Dalam industri bantalan, cincin luar bantalan umumnya merupakan bagian berdinding tipis. Umumnya, mesin bubut CNC menggunakan metode penjepitan chuck yang berpusat pada diri sendiri atau multi-rahang ketika cincin luar bantalan diputar dengan keras. Mengingat masalah deformasi yang disebabkan oleh penjepitan chuck self-centering atau multi-rahang biasa pada cincin luar bantalan putar keras, metode penggunaan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis yang diputar keras adalah diajukan. Pada saat yang sama, mengingat masalah bahwa fenomena lancip positif terjadi di lubang dalam cincin luar bantalan berdinding tipis selama putaran keras, yang menyebabkan kebulatan berlebihan pada lubang dalam, diusulkan untuk memperbaiki fenomena lancip positif di lubang bagian dalam dengan mengubah kedalaman pemotongan dan jalur pemotongan untuk memastikan kerasnya putaran bantalan berdinding tipis. Kebulatan lubang bagian dalam cincin luar bantalan membuktikan kelayakan penggunaan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis yang diputar keras.
01
Kata pengantar
Sebagai salah satu mata rantai terlemah dalam pembubutan keras, metode penjepitan dan pemosisian bantalan selalu menjadi hambatan yang membatasi penerapan luas teknologi pembubutan keras dalam industri bantalan. Metode penjepitan dan akurasi penjepitan secara langsung mempengaruhi akurasi pemesinan. Untuk mencapai keakuratan proses penggilingan pada proses pembubutan keras, sangat penting untuk memilih metode penjepitan yang tepat dan cara memaksimalkan akurasi penjepitan [1].
Chuck self-centering atau multi-rahang telah menjadi perlengkapan pilihan untuk operasi pembubutan karena fleksibilitasnya yang luas, keandalan penjepitan, dan akurasi pemusatan. Untuk metode penjepitan chuck yang berpusat pada diri sendiri atau multi-rahang, dengan mengubah struktur rahang, meningkatkan akurasi rahang, dan memperbaiki tata letak rahang, jumlah deformasi putaran keras pada bantalan dapat dibatasi dan akurasi penjepitan dapat ditingkatkan. Ren Minjie dkk. [2] memperbaiki struktur cakar chuck pemusatan otomatis hidraulik pada mesin bubut CNC, yang secara signifikan mengurangi deformasi cincin luar putaran keras bantalan dan memecahkan masalah deformasi besar pada cincin luar yang dipegang oleh tiga cakar. Jeongmin Byun [3] dari Universitas Purdue di Amerika Serikat secara sistematis menganalisis penjepitan chuck yang berpusat pada diri sendiri. Ia tidak hanya menemukan faktor utama yang mempengaruhi kesalahan penjepitan bagian silinder yang berputar keras, tetapi juga mengusulkan metode untuk menghilangkan kemiringan benda kerja dan mengurangi kesalahan penjepitan. Metode untuk meningkatkan akurasi penjepitan secara bertahap mencakup mempertahankan redundansi, meningkatkan akurasi pemesinan rahang, dan meningkatkan akurasi susunan rahang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan mengolah cincin bantalan rol silinder atas dasar peningkatan akurasi penjepitan, akurasi pemrosesan dapat mencapai tingkat proses penggilingan, membuktikan kelayakan "mengganti penggilingan dengan mesin bubut". Saat ini, ada beberapa kasus penggunaan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit bantalan yang diputar dengan keras. Metode penjepitan ini memiliki keuntungan yang jelas dan dapat menghindari deformasi bantalan berdinding tipis akibat penjepitan cakar. Namun, kerugiannya belum jelas dan perlu diverifikasi melalui eksperimen. JM Zhou dkk. [4] dari Universitas Lund di Swedia menemukan bahwa ketika memotong bantalan gelinding, penggunaan chuck yang berpusat pada diri sendiri untuk penjepitan dapat menyebabkan deformasi hingga 20 μm, dan merekomendasikan penggunaan chuck enam rahang atau chuck elektromagnetik untuk penjepitan. Melalui penelitian eksperimental pada bagian cincin 100Cr6 yang diputar keras dengan kekerasan 60 hingga 62HRC, mereka menemukan bahwa ketika menggunakan chuck yang berpusat pada diri sendiri untuk penjepitan, kesalahan kebulatan bagian cincin melebihi 10 μm; saat menggunakan chuck enam cakar untuk menjepit, kesalahan kebulatan bagian cincin melebihi 10 mikron. Kesalahan ketidakbulatan bagian cincin adalah sekitar 9 m; saat menggunakan penjepit chuck elektromagnetik, kesalahan ketidakbulatan bagian cincin kurang dari 4 μm.
Meskipun chuck self-centering atau multi-rahang dapat memperbaiki deformasi cincin luar bantalan berdinding tipis selama putaran keras dengan mengoptimalkan rahang, chuck tersebut tidak dapat sepenuhnya menyelesaikan masalah deformasi putaran keras pada cincin luar bantalan berdinding tipis. Oleh karena itu, penggunaan penjepit chuck magnet elektro-permanen telah menjadi metode terbaik untuk memutar cincin luar bantalan berdinding tipis dengan keras. Artikel ini melakukan penelitian eksperimental untuk pertama kalinya menggunakan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis yang diputar keras. Ini memverifikasi kelayakan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis yang diputar keras. Ini juga menganalisis lubang bagian dalam cincin luar dari bantalan berdinding tipis yang diputar dengan keras. Ketika fenomena lancip positif terjadi, kebulatan lubang bagian dalam berada di luar toleransi. Diusulkan untuk memperbaiki fenomena lancip positif pada lubang bagian dalam dengan mengubah kedalaman pemotongan dan jalur pemotongan.
02
Pengantar chuck magnet elektro-permanen
Chuck magnet elektro-permanen terbuat dari magnet permanen, bukan elektromagnet, dan blok yang dapat ditembus secara magnetis biasanya merupakan magnet permanen. Ketika mulai bekerja, chuck magnet elektro-permanen diberi energi dan magnet. Ketika kekuatan magnet yang disetel tercapai, daya secara otomatis terputus untuk mempertahankan gaya magnet. Karena tidak diperlukan catu daya terus menerus selama proses pengerjaan, maka tidak akan menghasilkan panas selama pengoperasian terus menerus, sehingga mencegah benda kerja berubah bentuk karena panas.
Chuck elektromagnetik dibuat berdasarkan prinsip efek magnetik listrik. Gaya magnet bergantung pada arus listrik yang kontinu. Kekurangan dari suction cup jenis ini adalah ketika arus terhenti maka benda kerja akan terlepas. Jika hal ini terjadi selama bekerja, akan menyebabkan komponen beterbangan dan membahayakan operator. Pada saat yang sama, setelah chuck elektromagnetik bekerja selama jangka waktu tertentu, aliran arus yang terus menerus akan menghasilkan panas, menyebabkan benda kerja menjadi panas dan berubah bentuk, dan keakuratan pemesinan tidak dapat dijamin.
Pengujian ini menggunakan chuck magnet permanen listrik, model X61-500. Model pengontrolnya adalah LMSDVPL2VH301, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
gambar
a) Chuck magnet elektro-permanen b) Pengontrol
Gambar 1 Chuck dan pengontrol magnet permanen listrik
Chuck magnet elektro-permanen dapat menyerap dan menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis melalui gaya magnet. Ia tidak memiliki gaya penjepitan radial pada benda kerja dan menghindari deformasi penjepitan. Chuck magnet elektro permanen ini memiliki total 16 tingkat gaya magnet, dan gaya magnet dikendalikan dengan mengatur arusnya.
03
Percobaan pada cincin luar bantalan berdinding tipis yang dijepit dengan chuck magnet elektro-permanen
3.1 Pemilihan peralatan peralatan mesin
Mesin bubut vertikal CNC T6-85H yang dikembangkan secara independen oleh General Technology Group Shenyang Machine Tool Co., Ltd. dipilih untuk pengujian. Benda kerja dijepit secara vertikal sehingga pusat gravitasi benda kerja bertepatan dengan pusat gravitasi spindel untuk menghindari kesalahan kebulatan akibat gravitasi pada saat penjepitan horizontal dan menjamin kebulatan benda kerja [5]. Pada saat yang sama, berat sendiri benda kerja membuat kontak dengan permukaan datum perlengkapan menjadi akurat dan dekat, sehingga memperoleh akurasi posisi yang tinggi dan akurasi pemrosesan yang stabil.
3.2 Pemilihan benda kerja
Uji putaran keras memilih cincin luar bantalan rol silinder sebagai benda uji. Ketebalan dindingnya adalah 6,5 mm, yang merupakan bantalan berdinding tipis [6]. Bahannya adalah GCr15, dan kekerasan setelah pendinginan adalah 60~64HRC. Permukaan ujung dan lingkaran luar sampel keduanya merupakan permukaan gerinda kasar, dengan konsistensi dimensi dan kualitas permukaan yang baik. Karena penggilingan kasar pada lubang bagian dalam tidak efisien dan rentan terhadap luka bakar, pengujian ini hanya memutar lubang bagian dalam dengan keras, menggunakan putaran keras, bukan penggilingan kasar. Setelah hard turning juga ada proses fine grinding dan proses super finishing. Benda uji mensyaratkan ukuran lubang bagian dalam setelah pembubutan keras adalah 136,82~136.86mm, kebulatan lubang bagian dalam adalah 0.011mm, silindrisitas lubang bagian dalam adalah {{19 }}.011mm, koaksialitas antara lubang dalam dan lingkaran luar adalah 0,02mm, vertikalitas antara lubang dalam dan permukaan ujung adalah 0,011mm, dan lubang dalam memiliki kedalaman 0,011mm. Nilai kekasaran permukaan lubang Ra=1μm, seperti terlihat pada Gambar 2.
gambar
sebuah pola
gambar
b) Kosong
Gambar 2 Cincin luar bantalan rol silinder
3.3 Rencana proses
Rencana prosesnya terdiri dari dua alat untuk memutar keras lubang bagian dalam cincin luar bantalan rol silinder. Parameter pemotongannya adalah: kecepatan putaran 250r/mnt, laju umpan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi pahat pertama 0.08mm , dan kedalaman pemotongan satu sisi pahat kedua 0,07 mm. Sisipan CBN digunakan, dan radius ujung pahat adalah 0,8 mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
gambar
a) Pisau b) Alat
Gambar 3 Bilah CBN dan alat pemotongnya
04
Prosedur percobaan
Gaya magnet pengenal chuck magnet elektro-permanen yang digunakan dalam pengujian adalah 160N/cm2, dan gaya adsorpsi aksial pada cincin luar bantalan rol silinder adalah 2432N. Menurut prinsip permukaan kontak, koefisien gesekan antara benda kerja dan blok posisi magnetik dari chuck magnet elektro-permanen adalah 0,15, gaya gesekan adalah 364,8N, dan gaya gabungan dari gaya potong utama dan gaya potong radial sebesar benda kerja dalam putaran keras adalah sekitar 120N. Oleh karena itu, chuck magnet elektro-permanen dapat sepenuhnya beradaptasi dengan kebutuhan penjepitan pada putaran keras.
Karena cincin luar bantalan diposisikan oleh pencekam magnetis pada permukaan ujungnya, tidak ada ukuran pemusatan pada kelilingnya. Faktanya, sangat sulit untuk memusatkan lingkar luar dengan meteran keliling. Oleh karena itu, anak tangga busur dengan kedalaman 5 mm dinyalakan pada blok pemosisian magnetis untuk membuat anak tangga tersebut melingkar. Kesenjangan antara busur dan cincin luar bantalan harus sekecil mungkin. Kesenjangannya sekitar 0.01mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat yang sama, ketika permukaan tangga berputar sendiri, perlu dipastikan bahwa kualitas permukaan permukaan kontak antara blok konduktif magnetik dan cincin luar bantalannya bagus. Setelah bagian-bagiannya diproses, pembongkaran magnet akan sangat cepat. Mudahnya, hanya membutuhkan waktu 5 detik untuk memuat dan membongkar komponen.
gambar
Gambar 4 Diagram skema putaran keras dan penjepitan cincin luar bantalan rol silinder
Bagian No. 1 hingga 5 diputar dengan keras sesuai dengan metode penjepitan dan parameter pemotongan di atas. Setelah pembubutan, bagian-bagian tersebut diperiksa dengan koordinat tiga dimensi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, dan kekasaran permukaan diperiksa dengan pengukur kekasaran, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 1, dan statusnya bagian setelah putaran keras ditunjukkan pada Gambar 7.
gambar
Gambar 5 Deteksi tiga koordinat
gambar
Gambar 6 Deteksi kekasaran permukaan
Tabel 1 Bantalan rol silinder (No. 1~5) hasil pemeriksaan lubang dalam cincin luar (satuan: μｍ) gambar
gambar
Gambar 7: Keadaan setelah putaran keras
Dapat dilihat dari data pada Tabel 1 bahwa setelah cincin luar bantalan rol silinder dijepit oleh chuck magnet elektro permanen dan lubang bagian dalam diputar dengan keras, kebulatan lubang bagian dalam, koaksialitas antara bagian dalam lubang dan lingkaran luar, tegak lurus antara lubang dalam dan permukaan ujung, dan kekasaran permukaan lubang dalam Derajatnya semuanya dapat memenuhi persyaratan gambar, dan silindris lubang dalam sebagian besar memenuhi persyaratan, tetapi itu juga mendekati batas toleransi yang disyaratkan oleh gambar. Sedikit akumulasi kesalahan lainnya akan melebihi toleransi dan menyebabkan bagian tersebut tidak memenuhi syarat. Pasalnya, selisih lingkaran atas dan bawah lubang dalam yang besar sehingga menyebabkan fenomena lancip ke depan pada lubang dalam.
Untuk fenomena kerucut positif ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, alasan analisisnya adalah bahwa di bawah penjepitan aksial dari chuck magnet elektro-permanen, ketika ketinggian langkah busur putar sendiri dapat menghubungi lingkaran luar cincin bantalan, maka mesin bubut vertikal dimulai dari atas. Selama proses pembubutan keras pada lubang bagian dalam cincin luar bantalan berdinding tipis, kekakuan cincin luar bantalan yang tidak memadai menyebabkan deformasi radial pahat selama proses pemotongan. Bagian melingkar atas dari lubang dalam cincin luar bantalan mengalami deformasi elastis akibat gaya potong, dan jumlah pemotongan menjadi lebih kecil, sehingga kedalaman pemotongan aktual tidak sesuai dengan kedalaman pemotongan nominal. Deformasi bagian lingkaran bawah lubang bagian dalam kecil karena permukaan bawah balok magnet, gaya hisap anak tangga samping, dan tekanan anak tangga samping. Jumlah pemotongan lebih besar dari pada bagian melingkar atas lubang bagian dalam. Cincin luar bantalan memiliki fenomena lancip positif di lubang bagian dalam.
Secara teoritis, fenomena lancip ini dapat dikurangi atau dihilangkan dengan dua metode. Yang pertama adalah mengubah kedalaman pemotongan untuk mengurangi gaya pemotongan radial, seperti mengurangi kedalaman pemotongan saat menyelesaikan lubang bagian dalam cincin luar bantalan berdinding tipis; yang kedua adalah mengubah jalur pemotongan, misalnya saat menyelesaikan lubang bagian dalam cincin bagian luar bantalan berdinding tipis, sesuai dengan ukuran lancip positif, gunakan lancip terbalik tertentu untuk memotong lubang bagian dalam, sehingga jumlah pemotongannya dari lingkaran bawah lubang dalam Kurang dari atau sama dengan jumlah pemotongan lingkaran atas lubang dalam, mengurangi atau menghilangkan fenomena lancip ke depan dari lubang dalam.
05
Verifikasi eksperimental
5.1 Verifikasi pengaruh perubahan kedalaman pemotongan pada fenomena lancip ke depan
Rencana proses terdiri dari tiga alat untuk memutar keras lubang bagian dalam cincin luar bantalan rol silinder. Parameter pemotongannya adalah: kecepatan putaran 250r/mnt, laju umpan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi pahat pertama 0.08mm , dan kedalaman pemotongan satu sisi alat kedua adalah 0,05 mm, kedalaman pemotongan pisau ketiga di satu sisi adalah 0,02 mm. Metode penjepitan tetap tidak berubah, dan bagian No. 6 hingga 10 yang diputar keras diuji dengan inspeksi koordinat tiga dimensi dan pengukur kekasaran permukaan setelah pembubutan. Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Gambar hasil pemeriksaan lubang dalam cincin luar (satuan: μｍ) bantalan rol silinder (No. 6 s/d No. 10)
Dapat dilihat dari data pada Tabel 2 bahwa dengan mengubah kedalaman pemotongan, jumlah pemotongan akhir berubah dari 0.07 mm menjadi 0,02 mm pada satu sisi. Setelah memutar keras lubang bagian dalam cincin luar bantalan rol silinder, semua toleransi geometrik dan kekasaran permukaan diuji untuk memenuhi gambar. Memerlukan.
5.2 Verifikasi pengaruh perubahan jalur pemotongan pada fenomena lancip ke depan
Rencana prosesnya terdiri dari dua alat untuk memutar keras lubang bagian dalam cincin luar bantalan rol silinder. Parameter pemotongannya adalah: kecepatan putaran 250r/mnt, laju pemakanan 0.1mm/r, kedalaman pemotongan satu sisi pahat pertama 0.08mm, dan satu sisi kedalaman pemotongan pahat kedua 0,07 mm. Berdasarkan data pada Tabel 1, rata-rata selisih lingkaran atas dan bawah lubang dalam bantalan serta lebar bantalan, rasio lancipnya adalah 1:2,6493. Saat memutar pahat kedua, kedalaman pemotongan tetap tidak berubah, kompensasi lancip dilakukan, dan jalur pemotongan adalah jalur yang sesuai dengan rasio lancip terbalik. Metode penjepitan tetap tidak berubah, dan bagian No. 11 hingga 15 yang diputar dengan keras diuji. Setelah pembubutan, bagian-bagian tersebut diuji dengan inspeksi koordinat tiga dimensi dan pengukur kekasaran permukaan. Hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3 Gambar hasil pemeriksaan lubang dalam cincin luar (No. 11-15) bantalan rol silinder (satuan: μｍ)
Terlihat dari data pada Tabel 3 bahwa dengan mengubah jalur pemotongan maka diperoleh rasio taper berdasarkan fenomena forward taper yang diketahui. Kedalaman pemotongan tetap tidak berubah selama pemotongan, dan jalur pemotongan adalah jalur rasio lancip terbalik yang sesuai. Setelah memutar lubang bagian dalam cincin luar bantalan rol silinder dengan keras, Periksa apakah semua toleransi geometrik dan kekasaran permukaan memenuhi persyaratan gambar.
06
Kesimpulan
Bertujuan untuk mengatasi masalah bahwa chuck yang berpusat pada diri sendiri atau multi-rahang akan menyebabkan deformasi cincin luar dari bantalan berdinding tipis ketika menjepit bantalan berdinding tipis yang diputar dengan keras, makalah ini mengusulkan penggunaan chuck magnet elektro-permanen untuk menjepit bagian luar. cincin bantalan berdinding tipis yang diputar keras, dan membuktikan bahwa chuck magnet elektro-permanen digunakan untuk menjepit cincin luar bantalan berdinding tipis yang diputar keras. Kelayakan menggunakan chuck magnetik untuk menjepit cincin luar dari bantalan tipis yang diputar keras -bantalan berdinding.
Untuk masalah fenomena lancip ke depan pada cincin luar bantalan berdinding tipis yang berputar keras, dua metode diusulkan untuk optimasi. Salah satunya adalah mengubah kedalaman pemotongan, dan yang lainnya adalah mengubah jalur pemotongan. Melalui verifikasi eksperimental, ditemukan bahwa mengubah kedalaman pemotongan lebih baik daripada mengubah jalur pemotongan. .
