Каковы факторы механической деформации деталей при обработке?

1. Материал и структура заготовки влияют на ее деформацию.

Величина деформации прямо пропорциональна сложности формы, соотношению длины и ширины, толщине стенки и прямо пропорциональна жесткости и устойчивости материала. Поэтому при проектировании деталей следует минимизировать влияние этих факторов на деформацию заготовки. В частности, конструкция крупногабаритных деталей должна быть более разумной. Перед обработкой также следует строго контролировать твердость, рыхлость и другие дефекты заготовки, чтобы обеспечить качество заготовки и снизить деформацию заготовки.

2. Деформация, вызванная зажимом заготовки

При зажиме заготовки сначала выберите правильную точку зажима, а затем выберите соответствующее усилие зажима в соответствии с положением точки зажима. Поэтому точка зажима должна быть максимально согласована с точкой опоры, чтобы усилие зажима действовало на опору. Точка зажима должна быть максимально приближена к поверхности обработки, и следует выбрать положение, в котором усилие не может легко вызвать деформацию зажима. Когда на заготовку действуют усилия зажима в нескольких направлениях, следует учитывать последовательность усилий зажима. Для обеспечения контакта заготовки с опорой усилие зажима должно действовать первым, и оно не может быть слишком большим. Для основного усилия зажима, которое уравновешивает силу резания, оно должно действовать последним.

– Необходимо увеличить площадь контакта между заготовкой и приспособлением или использовать осевое зажимное усилие.

– Повышение жесткости деталей является эффективным способом решения проблемы деформации зажима, однако из-за особенностей формы и конструкции тонкостенные детали имеют низкую жесткость. Таким образом, деформация будет происходить под действием силы зажима.

– Увеличение площади контакта между заготовкой и приспособлением может эффективно снизить деформацию заготовки во время зажима.

Например, при фрезеровании тонкостенных деталей используется большое количество упругих прижимных пластин для увеличения площади напряжения контактных деталей; При точении внутреннего диаметра и внешнего круга тонкостенной втулки, будь то с использованием простого открытого переходного кольца или с использованием упругой оправки, полного дугового кулачка и т. д., площадь контакта при зажиме заготовки увеличивается. Этот метод способствует выдерживанию силы зажима, чтобы избежать деформации деталей. Осевое усилие зажима также широко используется в производстве. Проектирование и изготовление специальных приспособлений может заставить силу зажима действовать на торцевую поверхность, что может решить проблему изгибной деформации заготовки, вызванной тонкой стенкой и плохой жесткостью заготовки.

3. Деформация, вызванная обработкой заготовки

Из-за силы резания заготовка будет производить упругую деформацию в направлении силы в процессе резания, что часто называют явлением изготовления ножа. Соответствующие меры должны быть приняты в отношении инструмента для борьбы с такой деформацией. Во время отделки инструмент должен быть острым, что может уменьшить сопротивление, образуемое трением между инструментом и заготовкой, с одной стороны, и улучшить способность рассеивания тепла инструмента при резке заготовки, с другой стороны, чтобы уменьшить остаточное внутреннее напряжение на заготовке.

Например, при фрезеровании большой плоскости тонкостенных деталей используется метод однолезвийного фрезерования, а параметры инструмента выбирают больший главный угол отклонения и больший передний угол, чтобы уменьшить сопротивление резанию. Этот вид режущего инструмента широко используется в производстве, поскольку он может легко резать и уменьшать деформацию тонкостенных деталей.

При точении тонкостенных деталей разумный угол инструмента имеет решающее значение для величины силы резания, тепловой деформации, возникающей при точении, и микрокачества поверхности заготовки. Размер передней части инструмента определяет деформацию резания и остроту передней части инструмента. Если передний угол большой, деформация резания и трение будут уменьшены, но если передний угол слишком большой, угол клина инструмента будет уменьшен, прочность инструмента будет ослаблена, теплоотдача инструмента будет плохой, а износ будет ускорен. Поэтому, как правило, при точении тонкостенных деталей из стали используются быстрорежущие инструменты с передним углом 6 ° - 30 ° и твердосплавные инструменты с передним углом 5 ° - 20 °.

Если задний угол инструмента большой, то сила трения мала, и соответственно уменьшается сила резания, но если задний угол слишком большой, то прочность инструмента ослабевает. При точении тонкостенных деталей используйте токарные резцы из быстрорежущей стали с задним углом 6° – 12°, используйте режущие инструменты из твердого сплава с задним углом 4° – 12°, при чистовой обработке берите больший задний угол, а при черновой обработке берите меньший задний угол. При точении внутренних и внешних окружностей тонкостенных деталей берите большой главный угол отклонения. Правильный выбор режущих инструментов является необходимым условием для борьбы с деформацией заготовки.

Во время обработки тепло, выделяемое трением между инструментом и заготовкой, также будет деформировать заготовку, поэтому часто выбирается высокоскоростная обработка. При высокоскоростной обработке, поскольку стружка удаляется за короткое время, большая часть тепла резания отводится стружкой, что снижает термическую деформацию заготовки; Во-вторых, при высокоскоростной обработке, за счет уменьшения размягчающей части материала режущего слоя, также может уменьшаться деформация обработки деталей, что способствует обеспечению точности размеров и формы деталей. Кроме того, смазочно-охлаждающая жидкость в основном используется для снижения трения и температуры резания в процессе резания. Рациональное использование смазочно-охлаждающей жидкости играет важную роль в повышении долговечности режущих инструментов, качества поверхности обработки и точности обработки. Поэтому, чтобы предотвратить деформацию деталей при обработке, мы должны разумно использовать достаточное количество смазочно-охлаждающей жидкости.

Использование разумных параметров резания при обработке является ключевым фактором для обеспечения точности деталей. При обработке тонкостенных деталей с высокими требованиями к точности, как правило, применяется симметричная обработка, чтобы сбалансировать напряжение, создаваемое на противоположных двух сторонах, чтобы достичь стабильного состояния, и заготовка становится плоской после обработки. Однако, когда определенный процесс принимает большую величину резания, заготовка будет деформирована из-за дисбаланса растягивающего напряжения и сжимающего напряжения.

Деформация тонкостенных деталей во время токарной обработки многогранна, включая силу зажима при зажиме заготовки, силу резания при резке заготовки и упругую и пластическую деформацию, когда заготовка препятствует режущему инструменту, что повышает температуру зоны резания и вызывает термическую деформацию. Поэтому при черновой обработке задняя резка и подача могут быть больше; во время чистовой обработки размер инструмента обычно составляет 0.2-0.5 мм, скорость подачи обычно составляет 0.1-0.2 мм/об или даже меньше, а скорость резания составляет 6-120 м/мин. Во время чистовой обработки скорость резания должна быть максимально высокой, но ее нелегко сделать слишком высокой. Разумно выбирайте параметры резания, чтобы достичь цели уменьшения деформации деталей.

4. Напряжение и деформация после обработки

После обработки в самой детали есть внутренние напряжения, и эти внутренние распределения напряжений находятся в относительно сбалансированном состоянии. Форма детали относительно стабильна, но внутреннее напряжение изменяется после удаления некоторых материалов и термообработки. В это время заготовке необходимо снова достичь баланса напряжений, поэтому форма изменяется. Чтобы решить этот вид деформации, заготовку, которую необходимо выпрямить, можно сложить на определенную высоту посредством термообработки, а затем спрессовать в плоское состояние с помощью определенного инструмента, а затем инструмент и заготовку можно поместить в нагревательную печь вместе, и можно выбрать различные температуры нагрева и время нагрева в соответствии с различными материалами детали. После горячей правки внутренняя структура заготовки стабильна. В это время заготовка не только приобретает более высокую прямолинейность, но и устраняется явление упрочнения, что более удобно для дальнейшей отделки деталей. Отливки следует состарить, чтобы максимально устранить внутреннее остаточное напряжение, и принять метод повторной обработки после деформации, то есть черновую обработку старением.

Для крупных деталей следует применять профилирующую обработку, то есть следует оценить деформацию заготовки после сборки и предусмотреть деформацию в противоположном направлении во время обработки, что может эффективно предотвратить деформацию деталей после сборки.