In the machining process, there are many shaft parts whose length-to-diameter ratio L/d>25.切断力、重力、および上部クランプ力の作用下で、水平の細いシャフトは曲がりやすく、安定性を失うことさえあります. したがって、細いシャフトを回転させる場合、細いシャフトの応力の問題を改善する必要があります。
加工方法：逆送り旋削を採用し、合理的な工具形状パラメータ、切削量、テンショニング装置、ブッシング刃物台などの一連の効果的な対策を選択します。
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細軸旋削加工における曲げ変形要因の解析
旋盤で細いシャフトを回すために使用される従来のクランプ方法は主に 2 つあります。 もう 1 つの方法は、2 つのトップ インストールです。 ここでは、主に 1 つのクランプと 1 つのトップのクランプ方法を分析します。
実際の加工解析によると、旋削による細いシャフトの曲げ変形の主な理由は次のとおりです。
(1) 切削力による変形
旋削加工で発生する切削力は、軸方向の切削力 PX、半径方向の切削力 PY、および接線方向の切削力 PZ に分解できます。 細いシャフトを回転させる場合、異なる切削力は曲げ変形に異なる影響を与えます。
1) ラジアル切削抵抗 PY の影響
ラジアル切削力は、細いシャフトの軸を通る水平面に垂直に作用します。 細いシャフトの剛性が低いため、ラジアル力が細いシャフトを曲げて、水平面内で曲がり、変形させます。 細いシャフトの曲げ変形に対する切削力の影響を図1に示します。
2) 軸方向切削力 PX の影響
軸方向の切削力は、細いシャフトの軸に平行に作用し、ワークピースに曲げモーメントを形成します。 一般的な旋削では、軸方向の切削力はワークの曲げ変形にほとんど影響を与えず、無視できます。 ただし、細いシャフトは剛性が低いため、安定性も悪いです。 軸方向の切削力が一定値を超えると、細長いシャフトが曲がり、縦方向の曲げ変形が発生します。 写真2に示すように。
(2) 切削熱の影響
加工により発生する切削熱により、ワークの熱変形や伸びが発生します。 旋削加工中、チャックとテールストックのトップは固定されているため、両者の距離も固定されています。 このようにして、加熱後の長尺シャフトの軸方向の伸びが制限され、軸押し出しによる長尺シャフトの曲げ変形が生じる。
したがって、細いシャフトの加工精度を向上させる問題は、本質的にプロセスシステムの応力と熱変形を制御する問題であることがわかります。
02
細軸の加工精度向上対策
細いシャフトを機械加工するプロセスでは、その機械加工精度を向上させるために、さまざまな生産条件に応じてさまざまな対策を講じて、細いシャフトの機械加工精度を向上させる必要があります。
(1) 適切なクランプ方法を選択する
旋盤で細いシャフトを回すために使用される2つの従来のクランプ方法のうち、ワークピースを正確に位置決めし、同軸度を容易に確保できるダブルトップクランプが使用されます。 しかし、この方法で細いシャフトをクランプすると、剛性が低く、細いシャフトの曲げ変形が大きく、振動しやすい。 したがって、長さ対直径の比率が小さく、加工代が小さく、同軸度が高い必要がある場合にのみ適しています。 背の高いワーク。
細いシャフトの加工は、通常、ワンクランプワントップのクランプ方式が採用されています。 ただし、このクランプ方法では、先端をきつく締めすぎると、細軸が曲がってしまうだけでなく、回したときに細軸の伸びが阻害され、細軸が軸方向に押しつぶされて曲がってしまう可能性があります。 . また、ジョーのクランプ面が先端穴と同軸にならない場合があり、クランプ後の位置ずれや、細軸の曲げ変形の原因となります。 したがって、クランプ1個、コマ1個のクランプ方法を採用する場合、コマは弾性体中心を使用する必要があります。 細いシャフトは、加熱後に自由に伸ばすことができ、加熱時の曲げ変形を減らします。 同時に、ジョーと細いシャフトの間にオープンスチールトラベラーを挿入して、ジョーと細いシャフトの間の軸方向の接触長さを減らし、取り付け時の過剰な位置決めをなくすことができます。
(2) 細身シャフトの変形力をダイレクトに軽減
1) ヒールレストとセンターフレームを使う
細いシャフトを1クランプ1コマのクランプ方式で回します。 細軸の曲げ変形に対するラジアル切削力の影響を低減するために、従来のツールレストとセンターフレームが使用されます。これは、細軸にサポートを追加することと同じです。 、細いシャフトの剛性を高め、細いシャフトのラジアル切削力の影響を効果的に減らすことができます。
2) 細いシャフトはアキシャルクランプ方式で回されます
刃物台とセンターフレームを使用すると、ワークの剛性を高めることができますが、基本的にワークへの径方向の切削力の影響はなくなります。 しかし、軸方向の切削力が工作物を曲げるという問題はまだ解決できません。特に、比較的長い直径を持つ細いシャフトの場合、この曲げ変形はより明白です。 したがって、軸クランプ方式で細い軸を回すことができます。 軸クランプ回転とは、細いシャフトを回転させる過程で、細いシャフトの一端をチャックでクランプし、もう一端を特別に設計されたクランプヘッドでクランプすることを意味します。 クランピング ヘッドは、細いシャフトに軸方向の張力を加えます。 図 4 に示すように。
旋削加工中、細いシャフトには常に軸方向の張力がかかるため、軸方向の切削力によって細いシャフトが曲がるという問題が解決されます。 同時に、軸方向張力の作用下で、半径方向の切削力による細いシャフトの曲げ変形の程度が減少します。 切削熱による軸伸びを補正し、細軸の剛性と加工性を向上。 精度。
3) 細軸を逆削りで回す
リバースカット方式とは、図 5 に示すように、細いシャフトの旋削プロセス中に、旋削工具がスピンドル チャックからテール ストックに送られることを意味します。
このように、加工中に発生する軸方向の切削力は、細いシャフトに張力を加え、軸方向の切削力による曲げ変形を解消します。 同時に、弾性心押し台の先端は、ツールから心押し台までのワークピースの圧縮変形と熱伸びを効果的に補償し、ワークピースの曲げ変形を回避できます。
図6に示すように、旋盤の中間スライドプレートは、細長いシャフトをダブルナイフで回転させることで修正され、後部ツールホルダーが追加され、前後の回転ツールが同時に旋削に使用されます.
写真
図 6 ダブルナイフの加工と力の分析
2 つの旋削工具が正反対に配置され、前の旋削工具は垂直に取り付けられ、後部の旋削工具は逆に取り付けられます。 旋削中に 2 つの旋削工具によって生成される半径方向の切削力は、互いに打ち消し合います。 ワークの変形や振動が少なく、加工精度が高く、量産に適しています。
4) マグネットカット方式による細軸の回転
磁気切断方式の原理は基本的に逆切断方式と同じです。 旋削加工中、細いシャフトは磁力によって引き伸ばされ、加工中の細いシャフトの曲げ変形を減らし、細いシャフトの加工精度を向上させることができます。
(3) 適度にカット量をコントロール
切削量の選択が妥当かどうかは、切削力の大きさと、切削プロセス中に発生する切削熱の量に依存します。 そのため、細いシャフトを回すことによる変形も異なります。
1) 切込み (t)
加工系の剛性が決まる前提で、切削深さが大きくなると切削抵抗が大きくなり、旋削時に発生する切削熱が大きくなり、細いシャフトの応力や熱変形が大きくなります。 したがって、細いシャフトを旋削するときは、切込みを最小限に抑える必要があります。
２）給餌量（ヘ）
送り速度を上げると、切削厚と切削抵抗が増加します。 ただし、切削力は比例して増加しないため、細いシャフトの力の変形係数は減少します。 切削能率向上の観点からは、切込みを大きくするよりも送りを大きくする方が有利です。
3) 切削速度 (v)
切削速度を上げると、切削抵抗を減らすことができます。 これは、切削速度が上がると、切削温度が上昇し、工具とワークピース間の摩擦が減少し、細いシャフトの力変形が減少するためです。 ただし、切断速度が速すぎると、遠心力の作用で細いシャフトが曲がりやすくなり、切断プロセスの安定性が損なわれるため、切断速度を一定の範囲内に制御する必要があります。 長さと直径が比較的大きいワークピースの場合は、切削速度を適切に下げる必要があります。
(4) 適切な工具角度を選択する
細いシャフトを回転させることによる曲げ変形を小さくするためには、回転時に発生する切削抵抗をできるだけ小さくすることが求められます。 工具の幾何学的角度の中で、すくい角、リーディング角、刃先傾斜角が切削力に最も大きな影響を与えます。
1) フロントアングル ( )
すくい角 ( ) の大きさは、切削抵抗、切削温度、切削動力に直接影響します。 すくい角を大きくすることで、切削する金属層の塑性変形の程度を小さくすることができ、切削抵抗を大幅に減らすことができます。 すくい角を大きくすると切削抵抗が低下するので、細軸旋削では、旋削工具の強度を確保する前提で、工具のすくい角を大きくしてみると、概ね{{0} } 度 -17 度。
2) 進角 (kr)
主たわみ角 (kr) の大きさは、切削力の 3 つの成分の大きさと比例関係に影響します。 切込み角度の増加に伴い、半径方向の切削力は明らかに減少しますが、接線方向の切削力は 60 度 -90 度で増加します。 60 度 -75 度の範囲では、3 つの切削力成分の比例関係はより合理的です。 細いシャフトを回転させる場合、一般に 60 度を超えるリード角が使用されます。
3) 翼の傾き (λs)
ブレードの傾斜角 (λs) は、切りくずの流れ方向、工具先端の強度、および旋削加工中の 3 つの切削コンポーネントの比例関係に影響を与えます。 傾斜角が大きくなると、半径方向の切削力は明らかに低下しますが、軸方向の切削力と接線方向の切削力は増加します。 ブレードの傾斜角度が {{0}} 度 - プラス 10 度の範囲にある場合、3 つの切削力成分の比例関係は合理的です。 細いシャフトを旋削する場合、0 度からプラス 10 度の正の刃先傾斜角度を使用して、切りくずを加工面に流れ込ませることがよくあります。
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結論は
細いシャフトの剛性が低いため、旋削中に発生する力と熱変形が比較的大きく、細いシャフトの加工品質要件を保証することは困難です。 適切なクランプ方法と高度な加工方法を採用し、合理的なツール角度と切削パラメータを選択するなどして、細いシャフトの加工品質要件を保証できます。
