Comprender y Superar la Deformación de Piezas en Centros de Mecanizado

Para el mecanizado mecánico, el concepto de similitud es fatal. Si un producto que se ve similar se usa en combinación con otros productos, los defectos continuarán magnificándose, causando que la calidad de procesamiento de la fábrica no cumpla con los requisitos de fabricación de precisión de alta gama. Todos sabemos que el problema de la deformación de la pieza de trabajo en los centros de mecanizado es más difícil de resolver, por lo que primero debemos analizar las razones de la deformación, y luego tomar contramedidas.

1. El material y la estructura de la pieza de trabajo afectan la deformación

La cantidad de deformación es proporcional a la complejidad de la forma, relación de aspecto y espesor de pared, y proporcional a la rigidez y estabilidad del material. Por lo tanto, la influencia de estos factores en la deformación de la pieza de trabajo se reduce tanto como sea posible al diseñar piezas. Especialmente en la estructura de piezas grandes, la estructura debe ser razonable. Antes del procesamiento, es necesario controlar estrictamente defectos como la dureza y porosidad del blank para asegurar la calidad del blank y reducir la deformación de la pieza de trabajo.

2. Deformación causada por la sujeción de la pieza de trabajo

Se necesita seleccionar el punto de sujeción correcto para el uso del dispositivo de sujeción, y la fuerza de sujeción apropiada se selecciona según la posición del punto de sujeción.

Haga que el punto de sujeción y el punto de apoyo sean lo más consistentes posible, para que la fuerza de sujeción actúe en el apoyo, el punto de sujeción debe estar lo más cerca posible de la superficie de procesamiento, y la posición seleccionada no es fácil de causar deformación de sujeción.

Cuando hay fuerzas de sujeción en varias direcciones en la pieza de trabajo, se debe considerar el orden de las fuerzas de sujeción.

La fuerza de sujeción debe aplicarse primero para hacer que la pieza de trabajo y el apoyo contacten, y no es fácil ser demasiado grande, y la fuerza de sujeción principal que equilibra la fuerza de corte debe aplicarse después.

Aumentar el área de contacto entre la pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción o usar la fuerza de sujeción axial.

Aumentar la rigidez de las piezas es una forma efectiva de resolver la deformación de sujeción, pero debido a las características de la forma y estructura de las piezas de pared delgada, tiene una rigidez más baja. De esta manera, bajo la acción de la fuerza de sujeción, ocurrirá deformación.

Ampliar el área de contacto entre la pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción puede reducir efectivamente la deformación de la pieza de trabajo durante la sujeción.

Por ejemplo, al fresar piezas de pared delgada, se usan un gran número de placas de presión elásticas para aumentar el área de fuerza de las partes de contacto; al tornear el diámetro interno y el círculo externo del manguito de pared delgada, ya sea un anillo de transición simple o un mandril elástico, mandíbulas de arco completo, etc., se usan para aumentar el área de contacto cuando la pieza de trabajo está sujeta. Este método es propicio para soportar la fuerza de sujeción, evitando así la deformación de las piezas.

Adoptar fuerza de sujeción axial, también se usa ampliamente en producción.

El diseño y fabricación de dispositivos de sujeción especiales pueden hacer que la fuerza de sujeción actúe en la superficie final, lo que puede resolver la deformación por flexión de la pieza de trabajo debido a la pared delgada y mala rigidez de la pieza de trabajo.

3. La deformación causada por el procesamiento de la pieza de trabajo

Debido a la fuerza de corte durante el proceso de corte, la pieza de trabajo produce deformación elástica en la dirección de la fuerza, que es lo que a menudo llamamos el fenómeno de "ceder el cuchillo". Se deben tomar medidas correspondientes en la herramienta para lidiar con este tipo de deformación. La herramienta debe ser afilada durante el acabado. Por un lado, puede reducir la resistencia causada por la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo, y por otro lado, puede mejorar la capacidad de disipación de calor de la herramienta al cortar la pieza de trabajo, reduciendo así el estrés interno residual de la pieza de trabajo.

Por ejemplo, al fresar planos grandes de piezas de pared delgada, se usa fresado de un solo filo.

Los parámetros de la herramienta eligen un ángulo de entrada más grande y un ángulo de rake más grande, el propósito es reducir la resistencia de corte. Debido a que este tipo de herramienta corta ligeramente y reduce la deformación de piezas de pared delgada, se usa ampliamente en producción. En el torneado de piezas de pared delgada, un ángulo de herramienta razonable es muy importante para la fuerza de corte durante el torneado, la deformación térmica generada durante el torneado y la calidad microscópica de la superficie de la pieza de trabajo. El tamaño del ángulo de rake de la herramienta determina la deformación de corte y la agudeza del ángulo de rake de la herramienta. Los ángulos de rake grandes reducen la deformación de corte y la fricción, pero ángulos de rake demasiado grandes reducirán el ángulo de cuña de la herramienta, debilitarán la resistencia de la herramienta, mala disipación de calor de la herramienta y acelerarán el desgaste.

Generalmente, al tornear piezas de pared delgada de materiales de acero, use herramientas de alta velocidad con un ángulo de rake de 6°~30°, y una herramienta de metal duro con un ángulo de rake de 5°~20°. El ángulo de clearance de la herramienta es grande, la fricción es pequeña y la fuerza de corte se reduce correspondientemente, pero un ángulo de clearance demasiado grande también debilitará la resistencia de la herramienta. Al tornear piezas de pared delgada, use herramientas de torneado de acero de alta velocidad, el ángulo de clearance de la herramienta es 6°~12°, con herramientas de metal duro, el ángulo de clearance es 4°~12°, y el ángulo de clearance más grande se usa para torneado fino. Al tomar el ángulo de clearance más pequeño. Al tornear los círculos internos y externos de piezas de pared delgada, tomar un ángulo de entrada grande y elegir la herramienta correcta es una condición necesaria para lidiar con la deformación de la pieza de trabajo.

El calor generado por la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo también deformará la pieza de trabajo durante el procesamiento, por lo que a menudo se selecciona el corte de alta velocidad.

En el mecanizado de alta velocidad, ya que las virutas se eliminan en un tiempo relativamente corto, la mayor parte del calor de corte es llevado por las virutas, reduciendo la deformación térmica de la pieza de trabajo; en segundo lugar, en el mecanizado de alta velocidad, el ablandamiento del material de la capa de corte también se reduce. Puede reducir la deformación del procesamiento de piezas y ayudar a asegurar la precisión del tamaño y forma de las piezas. Además, el fluido de corte se usa principalmente para reducir la fricción durante el proceso de corte y bajar la temperatura de corte. El uso racional del fluido de corte juega un papel importante en mejorar la durabilidad de la herramienta, la calidad de la superficie procesada y la precisión del procesamiento. Por lo tanto, para prevenir la deformación de las piezas, se debe usar razonablemente suficiente fluido de corte.

El uso de una cantidad de corte razonable en el procesamiento es un factor clave para garantizar la precisión de las piezas.

Al procesar piezas de pared delgada con requisitos de alta precisión, el procesamiento simétrico generalmente se adopta para equilibrar los esfuerzos generados en los dos lados opuestos en un estado estable, y la pieza de trabajo es suave después del procesamiento. Sin embargo, cuando se toma una gran cantidad de cuchillo en un cierto proceso, la pieza de trabajo se deformará debido a la pérdida de equilibrio entre el esfuerzo de tracción y el esfuerzo de compresión.

La deformación de piezas de pared delgada durante el torneado es multifacética. La fuerza de sujeción al sujetar la pieza de trabajo, la fuerza de corte al cortar la pieza de trabajo, y la deformación elástica y plástica generada cuando la pieza de trabajo obstaculiza el corte de la herramienta, aumentan la temperatura de la zona de corte y producen deformación térmica. Por lo tanto, cuando desbastamos, la cantidad de retroceso y avance puede ser mayor; para el acabado, la cantidad de cuchillo es generalmente 0.2~0.5mm, y la cantidad de avance es generalmente 0.1~0.2mm/r, o incluso menor, la velocidad de corte es 6~120 m/min, y la velocidad de corte es lo más alta posible al tornear de acabado, pero no es fácil ser demasiado alta. Elija una cantidad de corte razonable, para lograr el propósito de reducir la deformación de la pieza.

4. Estrés y deformación después del procesamiento

Después del procesamiento, la pieza en sí tiene estrés interno. Estas distribuciones de estrés interno están en un estado relativamente equilibrado. La forma de la pieza es relativamente estable. Sin embargo, el estrés interno cambia después de eliminar algunos materiales y tratamiento térmico. En este momento, la pieza de trabajo necesita alcanzar el equilibrio de fuerza nuevamente, por lo que la forma ha cambiado.

Para resolver este tipo de deformación, se puede usar tratamiento térmico para apilar la pieza de trabajo a enderezar a una cierta altura, usar un cierto utillaje para compactarla en un estado recto, y luego poner el utillaje y la pieza de trabajo en el horno de calentamiento juntos. Elija diferentes temperaturas de calentamiento y tiempo de calentamiento según los diferentes materiales de las piezas.

Después del enderezado en caliente, la organización interna de la pieza de trabajo es estable. En este momento, la pieza de trabajo no solo tiene una mayor rectitud, sino que también se elimina el fenómeno de endurecimiento por trabajo, lo que es más conveniente para el acabado posterior de las piezas. Las fundiciones deben ser tratadas por envejecimiento, intente eliminar el estrés residual interno, y use el método de deformar y luego procesar, es decir, procesamiento rugoso-envejecimiento-reprocesamiento.

Para piezas grandes, es necesario usar procesamiento de perfilado, es decir, predecir la deformación de la pieza de trabajo después del ensamblaje, y reservar la deformación en la dirección opuesta durante el mecanizado, lo que puede prevenir efectivamente la deformación de las piezas después del ensamblaje.

En resumen, para piezas de trabajo fácilmente deformables, se deben adoptar contramedidas correspondientes en el blank y la tecnología de procesamiento. Es necesario analizar diferentes situaciones y encontrar una ruta de proceso adecuada. Por supuesto, el método anterior solo reduce aún más la deformación de la pieza de trabajo. Si desea obtener una pieza de trabajo más precisa, aún necesita continuar aprendiendo, discutiendo e investigando.