Qu'est-ce qu'un essieu mince de voiture ?
Un essieu de voiture mince est un type utilisé dans les voitures et conçu pour être léger.Les essieux élancés ont tendance à être utilisés dans les véhicules axés sur l’efficacité énergétique et l’agilité.Ils réduisent le poids total du véhicule tout en améliorant sa maniabilité.Ces essieux sont généralement fabriqués à partir de matériaux légers et solides comme l'aluminium ou l'acier à haute résistance.Ces essieux sont construits pour pouvoir gérer les forces motrices, telles que le couple généré par le moteur, tout en conservant une conception compacte et rationalisée.Les essieux élancés sont essentiels à la transmission de la puissance d’un moteur aux roues.
Pourquoi est-il facile de se plier et de se déformer lors du traitement de l'arbre mince de la voiture ?
Il serait difficile de plier ou de déformer un arbre aussi fin.Les matériaux utilisés pour fabriquer les arbres de voiture (également appelés arbres de transmission ou essieux) sont généralement solides et durables, comme le composite de fibre de carbone ou l'acier.Les matériaux utilisés sont sélectionnés pour leur haute résistance, nécessaire pour résister au couple et aux forces générées par la transmission et le moteur de la voiture.
Lors de la fabrication, les arbres passent par divers processus, tels que le forgeage et le traitement thermique, pour conserver leur rigidité et leur résistance.Ces matériaux, ainsi que les techniques de fabrication, empêchent les arbres de se plier dans des conditions normales.Cependant, des forces extrêmes telles que des collisions et des accidents peuvent plier ou déformer n’importe quelle partie de la voiture, y compris les arbres.Il est essentiel de réparer ou de remplacer toute pièce endommagée pour garantir le fonctionnement sûr et efficace de votre véhicule.
Processus d'usinage:
De nombreuses pièces d'arbre ont un rapport d'aspect L/d > 25. L'axe horizontal mince se plie facilement ou peut même perdre sa stabilité sous l'influence de la gravité, de la force de coupe et des forces de serrage supérieures.Le problème de contrainte sur l'arbre mince doit être réduit lors de la rotation de l'arbre.
Méthode de traitement:
Le tournage à avance inverse est utilisé, avec un certain nombre de mesures efficaces, telles qu'une sélection de paramètres de géométrie d'outil, de quantités de coupe, de dispositifs de tension et de porte-outils à douilles.
Analyse des facteurs qui provoquent la déformation par flexion de l'arbre mince en rotation
Deux techniques de serrage traditionnelles sont utilisées pour faire tourner des arbres minces dans les tours.Une méthode utilise une pince avec une installation supérieure, et l'autre consiste en deux installations supérieures.Nous nous concentrerons principalement sur la technique de serrage d'une pince simple et d'un plateau.Comme le montre la figure 1.
Figure 1 : Une méthode de serrage et une méthode de serrage supérieure et analyse de la force
Les principales causes de déformation par flexion provoquée par la rotation de l’arbre mince sont :
(1) La force de coupe provoque une déformation
La force de coupe peut être divisée en trois composantes : la force axiale PX (force axiale), la force radiale PY (force radiale) et la force tangentielle PZ.Lors du tournage d'arbres fins, différentes forces de coupe peuvent avoir des effets différents sur la déformation par flexion.
1) Influence des forces de coupe radiales PY
La force radiale traverse verticalement l’axe de l’arbre.La force de coupe radiale plie l'arbre mince dans le plan horizontal en raison de sa faible rigidité.La figure montre l'effet de la force de coupe sur la flexion de l'arbre mince.1.
2) Impact de la force de coupe axiale (PX)
La force axiale est parallèle à l'axe sur l'arbre mince et forme un moment de flexion dans la pièce.La force axiale n'est pas significative pour le tournage général et peut être ignorée.En raison de sa faible rigidité, l'arbre est instable en raison de sa mauvaise stabilité.L'arbre mince se plie lorsque la force axiale est supérieure à une certaine valeur.Comme le montre l'image 2.
Figure 2 : Effet de la force de coupe sur la force axiale
(2) Couper la chaleur
Une déformation thermique de la pièce se produira en raison de la chaleur de coupe produite par le traitement.La distance entre le mandrin, le haut de la poupée arrière et la pièce est fixe car le mandrin est fixe.Cela limite l'extension axiale de l'arbre, ce qui entraîne une flexion de l'arbre due à l'extrusion axiale.
Il est clair que l’amélioration de la précision de l’usinage de l’arbre mince est fondamentalement un problème de contrôle des contraintes et de la déformation thermique dans le système de traitement.
Mesures visant à améliorer la précision d'usinage de l'arbre mince
Pour améliorer la précision de l’usinage d’un arbre élancé, il est nécessaire de prendre différentes mesures selon les conditions de production.
(1) Sélectionnez la bonne méthode de serrage
Le serrage à double centre, l'une des deux méthodes de serrage traditionnellement utilisées pour tourner des arbres minces, peut être utilisé pour positionner avec précision la pièce tout en garantissant la coaxialité.Ce procédé de serrage du manchon mince présente une mauvaise rigidité, une déformation par flexion importante et est sensible aux vibrations.Il ne convient donc qu'aux installations présentant un faible rapport longueur/diamètre, une faible surépaisseur d'usinage et des exigences élevées de coaxialité.Grandcomposants d'usinage de précision.
Dans la plupart des cas, l'usinage d'arbres fins se fait à l'aide d'un système de serrage composé d'un plateau et d'une pince.Cependant, dans cette technique de serrage, si vous avez une pointe trop serrée, cela non seulement pliera la tige, mais l'empêchera également de s'allonger lorsque la tige est tournée.Cela peut entraîner une compression axiale de l'arbre et une déformation de celui-ci.La surface de serrage peut ne pas être alignée avec le trou de la pointe, ce qui peut provoquer une flexion de la tige une fois serrée.
Lors de l'utilisation de la technique de serrage d'une pince avec un plateau, le plateau doit utiliser des centres de vie élastiques.Après avoir chauffé le manchon mince, il peut être allongé librement pour réduire sa déformation en flexion.Dans le même temps, un chariot en acier ouvert est inséré entre les mâchoires du manchon mince pour réduire le contact axial entre les mâchoires et le manchon mince et éliminer le surpositionnement.La figure 3 montre l'installation.
Figure 3 : Méthode d'amélioration utilisant une pince et une pince supérieure
Réduisez la force de déformation en réduisant la longueur de l'arbre.
1) Utilisez le repose-talon et le cadre central
Une pince et un dessus sont utilisés pour faire tourner l'arbre mince.Pour réduire l'impact de la force radiale sur la déformation provoquée par l'arbre élancé, le porte-outil et le cadre central traditionnels sont utilisés.C'est l'équivalent de l'ajout d'un support.Cela augmente la rigidité et peut réduire l'impact de la force radiale sur l'arbre.
2) Le manchon mince est tourné par la technique de serrage axial
Il est possible d'augmenter la rigidité et d'éliminer l'effet de la force radiale sur la pièce en utilisant le porte-outil ou le cadre central.Cela ne peut toujours pas résoudre le problème de la force axiale qui courbe la pièce.Cela est particulièrement vrai pour la tige mince avec un diamètre relativement long.L'arbre élancé peut donc être tourné grâce à la technique de serrage axial.Le serrage axial signifie que, pour faire tourner un arbre mince, une extrémité de l'arbre est serrée avec un mandrin et son autre extrémité par une tête de serrage spécialement conçue.La tête de serrage applique une force axiale à l'arbre.La figure 4 montre la tête de serrage.
Figure 4 Conditions de serrage axial et de contrainte
Le manchon mince est soumis à une tension axiale constante pendant le processus de tournage.Cela élimine le problème de la force de coupe axiale qui courbe l'arbre.La force axiale réduit la déformation par flexion provoquée par les forces de coupe radiales.Il compense également l'allongement axial dû à la chaleur de coupe.précision.
3) Couper l'arbre en sens inverse pour le faire tourner
Comme le montre la figure 5, la méthode de coupe inversée consiste à faire passer l'outil à travers la broche jusqu'à la contre-pointe pendant le processus de rotation de l'arbre fin.
Figure 5 Analyse des forces d’usinage et usinage par méthode de coupe inversée
La force axiale générée pendant le traitement mettra l'arbre sous tension, empêchant ainsi la déformation par flexion.La contre-pointe élastique peut également compenser l'allongement thermique et la déformation par compression provoqués par la pièce à usiner lorsqu'elle se déplace de l'outil vers la contre-pointe.Cela évite la déformation.
Comme le montre la figure 6, la plaque coulissante centrale est modifiée en ajoutant le porte-outil arrière et en tournant simultanément les outils avant et arrière.
Figure 6 Analyse des forces et usinage à double couteau
L'outil avant est installé verticalement, tandis que l'outil arrière est monté à l'envers.Les efforts de coupe générés par les deux outils s'annulent lors du tournage.La pièce n'est ni déformée ni vibrée et la précision du traitement est très élevée.C’est idéal pour la production de masse.
4) Technique de coupe magnétique pour faire tourner l'arbre fin
Le principe de la découpe magnétique est similaire à celui de la découpe inversée.La force magnétique est utilisée pour étirer l’arbre, réduisant ainsi la déformation pendant le traitement.
(3) Limiter la quantité de coupe
La quantité de chaleur générée par le processus de découpe déterminera la pertinence de la quantité de coupe.La déformation provoquée par la rotation de l’arbre mince sera également différente.
1) Profondeur de coupe (t)
Selon l'hypothèse selon laquelle la rigidité est déterminée par le système de processus, à mesure que la profondeur de coupe augmente, la force de coupe et la chaleur générée lors du tournage augmentent également.Cela provoque une augmentation des contraintes et de la distorsion thermique de l'arbre mince.Lors du tournage d'arbres fins, il est important de minimiser la profondeur de coupe.
2) Quantité d'alimentation (f).
L'augmentation de la vitesse d'avance augmente la force de coupe et l'épaisseur.La force de coupe augmente, mais pas proportionnellement.En conséquence, le coefficient de déformation par force pour l'arbre mince est réduit.En termes d'augmentation de l'efficacité de coupe, il est préférable d'augmenter la vitesse d'avance plutôt que d'augmenter la profondeur de coupe.
3) Vitesse de coupe (v).
Il est avantageux d'augmenter la vitesse de coupe afin de réduire la force.À mesure que la vitesse de coupe augmente, la température de l’outil de coupe diminue, la friction entre l’outil, la pièce et l’arbre diminue.Si les vitesses de coupe sont trop élevées, l'arbre peut facilement se plier en raison des forces centrifuges.Cela ruinerait la stabilité du processus.La vitesse de coupe des pièces relativement grandes en longueur et en diamètre doit être réduite.
(4) Sélectionnez un angle raisonnable pour l'outil
Pour réduire la déformation par flexion provoquée par la rotation d'un arbre mince, la force de coupe pendant le tournage doit être aussi faible que possible.Parmi les angles géométriques des outils, les angles de coupe, d'attaque et d'inclinaison du bord ont le plus d'influence sur la force de coupe.
1) Angle avant (g)
La taille de l'angle de coupe (g) a un impact direct sur la force de coupe, la température et la puissance.La force de coupe peut être considérablement réduite en augmentant les angles de coupe.Cela réduit la déformation plastique et peut également réduire la quantité de métal coupé.Afin de réduire les efforts de coupe, il est possible d'augmenter les angles de coupe.Les angles de coupe sont généralement compris entre 13° et 17°.
2) Angle d'attaque (kr)
La déviation principale (kr), qui est l'angle le plus grand, affecte la proportionnalité et la taille des trois composantes de la force de coupe.La force radiale diminue à mesure que l'angle d'entrée augmente, tandis que la force tangentielle augmente entre 60° et 90°.La relation proportionnelle entre les trois composantes de la force de coupe est meilleure dans la plage 60°75°.Un angle d'attaque supérieur à 60 degrés est généralement utilisé lors du tournage d'arbres fins.
3) Inclinaison de la lame
L'inclinaison de la lame (ls) affecte le flux des copeaux et la résistance de la pointe de l'outil, ainsi que la relation proportionnelle entre les troiscomposants tournésde coupe pendant le processus de tournage.La force radiale de coupe diminue à mesure que l’inclinaison augmente.Cependant, les forces axiales et tangentielles augmentent.La relation proportionnelle entre les trois composantes de la force de coupe est raisonnable lorsque l'inclinaison de la lame est comprise entre -10° et 10°.Afin que les copeaux s'écoulent vers la surface de l'arbre lors de la rotation d'un arbre fin, il est courant d'utiliser un angle de bord positif compris entre 0° et +10°.
Il est difficile de répondre aux normes de qualité de l'arbre élancé en raison de sa faible rigidité.La qualité de traitement de l'arbre mince peut être assurée en adoptant des méthodes de traitement et des techniques de serrage avancées, ainsi qu'en choisissant les bons angles et paramètres d'outil.
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Heure de publication : 28 août 2023