¿Qué es el eje delgado de un automóvil?
Un eje de automóvil delgado es un tipo que se usa en automóviles y está diseñado para ser liviano.Los ejes delgados tienden a usarse en vehículos que se centran en la eficiencia del combustible y la agilidad.Reducen el peso total del vehículo al tiempo que mejoran su manejo.Estos ejes suelen estar fabricados con materiales ligeros y resistentes, como aluminio o acero de alta resistencia.Estos ejes están construidos para poder manejar las fuerzas motrices, como el par generado por el motor, y aun así mantener un diseño compacto y aerodinámico.Los ejes delgados son esenciales para la transmisión de potencia de un motor a las ruedas.
¿Por qué es fácil doblarse y deformarse al procesar el eje delgado del automóvil?
Sería difícil doblar o deformar un eje tan delgado.Los materiales utilizados para fabricar los ejes de los automóviles (también conocidos como ejes de transmisión o ejes) suelen ser fuertes y duraderos, como el compuesto de fibra de carbono o el acero.Los materiales utilizados se seleccionan por su alta resistencia, necesaria para resistir el par y las fuerzas generadas por la transmisión y el motor del automóvil.
Durante la fabricación, los ejes pasan por varios procesos, como forjado y tratamiento térmico, para mantener su rigidez y resistencia.Estos materiales, junto con las técnicas de fabricación, evitan que los ejes se doblen en condiciones normales.Sin embargo, fuerzas extremas como colisiones y accidentes pueden doblar o deformar cualquier parte del automóvil, incluidos los ejes.Es vital reparar o reemplazar cualquier pieza dañada para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de su vehículo.
Proceso de mecanizado:
Muchas piezas del eje tienen una relación de aspecto de L/d > 25. El eje horizontal delgado se dobla fácilmente o incluso puede perder su estabilidad bajo la influencia de la gravedad, la fuerza de corte y las fuerzas de sujeción superiores.El problema de tensión en el eje delgado debe reducirse al girar el eje.
Método de procesamiento:
Se utiliza el torneado de avance inverso, con una serie de medidas efectivas, como una selección de parámetros de geometría de herramienta, cantidades de corte, dispositivos tensores y soportes de herramienta de casquillo.
Análisis de los factores que causan la deformación por flexión del eje delgado giratorio
Se utilizan dos técnicas de sujeción tradicionales para tornear ejes delgados en tornos.Un método utiliza una abrazadera con una instalación superior y el otro utiliza dos instalaciones superiores.Nos centraremos principalmente en la técnica de sujeción de una sola abrazadera y una tapa.Como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Método de sujeción con una abrazadera y una sujeción superior y análisis de fuerza
Las principales causas de la deformación por flexión provocada por el giro del eje delgado son:
(1) La fuerza de corte provoca deformación.
La fuerza de corte se puede dividir en tres componentes: fuerza axial PX (fuerza axial), fuerza radial PY (fuerza radial) y fuerza tangencial PZ.Al tornear ejes delgados, diferentes fuerzas de corte pueden tener diferentes efectos en la deformación por flexión.
1) Influencia de las fuerzas de corte radiales PY
La fuerza radial corta verticalmente el eje del eje.La fuerza de corte radial dobla el eje delgado en el plano horizontal debido a su escasa rigidez.La figura muestra el efecto de la fuerza de corte sobre la flexión del eje delgado.1.
2) Impacto de la fuerza de corte axial (PX)
La fuerza axial es paralela al eje del eje delgado y forma un momento flector en la pieza de trabajo.La fuerza axial no es significativa para el torneado general y puede ignorarse.Debido a su escasa rigidez, el eje es inestable debido a su escasa estabilidad.El eje delgado se dobla cuando la fuerza axial es mayor que una cierta cantidad.Como se muestra en la imagen 2.
Figura 2: Efecto de la fuerza de corte sobre la fuerza axial
(2) Cortar el calor
La deformación térmica de la pieza de trabajo se producirá debido al calor de corte producido durante el procesamiento.La distancia entre el mandril, la parte superior de la culata y la pieza de trabajo es fija porque el mandril es fijo.Esto limita la extensión axial del eje, lo que da como resultado que el eje se doble debido a la extrusión axial.
Está claro que mejorar la precisión del mecanizado del eje delgado es fundamentalmente un problema de controlar la tensión y la deformación térmica en el sistema de proceso.
Medidas para mejorar la precisión del mecanizado de ejes delgados
Para mejorar la precisión del mecanizado de un eje delgado, es necesario tomar diferentes medidas según las condiciones de producción.
(1) Seleccione el método de sujeción correcto
La sujeción de doble centro, uno de los dos métodos de sujeción utilizados tradicionalmente para girar ejes delgados, se puede utilizar para posicionar con precisión la pieza de trabajo y al mismo tiempo garantizar la coaxialidad.Este método de sujetar el manguito delgado tiene poca rigidez, una gran deformación por flexión y es susceptible a la vibración.Por lo tanto, sólo es adecuado para instalaciones con una pequeña relación longitud-diámetro, un pequeño margen de mecanizado y altos requisitos de coaxialidad.Altocomponentes de mecanizado de precisión.
En la mayoría de los casos, el mecanizado de ejes finos se realiza mediante un sistema de sujeción formado por una tapa y una abrazadera.Sin embargo, en esta técnica de sujeción, si tiene una punta demasiado apretada, no solo doblará el eje sino que también impedirá que se alargue cuando se gire el eje.Esto puede hacer que el eje se apriete axialmente y se deforme.Es posible que la superficie de sujeción no esté alineada con el orificio de la punta, lo que puede hacer que el eje se doble después de sujetarlo.
Cuando se utiliza la técnica de sujeción de una abrazadera con una tapa, la tapa debe utilizar centros vivos elásticos.Después de calentar el manguito delgado, se puede alargar libremente para reducir su distorsión por flexión.Al mismo tiempo, se inserta una guía de acero abierta entre las mordazas del manguito delgado para reducir el contacto axial entre las mordazas y el manguito delgado y eliminar el posicionamiento excesivo.La figura 3 muestra la instalación.
Figura 3: Método de mejora utilizando una abrazadera y una abrazadera superior
Reduzca la fuerza de deformación reduciendo la longitud del eje.
1) Utilice el reposapiés y el marco central
Se utilizan una abrazadera y una parte superior para girar el eje delgado.Para reducir el impacto de la fuerza radial en la deformación causada por el eje delgado, se utiliza el tradicional soporte para herramientas y el marco central.Esto es el equivalente a agregar un soporte.Esto aumenta la rigidez y puede reducir el impacto de la fuerza radial en el eje.
2) El manguito delgado se gira mediante la técnica de sujeción axial.
Es posible aumentar la rigidez y eliminar el efecto de la fuerza radial sobre la pieza de trabajo utilizando el soporte de herramientas o el marco central.Todavía no puede resolver el problema de la fuerza axial que dobla la pieza de trabajo.Esto es especialmente cierto para el eje delgado con un diámetro relativamente largo.Por tanto, el delgado eje se puede girar utilizando la técnica de sujeción axial.La sujeción axial significa que, para girar un eje delgado, un extremo del eje se sujeta con un mandril y el otro extremo mediante un cabezal de sujeción especialmente diseñado.El cabezal de sujeción aplica una fuerza axial al eje.La figura 4 muestra el cabezal de sujeción.
Figura 4 Condiciones de tensión y sujeción axial
El manguito delgado está sujeto a una tensión axial constante durante el proceso de giro.Esto elimina el problema de que la fuerza de corte axial doble el eje.La fuerza axial reduce la deformación por flexión causada por las fuerzas de corte radiales.También compensa el alargamiento axial debido al calor de corte.precisión.
3) Corte inverso del eje para girarlo.
Como se muestra en la Figura 5, el método de corte inverso es cuando la herramienta se alimenta a través del husillo hasta el contrapunto durante el proceso de girar el eje delgado.
Figura 5 Análisis de Fuerzas de Mecanizado y Mecanizado por Método de Corte Inverso
La fuerza axial que se genera durante el procesamiento tensará el eje, evitando la deformación por flexión.El contrapunto elástico también puede compensar el alargamiento térmico y la deformación por compresión causados por la pieza de trabajo a medida que se mueve desde la herramienta hasta el contrapunto.Esto evita la deformación.
Como se muestra en la Figura 6, la placa deslizante intermedia se modifica agregando el portaherramientas trasero y girando las herramientas delantera y trasera simultáneamente.
Figura 6 Análisis de fuerza y mecanizado de doble cuchilla
La herramienta delantera se instala en posición vertical, mientras que la herramienta trasera se monta al revés.Las fuerzas de corte generadas por las dos herramientas se anulan durante el torneado.La pieza de trabajo no se deforma ni vibra y la precisión del procesamiento es muy alta.Esto es ideal para la producción en masa.
4) Técnica de corte magnético para girar el eje delgado.
El principio detrás del corte magnético es similar al del corte inverso.La fuerza magnética se utiliza para estirar el eje, reduciendo la deformación durante el procesamiento.
(3) Limitar la cantidad de corte
La cantidad de calor generada por el proceso de corte determinará la idoneidad de la cantidad de corte.La deformación que se produce al girar el eje delgado también será diferente.
1) Profundidad de corte (t)
Según el supuesto de que la rigidez está determinada por el sistema de proceso, a medida que aumenta la profundidad de corte, también aumenta la fuerza de corte y el calor generado al girar.Esto provoca que aumenten la tensión y la distorsión térmica del eje delgado.Al tornear ejes delgados, es importante minimizar la profundidad de corte.
2) Cantidad de alimentación (f).
Una mayor velocidad de avance aumenta la fuerza de corte y el espesor.La fuerza de corte aumenta, pero no proporcionalmente.Como resultado, se reduce el coeficiente de deformación por fuerza para el eje delgado.En términos de aumentar la eficiencia de corte, es mejor aumentar la velocidad de avance que aumentar la profundidad de corte.
3) Velocidad de corte (v).
Es ventajoso aumentar la velocidad de corte para reducir la fuerza.A medida que la velocidad de corte aumenta la temperatura de la herramienta de corte, la fricción entre la herramienta, la pieza de trabajo y el eje disminuirá.Si las velocidades de corte son demasiado altas, el eje puede doblarse fácilmente debido a las fuerzas centrífugas.Esto arruinará la estabilidad del proceso.Se debe reducir la velocidad de corte de piezas de trabajo que son relativamente grandes en longitud y diámetro.
(4) Seleccione un ángulo razonable para la herramienta.
Para reducir la deformación por flexión que se produce al girar un eje delgado, la fuerza de corte durante el giro debe ser lo más baja posible.Los ángulos de inclinación, avance y borde tienen la mayor influencia en la fuerza de corte entre los ángulos geométricos de las herramientas.
1) Ángulo frontal (g)
El tamaño del ángulo de inclinación (g) afecta directamente la fuerza, temperatura y potencia de corte.La fuerza de corte se puede reducir significativamente aumentando los ángulos de ataque.Esto reduce la deformación plástica y también puede reducir la cantidad de metal que se corta.Para reducir las fuerzas de corte, se pueden aumentar los ángulos de ataque.Los ángulos de inclinación están generalmente entre 13 y 17 grados.
2) Ángulo de ataque (kr)
La deflexión principal (kr), que es el ángulo más grande, afecta la proporcionalidad y el tamaño de los tres componentes de la fuerza de corte.La fuerza radial se reduce a medida que aumenta el ángulo de posición, mientras que la fuerza tangencial aumenta entre 60 grados y 90 grados.La relación proporcional entre los tres componentes de la fuerza de corte es mejor en el rango de 60 a 75 grados.Generalmente se utiliza un ángulo de avance superior a 60 grados al girar ejes delgados.
3) Inclinación de la hoja
La inclinación de la cuchilla (ls), afecta al flujo de virutas y a la fuerza de punta de la herramienta, así como a la relación proporcional entre las tres.componentes torneadosde corte durante el proceso de torneado.La fuerza radial de corte disminuye a medida que aumenta la inclinación.Sin embargo, las fuerzas axiales y tangenciales aumentan.La relación proporcional entre los tres componentes de la fuerza de corte es razonable cuando la inclinación de la hoja está dentro del rango de -10°+10°.Para lograr que las virutas fluyan hacia la superficie del eje al girar un eje delgado, es común utilizar un ángulo de borde positivo entre 0 grados y +10 grados.
Es difícil cumplir con los estándares de calidad del eje delgado debido a su escasa rigidez.La calidad del procesamiento del eje delgado se puede garantizar adoptando métodos de procesamiento y técnicas de sujeción avanzados, así como eligiendo los ángulos y parámetros correctos de la herramienta.
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Hora de publicación: 28 de agosto de 2023