샤프트는 베어링의 중앙이나 휠의 중앙, 기어의 중앙을 관통하는 원통형의 물체이지만 사각형인 것도 몇 개 있다. 샤프트는 회전 부품을 지지하고 함께 회전하여 동작, 토크 또는 굽힘 모멘트를 전달하는 기계 부품입니다. 일반적으로 금속 원형 막대 모양이며 각 세그먼트는 서로 다른 직경을 가질 수 있습니다. 기계에서 회전 운동을 수행하는 부품은 샤프트에 장착됩니다.
샤프트 부품 소재:
1. 탄소강 35, 45, 50과 같은 고품질 탄소 구조강은 높은 종합 기계적 특성으로 인해 다양한 용도로 사용됩니다. 45강이 가장 널리 사용됩니다. 기계적 성질을 향상시키기 위해서는 노멀라이징 또는 담금질 및 템퍼링을 수행해야 합니다. 중요하지 않거나 응력이 작은 샤프트의 경우 Q235 및 Q275와 같은 탄소 구조강을 사용할 수 있습니다.
2. 합금강 합금강은 기계적 성질이 높지만 가격이 비싸 주로 특수한 요구사항이 있는 샤프트에 사용됩니다. 예를 들어, 슬라이딩 베어링을 사용하는 고속 샤프트는 종종 20Cr 및 20CrMnTi와 같은 저탄소 합금 구조강을 사용합니다. 침탄 및 담금질 후 기계 로터 샤프트는 작업 시 우수한 내마모성을 가져야 합니다. 고온, 고속 및 고하중 조건에서는 고온 기계적 특성을 위해 40CrNi 및 38CrMoAlA와 같은 합금 구조강이 사용되는 경우가 많습니다. 샤프트 블랭크의 경우 단조품이 우선시되고, 그 다음으로 강철이 더 큰 크기나 복잡한 구조의 경우 주강 또는 연성철을 고려할 수 있습니다.
예를 들어, 연성철을 사용하여 크랭크샤프트와 캠샤프트를 제조하면 비용이 저렴하고 진동 흡수가 좋으며 응력 집중에 대한 민감도가 낮고 강도가 좋은 장점이 있습니다. 샤프트의 기계 모델은 빔이고 대부분이 회전하므로 응력은 일반적으로 대칭적이고 주기적입니다. 가능한 파손 모드에는 피로 파손, 과부하 파손, 과도한 탄성 변형 등이 포함됩니다. 허브가 있는 일부 부품은 일반적으로 샤프트에 설치되므로 대부분의 샤프트를 계단형 샤프트로 만들어야 하므로 절삭량이 많이 필요합니다.
샤프트 구조 설계:
샤프트의 구조 설계는 샤프트의 합리적인 모양과 모든 구조적 치수를 결정하는 것으로 샤프트 설계의 중요한 단계입니다. 샤프트에 장착되는 부품의 종류, 크기 및 위치, 부품의 고정방법, 하중의 성질, 방향, 크기 및 분포, 베어링의 종류 및 크기, 샤프트의 블랭크, 제조 및 조립 공정, 설치 및 운송, 샤프트 변형 및 기타 요인. 설계자는 샤프트의 특정 요구 사항에 따라 설계할 수 있습니다. 필요한 경우 설계 계획을 선택하기 위해 여러 계획을 비교할 수 있습니다. 다음은 일반적인 샤프트 구조 설계 원칙입니다. 1. 재료를 절약하고 무게를 줄이십시오. 동일한 강도의 외부 치수를 사용하거나 단면 형상의 단면 계수가 큽니다. 2. 샤프트의 부품을 정확하게 위치 지정, 안정화, 조립, 분해 및 조정하기 쉽습니다. 3. 응력 집중을 줄이기 위해 다양한 구조적 조치를 채택합니다. 4. 가공 및 제조가 용이하고 정확성이 보장됩니다.
샤프트의 분류:
공통 샤프트는 구조 형상에 따라 크랭크샤프트, 스트레이트 샤프트, 플렉서블 샤프트, 솔리드 샤프트, 중공 샤프트, 리지드 샤프트, 플렉서블 샤프트로 나눌 수 있습니다. 샤프트(플렉시블 샤프트). 직선 샤프트는 다음과 같이 나눌 수 있습니다. ① 작업 시 굽힘 모멘트와 토크를 모두 견디는 회전 샤프트는 다양한 감속기의 샤프트와 같이 기계에서 가장 일반적인 샤프트입니다. ② 스핀들은 회전하는 부품을 지지하는 역할을 하며 토크를 전달하지 않고 굽힘 모멘트만을 견디는 역할을 하며, 철도차량의 샤프트 등 일부 스핀들은 회전하고, 풀리를 지지하는 샤프트 등 일부 스핀들은 회전하지 않습니다. ③ 변속기 샤프트는 크레인 이동 메커니즘의 긴 광학 샤프트, 자동차의 구동 샤프트 등과 같이 굽힘 모멘트를 견디지 않고 토크를 전달하는 데 주로 사용됩니다. 샤프트의 재질은 주로 탄소강 또는 합금강이지만 연성 철 또는 합금 주철로 만들 수도 있습니다. 샤프트의 작업 용량은 일반적으로 강도와 강성, 그리고 고속에서는 진동 안정성에 따라 달라집니다.
샤프트의 기술 요구 사항:
1. 가공 정확도
1) 치수 정확도. 샤프트 부품의 치수 정확도는 주로 샤프트의 직경 치수 정확도와 샤프트 길이 치수 정확도를 나타냅니다. 사용 요구 사항에 따라 기본 저널 직경의 치수 정확도는 일반적으로 IT6-IT9 수준이며 정밀 저널도 IT5 수준에 도달할 수 있습니다. 샤프트 길이 치수는 일반적으로 공칭 치수로 지정되며 사용 요구 사항에 따라 계단식 샤프트의 각 단계 길이에 따라 공차가 주어질 수 있습니다.
2) 기하학적 정확성. 샤프트 부품은 일반적으로 두 개의 저널이 있는 베어링에서 지지됩니다. 이 두 저널은 지지 저널이라고 하며 샤프트에 대한 어셈블리 참조이기도 합니다. 치수 정확도 외에도 일반적으로 서포트 저널의 기하학적 정확도(원통도, 원통도)에 대한 요구 사항이 있습니다. 일반적인 정밀도를 갖는 저널의 경우 기하학적 형상 오차는 직경 공차 범위로 제한되어야 하며 요구 사항이 높을 경우 허용 공차 값을 부품 도면에 별도로 명시해야 합니다.
3) 상호 위치 정확도.
지지 저널을 기준으로 샤프트 부품(변속기 부품을 조립하는 저널)의 결합 저널 간의 동축성은 상호 위치 정확도에 대한 공통 요구 사항입니다. 일반적으로 일반 정밀 샤프트의 일치 정확도로 인한 지지 저널의 반경 방향 원형 런아웃은 일반적으로 0.01-0.03mm이고 고정밀 샤프트의 런아웃은 0.001-0.005mm입니다. 또한 상호 위치 정확도에는 내부 및 외부 원통형 표면의 동축성, 축 위치 지정 끝 표면 및 축 중심선의 직각도 요구 사항도 포함됩니다.
2. 표면 거칠기는 기계의 정밀도와 작동 속도에 따라 샤프트 부품의 표면 거칠기 요구 사항도 다릅니다. 일반적으로 지지 저널의 표면 거칠기 Ra 값은 0.63-0.16μm이고 결합 저널의 표면 거칠기 Ra 값은 2.5-0.63μm입니다.
샤프트 부품 가공 기술:
1. 샤프트 부품의 재질
샤프트 부품의 재질 선택은 주로 강도, 강성, 내마모성과 제조공정에 따라 결정되며, 경제성과 합리적을 위해 노력합니다. 샤프트 부품에 일반적으로 사용되는 재질로는 35, 45, 50 고급 탄소강이 있으며, 45강이 가장 널리 사용됩니다. Q235 및 Q255와 같은 일반 탄소강은 하중이 더 작거나 덜 중요한 샤프트에도 사용될 수 있습니다. 큰 힘, 제한된 축 크기 및 무게 또는 일부 특별한 요구 사항이 있는 경우 합금강을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 40Cr 합금강은 중간 정도의 정밀도와 높은 회전 속도를 갖는 작업 상황에서 사용할 수 있습니다. 재료는 담금질 및 템퍼링 처리 후 우수한 종합 기계적 특성을 가지며 Cr15 및 65Mn과 같은 합금강은 정밀도가 높고 열악한 상황에서 사용할 수 있습니다. 작업 조건에서 이러한 재료는 담금질, 템퍼링 및 표면 담금질 후에 더 나은 내마모성과 피로 저항을 갖습니다. 고속 및 고하중 조건에서 작업하는 샤프트 부품인 경우 20Cr, 20CrMnTi, 20Mn2B 또는 38CrMoA1A 함침 탄소강을 선택하십시오. 강철은 침탄, 담금질 또는 질화 처리 후 표면 경도가 높을 뿐만 아니라 코어 강도도 크게 향상되어 내마모성, 충격 인성 및 피로 저항성이 우수합니다. 연철과 고강도 주철은 주조 특성과 진동 감쇠 특성이 우수하여 형상과 구조가 복잡한 샤프트 제조에 자주 사용됩니다. 특히, 우리나라에서 개발된 희토류 마그네슘 연성철은 내충격성과 인성이 우수하고, 마찰을 감소시키고, 진동을 흡수하며, 응력 집중에 덜 민감한 장점을 가지고 있어 중요한 샤프트 부품을 제조하는데 사용되어 왔습니다. 자동차, 트랙터, 공작기계.
2. 샤프트 부품 블랭크
샤프트 부품의 공통 블랭크에는 프로파일(환봉) 및 단조품이 포함됩니다. 복잡한 형상과 구조를 가진 대형 샤프트도 주조 가능합니다. 내연 기관의 크랭크축은 일반적으로 주조 블랭크로 만들어집니다. 프로파일 블랭크는 열간 압연 또는 냉간 압연 막대로 구분되며, 둘 다 직경 차이가 작은 매끄러운 샤프트 또는 계단식 샤프트에 적합합니다. 단조 블랭크를 가열하여 단조한 후 금속의 내부 섬유 구조가 표면을 따라 분포하므로 인장력, 굽힘 및 비틀림 저항이 높으며 일반적으로 중요한 샤프트에 사용됩니다.
샤프트 부품 가공 방법:
1. 외부 표면 가공 방법 및 가공 정확도
샤프트, 슬리브 및 디스크 부품에는 원통형 표면이 있는 일반적인 부품이 있습니다. 외부 표면에 일반적으로 사용되는 기계적 가공 방법에는 선삭, 연삭 및 다양한 마무리 방법이 있습니다. 선삭은 원통형 표면의 가장 경제적이고 효과적인 가공 방법이지만 경제적 정확성 측면에서 일반적으로 원통형 표면의 거친 가공 및 반 마무리 방법으로 적합합니다. 연삭은 원통형 표면의 주요 마무리 방법이며 특히 적합합니다. 다양한 고경도 및 담금질 부품의 마무리에 적합합니다. 마무리 가공은 마무리 후에 수행되는 초정밀 가공 방법(예: 롤링, 연마, 연삭 등)이며 고정밀 및 표면 품질 요구 사항이 있는 특정 부품에 적합합니다. 가공 방법에 따라 경제적인 가공 정확도, 표면 거칠기, 생산성 및 생산 비용이 달라질 수 있으므로 부품 도면의 요구 사항을 충족하는 적격 부품을 가공하려면 특정 상황에 따라 합리적인 가공 방법을 선택해야 합니다.
2. 원통형 표면의 선삭
(1) 원통형 선삭의 형태 샤프트 부품의 원통형 표면의 주요 가공 방법은 선삭입니다. 주요 가공 형태는 가공 공차가 큰 대략적인 자유 단조품과 대형 주조 블랭크입니다. 블랭크의 외부 원형 형상 오류와 위치 편차를 줄이고 후속 공정에서 가공 공차를 균일하게 만드는 것이 주요 목적입니다. 외측면의 산화스케일을 제거하는 것입니다. 외경가공의 경우 일반적인 제거공차는 한쪽면 1~3mm 입니다. 중소형 단조 및 주조 블랭크의 황삭 터닝은 일반적으로 황삭 터닝을 위해 직접 수행됩니다. 황삭 선삭은 주로 블랭크의 나머지 스톡 대부분을 절단합니다(일반적으로 계단형 프로파일을 생성함). 공정 시스템의 강성이 허용되면 생산 효율성을 향상시키기 위해 더 큰 절단량을 사용해야 합니다.
준정삭은 일반적으로 중정밀 표면의 최종 가공 공정으로 사용되며 연삭 및 기타 가공 공정의 전처리 공정으로도 사용할 수 있습니다. 정밀도가 높은 블랭크의 경우 거친 선삭 없이 직접 준정삭 선삭을 수행할 수 있습니다. 원통형 표면을 마무리하는 최종 가공 공정과 마무리 전 전처리 과정입니다. 높은 정밀도와 미세한 거칠기로 미세 선삭을 최종 가공하는 공정입니다. 비철금속 부품의 원통형 표면 가공에 적합합니다. 그러나 비철금속은 연삭에 적합하지 않으므로 연삭 대신 미세 선삭을 사용할 수 있습니다. 그러나 정밀 선반에는 높은 정밀도, 우수한 강성, 원활한 전달, 미세 이송 및 크롤링이 없는 공작 기계가 필요합니다. 선삭에는 다이아몬드 또는 초경합금 공구가 사용됩니다. 공구의 주 편각은 더 커야 하며(45o-90o), 공구 팁 호 반경은 0.1-1.0mm 미만이어야 합니다.
(2) 선삭 방법의 적용
1) 일반 선삭은 다양한 배치의 샤프트 부품의 원통형 가공에 적합하며 널리 사용됩니다. 단일 부품의 작은 배치의 경우 침실 선반을 사용하여 선삭 가공을 완료하는 경우가 많습니다. 중대형 생산의 경우 자동, 반자동 선반 및 특수 선반을 사용하여 선삭 가공을 완료합니다.
2) CNC 터닝은 단일품 소규모 배치 및 중간 배치 생산에 적합합니다. 그 적용은 점점 더 보편화되고 있으며, 주요 장점은 가공된 부품을 교체할 때 우수한 유연성, 짧은 장비 조정 및 준비 시간, 가공 중 보조 시간 단축, 절단 매개변수 최적화 및 우수한 가공 품질을 통해 효율성을 향상시킬 수 있다는 것입니다. , 특수 공구 및 고정 장치가 거의 없으며 해당 생산 준비 비용이 낮습니다. 공작 기계 작동에 대한 기술 요구 사항이 낮고 작업자의 기술, 비전, 정신, 체력 및 기타 요인에 영향을 받지 않습니다. 샤프트 부품의 경우 다음과 같은 특성을 갖는 경우 CNC 터닝이 적합합니다. 구조나 형상이 복잡하고, 일반적인 가공작업이 어렵고, 작업시간이 길고, 가공효율이 낮은 부품입니다. 보다 높은 가공 정밀도와 일관성이 요구되는 부품. 형상특성상 홈가공, 드릴가공, 나사가공 등이 필요한 부품 등 절삭조건이 변화하는 부품은 가공 중에 절삭량을 여러 번 변경해야 합니다. 배치는 크지 않지만 각 부품 배치는 다양한 종류와 어느 정도 복잡합니다. 키홈, 방사형 구멍(나사 구멍 포함) 및 단면에 분산 구멍(나사 구멍 포함)이 있는 샤프트 부품의 경우, 벨트 방식의 블루 샤프트, 키홈 또는 사각 헤드가 있는 샤프트도 터닝 머시닝 센터에서 가공할 수 있으며, 일반 CNC 터닝 외에도 부품의 다양한 홈, 구멍(나사 구멍 포함), 표면 및 기타 표면도 가공할 수 있습니다. 가공되고 가공될 수 있습니다. 공정은 고도로 집중되어 있으며 일반 CNC 선삭보다 처리 효율이 높으며 가공 정확도가 더 안정적이고 신뢰할 수 있습니다.
3) 연마공구를 이용하여 외측 원통면을 연삭하여 높은 선형속도로 공작물 표면을 가공하는 방법을 연삭이라 한다. 연삭은 여러 도구와 여러 모서리를 사용하는 고속 절단 방법으로 부품 마무리 및 단단한 표면 처리에 사용됩니다. 연삭 공정 범위는 매우 넓으며 거친 연삭, 미세 연삭, 미세 연삭 및 경면 연삭으로 나눌 수 있습니다. 연삭에 사용되는 연마재(또는 연삭재)는 입자가 작고 경도가 높으며 내열성이 좋은 특성을 가지고 있어 경화강, 초경절삭공구, 세라믹 등 더 단단한 금속재료와 비금속 재료를 가공할 수 있습니다. ; 가공 과정에서 절삭 동작에 동시에 참여하는 많은 입자가 있으며 매우 얇고 미세한 칩을 제거할 수 있으므로 가공 정확도가 높고 표면 거칠기 값이 작습니다. 마무리 방법으로 연삭이 생산에 널리 사용됩니다. 강력한 연삭 기술의 발달로 블랭크를 원하는 크기와 정밀도로 직접 연삭할 수도 있어 생산성이 높아집니다.