis į apdirbamą paviršių. Teigiami išsklandos kampai sumažina trintį ir pagerina paviršiaus apdailą, tačiau susilpnina pjovimo briauną. Neigiamas išsklandos kampas padidina briaunos stiprumą, tačiau reikalauja didesnių pjovimo jėgų.
- Nosies spindulys kontroliuoja perėjimą tarp cilindrinio paviršiaus ir peties paviršiaus. Per didelis nosies spindulys paliks medžiagos peties kampe, todėl reikės papildomo apdirbimo. Nosies spindulys visada turi būti mažesnis už detalės brėžinyje peties šaknyje nurodytą užapvalinimo spindulį, kitaip užprogramuotas užapvalinimas bus per mažas.
Gerai suplanuoto laiptelio tekinimo proceso požymis yra įdėklo geometrijos pritaikymas konkretiems kiekvienos veleno zonos reikalavimams, o ne vieno įdėklo naudojimas visai operacijai.
Išvada
CNC pakopinis tekinimas yra pagrindinis daugiaskersmenų velenų, atitinkančių šiuolaikinių rotacinių mašinų geometrinius ir funkcinius reikalavimus, gamybos procesas. Nuo pradinio pakopinio veleno geometrijos supratimo iki ruošinio nustatymo, grubaus apdirbimo, peties formavimo, apdailos ir įrankių strategijos, kiekvieną proceso etapą valdo aiški inžinerinė logika. Kiekvienos skersmens zonos tikslumas, kiekvieno peties paviršiaus stačiakampiškumas ir kiekvienos funkcinės dalies paviršiaus būklė nėra nepriklausomi klausimai; tai yra tarpusavyje susiję gerai suplanuoto ir nuosekliai vykdomo apdirbimo proceso rezultatai.
Kadangi velenų konstrukcijos tampa vis sudėtingesnės, o tolerancijos reikalavimai griežtėja įvairiose pramonės šakose, čia aptarti pagrindiniai principai išlieka pagrindu, ant kurio kuriamas pažangus procesų planavimas. Tinkamas geometrijos supratimas, drausminga darbo eigos seka ir pagrįstas įrankių parinkimas skiria veleną, kuris tik primena brėžinį, nuo veleno, kuris patikimai veikia eksploatacijos metu. Šių pagrindinių principų įvaldymas nėra atspirties taškas, nuo kurio reikia toliau judėti; tai standartas, kurio reikia laikytis kiekviename velenų gamybos praktikos lygmenyje.
Nuorodos
Banerjee, S., Pawar, SS, Bera, TC ir Sangwan, KS (2022). Didelio efektyvumo apdirbimo strategijos taikymo energijos suvartojimo mažinimo tyrimas. Procedia CIRP, 105, 198-203. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.02.033
Horava, C., Reznicek, M. ir Ovsik, M. (2024). Frezuojant paviršius naudojamų įdėklų skaičiaus įtaka pjovimo jėgoms ir paviršiaus šiurkštumui. medžiagos, 17(24), 6052. https://doi.org/10.3390/ma17246052
Li, C., Zou, Z., Duan, W., Liu, J., Gu, F. ir Ball, AD (2023). Lanksčių ruošinių vibracijos atsakų apibūdinimas tekinimo proceso metu kokybės kontrolei. Taikomieji mokslai, 13(23), 12611. https://doi.org/10.3390/app132312611
Shigley, J. ir Mischke, C. (2001). VELENAI IR GUOLIAI. 5 dalis 6. https://www.uobabylon.edu.iq/eprints/publication_10_8164_6209.pdf
Son, NP (2024). Išsami pjovimo įrankių medžiagų kietojo tekinimo našumo apžvalga. Inžinerijos ir technologijų žurnalas, 09(04). https://doi.org/10.47191/etj/v9i04.16
Zahid, MNO, Case, K. ir Watts, D. (2014). Grubaus apdirbimo operacijų optimizavimas CNC apdirbime, siekiant greitų gamybos procesų. Gamybos ir gamybos tyrimai, 2(1), 519-529. https://doi.org/10.1080/21693277.2014.938277
