Toepassing van elektro-permanente magnetische klauwplaat bij het hard draaien van dunwandige buitenringen van lagers

In de lagerindustrie zijn buitenringen van lagers over het algemeen dunwandige onderdelen. Over het algemeen gebruiken CNC-draaibanken zelfcentrerende klemmethoden of klemmethoden met meerdere klauwen bij het hard draaien van buitenringen van lagers. Met het oog op het vervormingsprobleem dat wordt veroorzaakt door het klemmen van gewone hydraulische zelfcentrerende of meerklauwklauwplaten op de buitenring van harddraaiende lagers, werd een methode ontwikkeld om elektro-permanente magnetische klauwplaten te gebruiken om de buitenringen van harddraaiende dunwandige lagers vast te klemmen. voorgesteld. Tegelijkertijd wordt, met het oog op het probleem dat het positieve tapsheidsverschijnsel optreedt in het binnenste gat van de buitenring van een dunwandig lager tijdens hard draaien, wat leidt tot de overmatige ronding van het binnenste gat, voorgesteld om de het positieve conische fenomeen in het binnenste gat door de snijdiepte en het snijpad te veranderen om het harde draaien van dunwandige lagers te garanderen. De ronding van het binnenste gat van de buitenring van het lager bewijst de haalbaarheid van het gebruik van elektropermanente magnetische klauwplaten om de buitenring van hardgedraaide dunwandige lagers vast te klemmen.

Voorwoord

Als een van de zwakste schakels bij harddraaien is de lagerklem- en positioneringsmethode altijd een knelpunt geweest dat de wijdverbreide toepassing van harddraaitechnologie in de lagerindustrie beperkt. De klemmethode en klemnauwkeurigheid hebben rechtstreeks invloed op de bewerkingsnauwkeurigheid. Om de nauwkeurigheid van de slijpbewerking bij het harde draaiproces te bereiken, is het erg belangrijk om de juiste klemmethode te kiezen en de klemnauwkeurigheid te maximaliseren [1].

Zelfcentrerende klauwplaten of klauwplaten met meerdere klauwen zijn het favoriete armatuur geworden voor draaibewerkingen vanwege hun brede veelzijdigheid, klembetrouwbaarheid en centreernauwkeurigheid. Voor de klemmethode van zelfcentrerende klauwplaten of klauwplaten met meerdere klauwen, door de structuur van de kaken te veranderen, de nauwkeurigheid van de kaken te verbeteren en de lay-out van de kaken te verbeteren, kan de hoeveelheid harde draaivervorming van het lager worden beperkt en de klemnauwkeurigheid kan worden verbeterd. Ren Minjie et al. [2] verbeterde de structuur van de klauwen van de hydraulische zelfcentrerende klauwplaat van CNC-draaibanken, waardoor de vervorming van de hard draaiende buitenring van het lager aanzienlijk werd verminderd en het probleem van de grote vervorming van de buitenring die door de drie klauwen werd vastgehouden, werd opgelost. Dr. Jeongmin Byun [3] van de Purdue Universiteit in de Verenigde Staten analyseerde systematisch de zelfcentrerende klemming. Hij ontdekte niet alleen de belangrijkste factoren die de klemfout van hard draaiende cilindrische onderdelen beïnvloeden, maar stelde ook een methode voor om de kanteling van het werkstuk te elimineren en de klemfout te verminderen. Methoden om de klemnauwkeurigheid geleidelijk te verbeteren zijn onder meer het handhaven van redundantie, het verbeteren van de bewerkingsnauwkeurigheid van de kaken en het verbeteren van de nauwkeurigheid van de kaakopstelling. De onderzoeksresultaten tonen aan dat door het bewerken van cilindrische rollagerringen op basis van het verbeteren van de klemnauwkeurigheid, de verwerkingsnauwkeurigheid het niveau van slijpbewerking kan bereiken, wat de haalbaarheid bewijst van "het vervangen van slijpen door draaimachines". Momenteel zijn er weinig gevallen waarin elektropermanente magnetische klauwplaten worden gebruikt om hardgedraaide lagers vast te klemmen. Deze klemmethode heeft duidelijke voordelen en kan de vervorming van dunwandige lagers, veroorzaakt door klauwklemmen, voorkomen. De nadelen zijn echter nog niet duidelijk en moeten door experimenten worden geverifieerd. JM Zhou et al. [4] van de Universiteit van Lund in Zweden ontdekte dat bij het snijden van wentellagers het gebruik van een zelfcentrerende spankop vervormingen tot wel 20 μm kan veroorzaken, en adviseerde het gebruik van een spantang met zes klauwen of een elektromagnetische spantang voor het vastklemmen. Door experimenteel onderzoek naar harddraaiende 100Cr6-ringonderdelen met een hardheid van 60 tot 62HRC ontdekten ze dat bij gebruik van een zelfcentrerende spankop de onrondheidsfout van de ringonderdelen groter was dan 10 μm; bij gebruik van een zesklauwplaat voor het spannen was de rondheidsfout van de ringdelen groter dan 10 μm. De onrondheidsfout van de ringdelen bedraagt ongeveer 9 μm; bij gebruik van elektromagnetische klemming bedraagt de onrondheidsfout van de ringdelen minder dan 4 μm.

Hoewel zelfcentrerende of meerklauwplaten de vervorming van dunwandige lagerbuitenringen tijdens hard draaien kunnen verbeteren door de kaken te optimaliseren, kunnen ze het probleem van harddraaiende vervorming van dunwandige lagerbuitenringen niet volledig oplossen. Daarom is het gebruik van elektropermanente magnetische klemming de beste methode geworden voor het hard draaien van dunwandige lagerbuitenringen. In dit artikel wordt voor het eerst experimenteel onderzoek gedaan met behulp van een elektro-permanente magnetische spantang om de buitenring van een hardgedraaid dunwandig lager vast te klemmen. Het verifieert de haalbaarheid van de elektro-permanente magnetische klem om de buitenring van een hard gedraaid dunwandig lager vast te klemmen. Het analyseert ook het binnenste gat van de buitenring van een hardgedraaid dunwandig lager. Wanneer het positieve tapsheidsverschijnsel optreedt, valt de ronding van het binnenste gat buiten de tolerantie. Er wordt voorgesteld om het positieve tapsheidsverschijnsel van het binnenste gat te verbeteren door de snijdiepte en het snijpad te veranderen.

Inleiding tot de elektro-permanente magnetische spantang
De elektro-permanente magnetische klem is gemaakt van permanente magneten in plaats van elektromagneten, en de magnetisch permeabele blokken zijn meestal permanente magneten. Wanneer het begint te werken, wordt de elektro-permanente magnetische boorkop bekrachtigd en gemagnetiseerd. Wanneer de ingestelde magnetische kracht is bereikt, wordt de stroom automatisch uitgeschakeld om de magnetische kracht te behouden. Omdat er tijdens het werkproces geen continue stroomvoorziening nodig is, zal er tijdens continu gebruik geen warmte ontstaan, waardoor vervorming van het werkstuk door hitte wordt voorkomen.

De elektromagnetische boorkop is gemaakt op basis van het principe van het magnetische effect van elektriciteit. De magnetische kracht is afhankelijk van een continue elektrische stroom. Het nadeel van dit type zuignap is dat wanneer de stroom stopt, deze het werkstuk loslaat. Als dit tijdens het werk gebeurt, kan dit leiden tot rondvliegende onderdelen en kan de bediener letsel oplopen. Tegelijkertijd zal, nadat de elektromagnetische klauwplaat een tijdje heeft gedraaid, de continue stroom van stroom warmte genereren, waardoor het werkstuk wordt verwarmd en vervormd en de nauwkeurigheid van de bewerking niet kan worden gegarandeerd.

Bij deze test wordt gebruik gemaakt van een elektrische boorkop met permanente magneet, model X61-500. Het controllermodel is LMSDVPL2VH301, zoals weergegeven in afbeelding 1.

afbeelding
a) Elektro-permanente magnetische boorkop b) Controller
Figuur 1 Elektrische boorkop en controller met permanente magneet
De elektro-permanente magnetische spantang kan de buitenring van dunwandige lagers door magnetische kracht absorberen en vastklemmen. Het heeft geen radiale klemkracht op het werkstuk en vermijdt klemvervorming. Deze elektro-permanente magnetische spantang heeft in totaal 16 magnetische krachtniveaus en de magnetische kracht wordt geregeld door de stroom aan te passen.

Experimenteer met de buitenring van dunwandige lagers, vastgeklemd door elektropermanente magnetische klauwplaten
3.1 Selectie van uitrusting voor werktuigmachines

Voor de test werd de verticale CNC-draaibank T6-85H, onafhankelijk ontwikkeld door General Technology Group Shenyang Machine Tool Co., Ltd., geselecteerd. Het werkstuk wordt verticaal geklemd zodat het zwaartepunt van het werkstuk samenvalt met het zwaartepunt van de spil om rondheidsfouten veroorzaakt door de zwaartekracht tijdens horizontaal klemmen te voorkomen en de ronding van het werkstuk te garanderen [5]. Tegelijkertijd zorgt het eigen gewicht van het werkstuk ervoor dat het contact met het referentieoppervlak van de opspanning nauwkeurig en dichtbij is, waardoor een hoge positioneringsnauwkeurigheid en een stabiele verwerkingsnauwkeurigheid worden verkregen.

3.2 Werkstukselectie

Bij de harddraaitest wordt de buitenring van het cilinderrollager als testobject gekozen. De wanddikte is 6,5 mm, dit is een dunwandig lager [6]. Het materiaal is GCr15 en de hardheid na afschrikken is 60~64HRC. Het eindvlak en de buitencirkel van het monster zijn beide ruwe slijpoppervlakken, met een goede maatvastheid en oppervlaktekwaliteit. Omdat ruw slijpen van het binnenste gat inefficiënt is en gevoelig is voor brandwonden, werd bij deze test alleen het binnenste gat hard gedraaid, waarbij gebruik werd gemaakt van hard draaien in plaats van ruw slijpen. Na het harde draaien is er ook een fijn slijpproces en een supernabewerkingsproces. Het proefstuk vereist dat de binnenste gatgrootte na hard draaien 136,82~136 is.86mm, de rondheid van het binnenste gat is 0.011 mm, de cilindriciteit van het binnenste gat is {{19 }}.011 mm, de coaxialiteit tussen het binnenste gat en de buitenste cirkel is 0,02 mm, de verticaliteit tussen het binnenste gat en het eindvlak is 0,011 mm, en het binnenste gat is 0,011 mm diep. De ruwheidswaarde van het gatoppervlak Ra=1μm, zoals weergegeven in figuur 2.

afbeelding
een patroon

afbeelding
b) Blanco
Figuur 2 Buitenring cilinderlager
3.3 Procesplan

afbeelding
a) Mes b) Gereedschap
Figuur 3 CBN-messen en snijgereedschappen
04

Experimentele procedure
De nominale magnetische kracht van de in de test gebruikte elektro-permanente magneetklauwplaat is 160N/cm2, en de axiale adsorptiekracht op de buitenring van het cilindrische rollager is 2432N. Volgens het contactoppervlakprincipe is de wrijvingscoëfficiënt tussen het werkstuk en het magnetische positioneringsblok van de elektro-permanente magneetklauwplaat 0,15, de wrijvingskracht 364,8 N en de gecombineerde kracht van de hoofdsnijkracht en de radiale snijkracht van het werkstuk bij hard draaien is ongeveer 120N. Daarom kan de elektro-permanente magnetische spantang zich volledig aanpassen aan de klembehoeften bij hard draaien.

Omdat de buitenring van het lager door een magnetische klem op het kopvlak wordt gepositioneerd, is er geen centreringsmaatregel op de omtrek. Sterker nog, het is erg lastig om de buitenring te centreren met een omtrekmeter. Daarom wordt op het magnetische positioneringsblok een boogstap met een diepte van 5 mm gedraaid om de stap cirkelvormig te maken. De opening tussen de boog en de buitenring van het lager moet zo klein mogelijk zijn. De opening bedraagt ongeveer 0,01 mm, zoals weergegeven in figuur 4. Tegelijkertijd is het bij het zelfdraaien van het tredeoppervlak noodzakelijk ervoor te zorgen dat de oppervlaktekwaliteit van het contactoppervlak tussen het magnetisch geleidende blok en de buitenring van het lager is goed. Nadat de onderdelen zijn verwerkt, zal de magnetische demontage zeer snel verlopen. Het duurt gemakkelijk slechts 5 seconden om onderdelen te laden en te lossen.

afbeelding
Figuur 4 Schematisch diagram van hard draaien en klemmen van de buitenring van cilinderrollagers

Onderdelen nr. 1 tot en met 5 werden hard gedraaid volgens de bovenstaande klemmethode en snijparameters. Na het draaien werden de onderdelen geïnspecteerd aan de hand van driedimensionale coördinaten, zoals weergegeven in Figuur 5, en de oppervlakteruwheid werd geïnspecteerd met een ruwheidsmeter, zoals weergegeven in Figuur 6. De testresultaten worden weergegeven in Tabel 1 en de status van de onderdelen na hard draaien wordt weergegeven in Figuur 7.

afbeelding
Figuur 5 Detectie met drie coördinaten

afbeelding
Figuur 6 Detectie van oppervlakteruwheid
Tabel 1 Cilinderrollager (nr. 1~5) Inspectieresultaten buitenring binnengat (eenheid: μｍ) afbeelding
afbeelding
Figuur 7: De toestand na hard draaien
Uit de gegevens in Tabel 1 blijkt dat nadat de buitenring van het cilindrische rollager is vastgeklemd door de elektro-permanente magnetische klem en het binnenste gat hard is gedraaid, de ronding van het binnenste gat, de coaxialiteit tussen het binnenste gat gat en de buitenste cirkel, de loodrechtheid tussen het binnenste gat en het eindvlak, en de oppervlakteruwheid van het binnenste gat. De mate kan allemaal voldoen aan de eisen van de tekening, en de cilindriciteit van het binnenste gat voldoet meestal aan de eisen, maar het ligt ook dicht bij de door de tekening vereiste grenstolerantie. Een kleine opeenstapeling van andere fouten zal de tolerantie overschrijden en ervoor zorgen dat het onderdeel niet-gekwalificeerd is. De reden is dat het verschil tussen de bovenste en onderste cirkels van het binnenste gat groot is, waardoor een naar voren taps toelopend fenomeen in het binnenste gat ontstaat.

Voor dit positieve kegelverschijnsel, zoals weergegeven in figuur 4, is de reden van de analyse dat onder de axiale klemming van de elektro-permanente magnetische klem, wanneer de hoogte van de zelfdraaiende boogstap contact kan maken met de buitenste cirkel van de lagerring, de verticale draaibank begint vanaf de bovenkant. Tijdens het harde draaiproces van het binnenste gat van de dunwandige lagerbuitenring veroorzaakt de onvoldoende stijfheid van de lagerbuitenring radiale vervorming van het gereedschap tijdens het snijproces. Het bovenste ronde deel van het binnenste gat van de buitenring van het lager ondergaat elastische vervorming als gevolg van de snijkracht, en de snijhoeveelheid wordt kleiner, wat resulteert in een werkelijke snijdiepte. De snijdiepte komt niet overeen met de nominale snijdiepte. De vervorming van het onderste cirkelvormige deel van het binnenste gat is klein vanwege het bodemoppervlak van het magnetische blok, de zuigkracht van de zijtreden en de druk van de zijtreden. De snijhoeveelheid is groter dan die van het bovenste cirkelvormige deel van het binnenste gat. De buitenring van het lager heeft een positief taps fenomeen in het binnenste gat.

Theoretisch kan dit tapse fenomeen op twee manieren worden verminderd of geëlimineerd. De eerste is het wijzigen van de snijdiepte om de radiale snijkracht te verminderen, zoals het verkleinen van de snijdiepte bij het afwerken van het binnenste gat van de buitenring van een dunwandig lager; de tweede is om het snijpad te veranderen, zoals bij het afwerken van het binnenste gat van de buitenring van een dunwandig lager, volgens de positieve tapsheid, gebruik een bepaalde omgekeerde tapsheid om het binnenste gat te snijden, zodat de snijhoeveelheid van de onderste cirkel van het binnenste gat Minder dan of gelijk aan de snijhoeveelheid van de bovenste cirkel van het binnenste gat, waardoor het voorwaartse tapsheidsverschijnsel van het binnenste gat wordt verminderd of geëlimineerd.

Experimentele verificatie
5.1 Controleer het effect van het veranderen van de snijdiepte op het fenomeen van de voorwaartse conus

Het procesplan bestaat uit drie gereedschappen voor het hard draaien van het binnengat van de buitenring van het cilinderrollager. De snijparameters zijn: rotatiesnelheid 250r/min, voedingssnelheid 0.1mm/r, enkelzijdige snijdiepte van het eerste gereedschap 0.08 mm en enkelzijdige snijdiepte van het tweede gereedschap 0,05 mm, de snijdiepte van het derde mes aan één kant is 0,02 mm. De klemmethode blijft ongewijzigd en de hardgedraaide delen nr. 6 tot en met 10 worden na het draaien getest door driedimensionale coördinateninspectie en oppervlakteruwheidsmeter. De testresultaten worden weergegeven in Tabel 2.

Tabel 2 Cilindrische rollagers (nr. 6 t/m nr. 10) Inspectieresultaten buitenring binnengat (eenheid: μｍ) Afbeeldingen
Uit de gegevens in Tabel 2 blijkt dat door het wijzigen van de snijdiepte de hoeveelheid nabewerking veranderde van 0.07 mm naar 0,02 mm aan één zijde. Na hard draaien van het binnenste gat van de buitenring van het cilindrische rollager werden alle geometrische toleranties en oppervlakteruwheid getest om aan de tekeningen te voldoen. Vereisen.

5.2 Controleer het effect van het veranderen van het snijpad op het fenomeen van de voorwaartse tapsheid

Het procesplan bestaat uit twee gereedschappen voor het hard draaien van het binnengat van de buitenring van het cilinderrollager. De snijparameters zijn: rotatiesnelheid 250r/min, voedingssnelheid 0.1 mm/r, enkelzijdige snijdiepte van het eerste gereedschap 0.08 mm, en enkelzijdig snijdiepte van het tweede gereedschap 0,07 mm. Volgens de gegevens in Tabel 1 is het gemiddelde verschil tussen de bovenste en onderste cirkels van het binnengat van het lager en de breedte van het lager, de taperverhouding 1:2,6493. Bij het draaien van het tweede gereedschap blijft de snijdiepte ongewijzigd, wordt conuscompensatie uitgevoerd en is het snijpad het pad dat overeenkomt met de omgekeerde conusverhouding. De klemmethode blijft ongewijzigd en de hardgedraaide delen nr. 11 t/m 15 worden getest. Na het draaien worden de onderdelen getest door driedimensionale coördinateninspectie en oppervlakteruwheidsmeter. De testresultaten worden weergegeven in Tabel 3.

Tabel 3 Cilindrische rollagers (nr. 11-15) Inspectieresultaten buitenring binnengat (eenheid: μｍ) afbeeldingen
Uit de gegevens in Tabel 3 blijkt dat door het veranderen van het snijpad de tapsheidsverhouding wordt verkregen op basis van het bekende voorwaartse tapsheidsverschijnsel. De snijdiepte blijft tijdens het snijden onveranderd en het snijpad is het overeenkomstige pad met de omgekeerde tapsheidsverhouding. Controleer na het hard draaien van het binnenste gat van de buitenring van het cilindrische rollager of alle geometrische toleranties en oppervlakteruwheid voldoen aan de tekeningvereisten.

Conclusie
Dit artikel richt zich op het probleem dat zelfcentrerende klauwplaten of klauwplaten met meerdere klauwen vervorming van de buitenste ring van dunwandige lagers zullen veroorzaken bij het vastklemmen van hard gedraaide dunwandige lagers. ringen van hard gedraaide dunwandige lagers, en bewijst dat de elektro-permanente magnetische klem wordt gebruikt om de buitenring van hard gedraaide dunwandige lagers vast te klemmen. De haalbaarheid van het gebruik van een magnetische klem om de buitenring van hard gedraaide dunne lagers vast te klemmen -wandige lagers.

Voor het probleem van het fenomeen van voorwaartse tapsheid in de buitenring van hard draaiende dunwandige lagers worden twee methoden voorgesteld voor optimalisatie. De ene is om de snijdiepte te veranderen, en de andere is om het snijpad te veranderen. Uit experimentele verificatie is gebleken dat het veranderen van de snijdiepte beter is dan het veranderen van het snijpad. .

Toepassing van elektro-permanente magnetische boorkop bij hard draaien van dunwandige buitenringen