Analizējot 4J29 Kovar sakausējuma un 022Cr17Ni12Mo2 nerūsējošā tērauda materiālu blīvējuma apvalku, tiek piedāvāta metode, kā izmantot ātrgaitas frēzēšanas un rīvēšanas tehnoloģiju grūti apstrādājamu materiālu apstrādei, kas ne tikai uzlabo apstrādes precizitāti un apstrādes efektivitāti. detaļu forma un iekšējais caurums, bet arī ietaupa enerģiju. griešanas instrumentu izmaksas.
1 preambula
Lai uzlabotu kosmosa kuģu veiktspēju un kalpošanas laiku dažādās dziļās kosmosa vidēs, kosmosa daļas galvenokārt izvēlas materiālus ar labu karstumizturību, piemēram, titāna sakausējumus un augstas temperatūras sakausējumus. Šādiem sakausējuma materiāliem ir slikta apstrādes veiktspēja, un tos ir grūti apstrādāt. Griešanas instrumentu izvēle Augstas prasības un augstas apstrādes izmaksas. Atbilstoši šādu grūti apstrādājamu materiālu īpašībām, grūti apstrādājamu materiālu apstrādes tehnoloģijas izpēte un instrumenta kalpošanas laika pagarināšana palīdzēs uzlabot kosmosa kuģa atbalsta detaļu precizitāti un uzlabot apstrādes efektivitāti. Vienlaikus tas var paplašināt uzņēmuma tirgus potenciālu un radīt lielākus ekonomiskos ieguvumus. .
2 Problēmas pārskats
Taisnstūra sērijas blīvējuma apvalks ir izstrādājuma daļa, ko uzņēmums nesen izstrādājis pēdējos gados, kā parādīts 1. attēlā, materiāls galvenokārt ir 4J29 Kovar sakausējums un nerūsējošais tērauds. Tā kā izstrādājuma konstrukcijas struktūra prasa izmantot stikla blīvēšanas tehnoloģiju, tiek izvirzītas augstākas prasības attiecībā uz virsmas raupjumu un iekšējo caurumu šāda veida aizzīmogotām apvalka daļām, kā rezultātā palielinās apstrādes grūtības, samazinās instrumenta kalpošanas laiks, palielinās instrumenta izmaksas, un samazināta apstrādes efektivitāte. Izturēšanas līmenis ir zems.
3 Problēmu analīze
Ņemot par piemēru 4J29 Kovar sakausējumu un 022Cr17Ni12Mo2 nerūsējošo tēraudu, lai analizētu noteikta veida blīvējuma apvalku, blīvējuma apvalka daļu struktūra ir līdzīga, un ir nepieciešams apstrādāt caurumu rindu iekšējā dobumā. Caurumu rinda tiek izmantota stikla blīvēšanas tapām, un stikla blīvējums Savienojuma tehnoloģija paredz, ka rindas cauruma iekšējās virsmas raupjuma vērtība ir Ra=0,8 μm. Stikla blīvēšanas procesā daudzkārt tiek ražoti nekvalificēti produkti, un raža ir zema. Saskaņā ar dizaina un amatnieku analīzi, blīvējuma apvalka rindas cauruma iekšējās virsmas virsmas raupjums būtiski ietekmē stikla blīvējuma ražu. Griežus caurumu rindā un iekšējās dobuma formas un rievu apstrādi nav viegli noņemt, kas arī ietekmē detaļu blīvēšanas efektu.
3.1 Cēloņu analīze, kas ietekmē detaļas cauruma iekšējās sienas kvalitāti
Sākotnējā ražošanas līnijā izmantotā caurumu rindu apstrādes tehnoloģija ir urbšana → rīvēšana. Tā kā 4J29 Kovar sakausējuma materiālam ir laba plastika, apstrādes laikā tas viegli pielīp pie naža; nerūsējošā tērauda (022Cr17Ni12Mo2) augstās temperatūras cietības un sliktas siltuma izkliedes dēļ tas atšķiras no citiem metāla materiāliem. Spēcīga afinitāte [1], tāpēc urbis ātri nolietojas, galvenokārt šādos aspektos.
Urbja galvenā griešanas mala nodilst pārāk ātri, un rodas pat šķembas. Urbjot grūti apstrādājamus materiālus, temperatūra ir augsta, griešanas deformācija un atdzišana ir nopietna, un instrumentu ir viegli pielīmēt, veidojot noslīpētu malu, kā rezultātā vienas un tās pašas daļas dažādu iekšējo caurumu virsmas raupjums ir neviendabīgs, un urbja uzgaļa nodiluma stāvokli apstrādes laikā nevar noteikt un kontrolēt. Mēģiniet uzlabot iekšējās urbuma virsmas kvalitāti un apstrādes efektivitāti, izmantojot volframa-kobalta cementēta karbīda urbjus (YG, YT un YW), kas ir piemērotāki grūti apstrādājamu materiālu apstrādei. Saskaņā ar instrumenta nodiluma principu [2] tiek konstatēts, ka YG instrumentā joprojām dominē līmes nodilums zema ātruma griešanas laikā, bet YT instrumentu vienlaikus pavada zināms oksidatīvais nodilums un difūzijas nodilums. kā obligācijas nodilums; YW instrumentam ir trīs nodiluma veidi. Nodiluma mehānisms ieņem to pašu pozīciju, tāpēc zema ātruma griešanai var dot priekšroku YG karbīda urbjiem, bet ātrgaitas griešanai var izmantot YW vai YG karbīda urbjus. Saskaņā ar šo nodiluma principu iekšējā urbuma virsmas kvalitāte tiek uzlabota pēc atbilstoša urbja izvēles caurumu rindas apstrādei. Tomēr maza diametra volframa-kobalta karbīda urbja augstās cenas dēļ instrumenta izmaksas palielinās, un masveida ražošanas un apstrādes efektivitāte nav augsta.
3.2 To iemeslu analīze, kas ietekmē daļas formu un iekšējās dobuma virsmas kvalitāti
Apstrādājot 4J29 Kovar sakausējuma materiālu un nerūsējošā tērauda materiālu (022Cr17Ni12Mo2), apstrādei tiek izmantots cementēta karbīda instruments ar parasto graudu izmēru. Frēzes apakšējā mala un sānu mala ātri nolietojas, un instrumenta kalpošanas laiks ir īss, tāpēc griešanas ātrums var būt mazāks par 50 m / Ja ir atlasīts diapazons min, apstrādes efektivitāte ir zema. Salīdzinot ar alumīnija sakausējumu apstrādi, frēžu kalpošanas laiks ir tikai 1/5 no alumīnija sakausējumu apstrādes ilguma; salīdzinot ar 314 nerūsējošā tērauda apstrādi, frēžu kalpošanas laiks ir tikai 1/3 no nerūsējošā tērauda 314 apstrādes ilguma.
Šādu grūti apstrādājamu materiālu griešanas procesā griešanas zonā ir viegli radīt lielu daudzumu griešanas siltuma, kas nopietni kaitē apstrādāto detaļu izmēru precizitātei un veiktspējai. Griešanas siltuma izkliedi var veikt tikai ar griešanas šķidrumu un iekšējiem dzesēšanas instrumentiem. Šāda veida konstrukcijas noslēgtajam apvalkam iekšējās atveres un iekšējās dobuma mazā izmēra dēļ pārsvarā tiek izmantoti maza diametra instrumenti vai formas instrumenti. Lielu griešanas siltuma daudzumu ir grūti ātri izkliedēt, un instruments pārāk ātri nolietojas, kā rezultātā palielinās detaļas virsmas raupjums. Ja tas ir pārāk augsts un neatbilst tehniskajām prasībām, tas tiks novērtēts kā nekvalificēts. Ja atstatums starp caurumiem ir mazs, atveres slīpums iznīcinās blakus esošās atveres izmēru; ja slīpums ir pārāk mazs, urbumam joprojām būs atloki, kas ietekmēs blīvējuma kvalitāti.
4 problēmu risināšana
4.1. Caurumu iekšējās sienas kvalitātes uzlabošana
Ņemot vērā noslēgtā apvalka iekšējā cauruma nekonsekvento virsmas raupjumu, ir jāuzlabo apstrādes metode un jāizvēlas piemērots instruments. Izmēģinājuma griešanas procesā caurumu rindas apstrādes tehnoloģija vispirms tiek mainīta uz urbšanu → rīvēšanu → iekšējā cauruma smalku frēzēšanu, acīmredzami uzlabojas iekšējā cauruma virsmas kvalitāte, bet caurumu skaits ir liels, un instruments joprojām ir. nēsā, ja maza diametra frēzi izmanto iekšējā cauruma ātrai frēzēšanai un rodas skaidu sapīšanās un instrumenta klīrenss, apstrādes efektivitāte joprojām nav augsta, un instrumenta izmaksas palielinās. Otrkārt, tas tiek mainīts uz urbšanu → rīvēšanu → smalku urbšanu. Iekšējā cauruma virsmas raupjums atbilst prasībām, un viena cauruma apstrādes efektivitāte ir uzlabota, bet maza diametra kopējais urbšanas rīks ir jāpielāgo, instrumenta izmaksas ir augstas, urbšanas instrumenta kalpošanas laiks ir īss un tas nevar atbilst. vairākas caurumu rindas. garlaicīgi.
Atsaucoties uz fiksēta diametra caurumu rīvēšanas tehnoloģiju, rīvēšanas procesa atvērums parasti ir no 3 līdz 100 mm. Pateicoties rīves garajai griešanas malai, rīvēšanas laikā katra griešanas šķautne vienlaikus piedalās griešanā, tāpēc ražošanas efektivitāte ir augsta, un to plaši izmanto urbumu apdarē. Galīgā apstrādes tehnoloģija tiek noteikta kā urbšana → rīvēšana → rīvēšana. Tā kā maza diametra caurumu rīvēšanas apstrādes tehnoloģija (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Izmantojot aprēķinus un izmēģinājuma griešanu, izvēlieties saprātīgus griešanas parametrus. Princips ir šāds.
Pārbaudiet rīvēšanas instrumenta informāciju un apkopotos rīvēšanas parametrus un apstrādājiet grūti apstrādājamus materiālus, piemēram, nerūsējošo tēraudu. Rīvēšanas ātrumam nevajadzētu būt pārāk lielam [3], un atlasiet atsauces vērtību: griešanas ātrums vc=(6 ~ 12) m/min, padeves ātrums f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Taisnstūrveida noslēgtā apvalka iekšējās dobuma diametrs ir (1,7–1,8) mm, tāpēc tiek izvēlēts φ1,8 mm rīvgriezējs, lai apstrādes laikā aprēķinātu vārpstas ātrumu n un padeves ātrumu vf, kur vc=7m/min , f=0,06 mm/r.
Tā kā griešanas ātrums vc=πDn/1000 (D ir instrumenta diametrs, n ir vārpstas ātrums), tāpēc vārpstas ātrums n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14 × 1,8 )≈1238 (apgr./min).
No tā var aprēķināt padeves ātrumu vf=fn=0.06 × 1238≈74 (mm/min).
Saskaņā ar aprēķinu rezultātiem faktiskie apstrādes un griešanas parametri ir izvēlēti kā n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, un tiek pieņemts urbšanas → rīvēšanas → rīvēšanas process. Korpusa blīvējuma dēļ Attālums starp caurumiem ir kompakts un cauruma diametrs ir mazs, tāpēc rezerve pirms rīvēšanas tiek kontrolēta līdz 0,05 mm. Galīgais faktiskais apstrādes efekts ir parādīts 3. attēlā. Ja φ1,83 mm rīvējam ir vairāk nekā 1000 rīvētu caurumu, iekšējā cauruma virsmas raupjums Ra joprojām var sasniegt 0,8 μm, kas atbilst procesa prasībām un uzlabo apstrādes efektivitāti.
4.2. Virsmas apstrādes kvalitātes un instrumenta kalpošanas laika uzlabošana
Lai uzlabotu apstrādes efektivitāti un instrumentu kalpošanas laiku materiāliem ar augstas temperatūras cietību un vāju siltuma izkliedi, piemēram, augstas temperatūras sakausējumiem, titāna sakausējumiem un nerūsējošajiem tēraudiem, importētos cementēta karbīda instrumentus bieži izmanto neapstrādātai un apdares apstrādei. instrumenta lietošanas izmaksas ir ļoti augstas. Dažādu instrumentu materiālu nodiluma atšķirību salīdzinošā analīze, griežot titāna sakausējumus lielā ātrumā, ieskaitot nepārklātu cementētu karbīdu, TiAlN PVD pārklājumu cementētu karbīdu un PCBN utt., Ir konstatēts, ka PCBN instrumentu materiāliem ir liels griešanas ātrums un zems padeves ātrums. un zems Griežot titāna sakausējumus ar pretgriešanu, var iegūt samērā stabilu griešanas spēku un zemāku virsmas raupjuma vērtību [4]. Piemērojot ātrgaitas frēzēšanas principu un izmantojot sadzīves PCBN instrumentus, lielāka griešana Liela ātruma un mazas padeves apstrādes metode palielina instrumenta kalpošanas laiku.
Izmantojot daudzkārtēju izmēģinājuma griešanu un verifikāciju, analīze parāda, ka, griežot grūti apstrādājamus materiālus lielā ātrumā, mijiedarbība starp padevi uz zoba fz un aizmugures saķeri ap būtiski ietekmē virsmas raupjumu salīdzinoši augstas ticamības varbūtības ietvaros. Ietekme. Šī parādība parāda, ka padeves uz zobu vai frēzēšanas dziļuma ietekme uz virsmas raupjumu ir cieši saistīta ar frēzēšanas dziļuma un padeves izvēli vienam zobam. Turpretim vidēja un zema ātruma griešanas apstākļos mijiedarbība starp dažādiem griešanas parametriem nav acīmredzama vai arī tās nav. Tas nozīmē, ka konkrētos griešanas apstākļos, vienkārši pārbaudot viena faktora padeves ietekmi uz vienu zobu vai atpakaļgriešanas daudzumu uz virsmas raupjumu, nevar precīzi paredzēt apstrādātās virsmas raupjuma vērtību. Tāpēc, lai iegūtu ideālu virsmas raupjumu, nosakot padeves ātrumu vienam zobam, tas ir jāizvēlas saistībā ar aizmugures saķeres apjomu un otrādi.
4-Asmens iekšzemes cietā karbīda frēze ir izvēlēta liela ātruma neapstrādātai formas un iekšējās dobuma apstrādei. Pateicoties mazajam aizmugures saķeres ap un mazajam griešanas biezumam ae, tas var efektīvi aizsargāt instrumenta apakšējo malu un sānu malu. Radītais griešanas siltums ātri vada, samazina iespējamību, ka instrumenta galā veidosies mala, un attiecīgi palielinās frēzēšanas ātrums vc un padeves ātrums uz vienu zobu fz, kas ne tikai nodrošina apstrādes kvalitāti, bet arī uzlabo apstrādes efektivitāti. Lai aprēķinātu neapstrādātā frēzes apstrādes nodiluma laiku, ir nepieciešams tikai nogriezt efektīvi izmantoto nolietoto daļu, un atlikušā griezēja daļa pēc asināšanas joprojām var apmierināt rupjās frēzes vajadzības, kas ievērojami uzlabo frēzes izmantošanas līmeni. griezējs un samazina griezēja izmaksas.
Grūti apstrādājamu materiālu radītajām urbām ir grūti izpildīt esošās tehniskās prasības, tāpēc tiek izmantota CNC apstrāde, bet slīpēšanas frēzes apstrādei tiek izvēlēti ar TiC pārklāti ātrgaitas tērauda materiāli. Pēc rupjas frēzēšanas uzlabojas kvalitāte, korpusa daļas ir smalkas. Frēzēšanas laikā radušās urbumi ir salīdzinoši mazi, un slīpfrēzējam tikai jāapstrādā atbilstoši detaļas kontūras trasei, lai nodrošinātu vienmērīgu asu malu pāreju. Blīvējuma apvalka caurumu atlokiem un urbumiem tiek izmantota apstrādes metode, kad urbumu noslīpēšana tiek frēzēta ar slīpfrēzi → smalka rīvēšana ar rīvgriezēju, lai nodrošinātu, ka urbumos nav urbumu un tie ir savienoti. Instrumenta griešanas parametri pirms un pēc uzlabošanas ir parādīti 1. tabulā, bet apvalka apstrādes efekts ir parādīts 4. un 5. attēlā.
1. tabula Instrumenta griešanas parametri pirms un pēc uzlabošanas
bilde
bilde
4. attēls 4J29 Kovar sakausējuma apvalka apstrādes efekts
bilde
5. attēls. Nerūsējošā tērauda materiāla (022Cr17Ni12Mo2) apvalka apstrādes efekts
5 Rīvēšanas tehnoloģijas popularizēšana un pielietošana grūti apstrādājamiem materiāliem
Noteikta veida stumšanas stieņa daļas (sk. 6. attēlu) ir izgatavotas no 00Cr17Ni14Mo2 nerūsējošā tērauda, kas ir grūti apstrādājams materiāls. Tiek apstrādāts φ5 mm caurums uz ārējā apļa, dziļums ir 15 mm, un ir nepieciešama virsmas raupjuma vērtība Ra=1,6 μm. Sākotnējais process ir šāds: montiera urbšana → urbuma sienas pulēšana. Tā kā materiāls ir nerūsējošais tērauds, montāžas procesā caurumu urbšanai tiek izmantota urbjmašīna, urbis ātri nodilst, urbuma stāvoklis neatbilst pielaidei, un iekšējā cauruma pulēšanas efektivitāte ir zema. Tāpēc uzlabotais process ir: virpas urbšana → urbšana. Tā kā pagriešanas procesā ir jāizmanto īpaši instrumenti, lai nostiprinātu stumšanas stieņa daļas, un speciālā instrumenta izmērs ir pārāk liels, to nav viegli uzstādīt. Tāpēc, lai gan faktiskā apstrāde ir garantējusi virsmas raupjuma vērtību Ra{11}},6 μm, apstrādes efektivitāte nav uzlabojusies. 00Cr17Ni14Mo2 nerūsējošā tērauda radītais Urbšanas rīks ātri nolietojas, un instrumenta izmaksas ir augstas.
Attēls 6. attēls. Stumšanas stieņa divdimensiju diagramma
Izmantojot maza diametra urbumu urbšanas pieredzi, apstrādes centrā tiek izmantota urbšanas → rīvēšanas → rīvēšanas apstrādes tehnoloģija, lai atrisinātu problēmas, kas saistītas ar zemu φ 5mm caurumu apstrādes efektivitāti un grūtības garantēt virsmas raupjuma vērtību Ra{{ 2}},6 μm. Īstenošanas process ir šāds.
Atlasiet atsauces vērtību: griešanas ātrums vc{{0}}(6–12) m/min, padeve f=(0,15–0,2) mm/r. Izvēlieties φ5 mm rīvi, lai aprēķinātu instrumenta ātrumu un padeves ātrumu apstrādes laikā, ņemiet vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Tā kā griešanas ātrums vc=πDn/1000 (D ir instrumenta diametrs, n ir vārpstas ātrums), tāpēc vārpstas ātrums n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (apgr./min.), plūsmas daudzums vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Saskaņā ar aprēķinu rezultātiem faktiskie apstrādes un griešanas parametri tiek izvēlēti šādi: vārpstas ātrums n {0}} (450-500) apgr./min, vf=({{3} }) mm/min, pielaide pirms rīvēšanas tiek kontrolēta līdz 0,1 mm, un galīgā faktiskā apstrāde. Galīgais objekts ir parādīts 7. attēlā. Ja φ5,02 mm rīvējam (sk. 8. attēlu) ir vairāk nekā 500 rīvētu caurumu, virsma. Iekšējā cauruma nelīdzenums Ra joprojām var sasniegt 1,6 μm, kas atbilst procesa prasībām un uzlabo apstrādes efektivitāti. Izgatavotajam pozicionēšanas instrumentam (sk. 9. attēlu) ir vienkārša uzbūve un to ir viegli nostiprināt.
bilde
7. attēls Patiesais stieņa objekts pēc apstrādes
bilde
8. attēls φ5,02 mm rīve
bilde
9. attēls. Pozicionēšanas instrumentu ietekme stumšanas stieņa apstrādei
6 Sasniegtais efekts
Veicot šo pētījumu, esam uzkrājuši tehnisko pieredzi grūti apstrādājamu materiālu apstrādē. Turpmāko detaļu izpēti un izstrādi, kas izgatavotas no grūti apstrādājamiem materiāliem, piemēram, augstas temperatūras sakausējumiem un titāna sakausējumiem, var arī apstrādāt, atsaucoties uz rīvēšanas tehnoloģiju, un ir sasniegti labi rezultāti. Piemēram, izmantojot φ2,12 mm rīvi, pilnīga supersakausējuma materiālu, diametra attēlu un dziļu caurumu rīvēšana, kuru dziļums pārsniedz 40 mm. Rīvēšanas apstrādes tehnoloģija ne tikai ietaupa instrumenta izmaksas, bet arī uzlabo apstrādes efektivitāti. Skatiet 2-tabulu 4, lai salīdzinātu detaļu apstrādes efektu pirms un pēc uzlabošanas.
2. tabula Taisnstūrveida blīvējuma apvalka caurumu attēlu apstrāde pirms un pēc uzlabošanas
3. tabula Stumšanas stieņa caurumu apstrāde pirms un pēc uzlabošanas
bilde
4. tabula Instrumentu izmaksas pirms un pēc uzlabošanas
bilde
No 2. līdz 4. tabulai var secināt, ka uzlabotās apstrādes metodes izmantošana ir uzlabojusi apstrādes kvalitāti, detaļu caurlaidības koeficients ir palielinājies līdz 99 procentiem, ražošanas efektivitāte ir palielinājusies par 33 procentiem, un instrumenta izmaksas ir palielinājušās. ir ievērojami samazināts.
7 Secinājums
Jaunie materiāli un grūti apstrādājamie materiāli aviācijas un kosmosa jomā ir izvirzījuši augstākas prasības griešanas apstrādes tehnoloģijai. Tikai padziļināti izpētot grūti apstrādājamu materiālu griešanas īpašības un apgūstot vairāk jaunu materiālu īpašības, mēs varam izvēlēties griešanai atbilstošus instrumentus. Instrumenta griešanas statusa uzraudzības sistēma ir ieviesta, lai uzraudzītu instrumenta lietošanas statusu reāllaikā. Saskaņā ar dažādu materiālu atšķirīgo kalpošanas laiku instrumentu var novērtēt un atlasīt laikus, kas var samazināt izmaksas un palielināt efektivitāti, vienlaikus uzlabojot kosmosa kuģa atbalsta daļu apstrādes precizitāti. Efekts.
