Melalui analisis cangkerang pengedap aloi 4J29 Kovar dan bahan keluli tahan karat 022Cr17Ni12Mo2, kaedah menggunakan teknologi pengilangan dan reaming berkelajuan tinggi untuk memproses bahan yang sukar dimesin dicadangkan, yang bukan sahaja meningkatkan ketepatan pemesinan dan kecekapan pemesinan bentuk dan lubang dalaman bahagian, tetapi juga menjimatkan tenaga. kos alat pemotong.
1 mukadimah
Untuk meningkatkan prestasi dan hayat perkhidmatan kapal angkasa dalam pelbagai persekitaran ruang dalam, bahagian aeroangkasa kebanyakannya memilih bahan dengan rintangan haba yang baik seperti aloi titanium dan aloi suhu tinggi. Bahan aloi sedemikian mempunyai prestasi pemprosesan yang lemah dan sukar untuk diproses. Pemilihan alat pemotong Keperluan tinggi dan kos pemprosesan yang tinggi. Mengikut ciri-ciri bahan yang sukar dimesin sedemikian, menjalankan penyelidikan mengenai teknologi pemprosesan bahan yang sukar dimesin dan memanjangkan hayat alat akan membantu meningkatkan ketepatan bahagian sokongan kapal angkasa dan meningkatkan kecekapan pemprosesan. Pada masa yang sama, ia boleh meluaskan potensi pasaran syarikat dan mencipta faedah ekonomi yang lebih besar. .
2 Gambaran keseluruhan masalah
Cangkang pengedap siri segi empat tepat adalah bahagian produk yang baru dibangunkan oleh syarikat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, bahan terutamanya aloi 4J29 Kovar dan keluli tahan karat. Oleh kerana struktur reka bentuk produk memerlukan penggunaan teknologi pengedap kaca, keperluan yang lebih tinggi dikemukakan untuk kekasaran permukaan permukaan dan lubang dalaman jenis bahagian cangkang tertutup ini, mengakibatkan kesukaran pemprosesan yang meningkat, hayat alat yang berkurangan, peningkatan kos alat, dan mengurangkan kecekapan pemprosesan. Kadar lulus adalah rendah.
3 Analisis Masalah
Mengambil aloi 4J29 Kovar dan keluli tahan karat 022Cr17Ni12Mo2 sebagai contoh untuk menganalisis jenis cangkerang pengedap tertentu, struktur bahagian cangkerang pengedap adalah serupa, dan perlu memproses barisan lubang di rongga dalam. Barisan lubang digunakan untuk pin pengedap kaca, dan pengedap kaca Teknologi sambungan memerlukan nilai kekasaran permukaan dalam lubang baris ialah Ra=0.8μm. Dalam proses pengedap kaca, produk yang tidak memenuhi syarat dihasilkan berkali-kali, dan hasil adalah rendah. Menurut analisis reka bentuk dan pengrajin, kekasaran permukaan permukaan dalaman lubang baris shell pengedap mempunyai kesan penting ke atas hasil pengedap kaca. Burr pada baris lubang dan pemprosesan bentuk dan alur rongga dalam tidak mudah dikeluarkan, yang juga menjejaskan kesan pengedap bahagian.
3.1 Analisis punca yang menjejaskan kualiti dinding dalam lubang bahagian
Teknologi pemprosesan baris lubang asal yang digunakan dalam barisan pengeluaran ialah penggerudian → reaming. Oleh kerana bahan aloi 4J29 Kovar mempunyai keplastikan yang baik, ia mudah melekat pada pisau semasa pemprosesan; disebabkan oleh kekerasan suhu tinggi keluli tahan karat (022Cr17Ni12Mo2) dan pelesapan haba yang lemah, ia berbeza daripada bahan logam lain. Perkaitan yang kuat [1], jadi mata gerudi cepat haus, terutamanya dalam aspek berikut.
Bahagian pemotongan utama mata gerudi haus terlalu cepat, malah serpihan berlaku. Apabila menggerudi bahan yang sukar dimesin, suhu adalah tinggi, ubah bentuk pemotongan dan penyejukan adalah serius, dan alat ini mudah dilekatkan untuk menghasilkan kelebihan terbina, mengakibatkan kekasaran permukaan yang tidak konsisten bagi lubang dalam yang berbeza pada bahagian yang sama, dan keadaan haus mata gerudi tidak dapat dikesan dan dikawal semasa pemprosesan. Cuba tingkatkan kualiti permukaan dan kecekapan pemprosesan lubang dalam dengan menggunakan gerudi karbida bersimen tungsten-kobalt (YG, YT dan YW), yang lebih sesuai untuk memproses bahan yang sukar untuk dimesin. Mengikut prinsip haus alatan [2], didapati bahawa alat YG masih didominasi oleh haus pelekat semasa pemotongan berkelajuan rendah, tetapi alat YT disertai dengan jumlah haus oksidatif dan haus resapan pada masa yang sama. sebagai haus bon; alat YW mempunyai tiga jenis haus. Mekanisme haus menduduki kedudukan yang sama, jadi gerudi karbida YG boleh diutamakan untuk pemotongan berkelajuan rendah, dan gerudi karbida YW atau YG boleh digunakan untuk pemotongan berkelajuan tinggi. Mengikut prinsip haus ini, kualiti permukaan lubang dalam dipertingkatkan selepas memilih bit gerudi yang sesuai untuk memproses baris lubang. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh harga tinggi bit gerudi tungsten-kobalt karbida berdiameter kecil, kos alat meningkat, dan kecekapan pengeluaran dan pemprosesan besar-besaran tidak tinggi.
3.2 Analisis sebab-sebab yang mempengaruhi bentuk bahagian dan kualiti permukaan rongga dalam
Apabila memproses bahan aloi 4J29 Kovar dan bahan keluli tahan karat (022Cr17Ni12Mo2), alat karbida bersimen dengan saiz butiran biasa digunakan untuk pemprosesan. Tepi bawah dan tepi sisi pemotong penggilingan haus dengan cepat, dan hayat alat adalah pendek, jadi kelajuan pemotongan hanya boleh lebih rendah daripada 50m/ Jika julat min dipilih, kecekapan pemprosesan adalah rendah. Berbanding dengan pemprosesan aloi berasaskan aluminium, hayat perkhidmatan pemotong pengilangan hanyalah 1/5 daripada pemprosesan aloi berasaskan aluminium; berbanding dengan pemprosesan keluli tahan karat 314, hayat perkhidmatan pemotong pengilangan hanya 1/3 daripada pemprosesan keluli tahan karat 314.
Dalam proses memotong bahan yang sukar dimesin, mudah untuk menghasilkan sejumlah besar haba pemotongan di kawasan pemotongan, yang secara serius merosakkan ketepatan dimensi dan prestasi bahagian yang diproses. Pelesapan haba pemotongan hanya boleh dilakukan dengan memotong bendalir dan alat penyejukan dalaman. Untuk cangkerang tertutup jenis struktur ini, disebabkan saiz lubang dalam yang kecil dan rongga dalam, alat berdiameter kecil atau alat berbentuk kebanyakannya digunakan. Sebilangan besar haba pemotongan sukar untuk hilang dengan cepat, dan alat itu haus terlalu cepat, mengakibatkan peningkatan kekasaran permukaan bahagian tersebut. Jika ia terlalu tinggi dan gagal memenuhi keperluan teknikal, ia akan dinilai sebagai tidak layak. Jika jarak lubang kecil, chamfering orifis akan memusnahkan saiz apertur bersebelahan; jika chamfering terlalu kecil, burr masih akan mempunyai flanging, yang akan menjejaskan kualiti pengedap.
4 penyelesaian masalah
4.1 Penambahbaikan kualiti dinding dalam lubang
Memandangkan kekasaran permukaan yang tidak konsisten dari lubang dalam cangkerang yang dimeterai, adalah perlu untuk memperbaiki kaedah pemprosesan dan memilih alat yang sesuai. Melalui proses pemotongan percubaan, teknologi pemprosesan baris lubang mula-mula ditukar kepada penggerudian → reaming → pengilangan halus lubang dalam, kualiti permukaan lubang dalam jelas bertambah baik, tetapi bilangan lubang adalah besar, dan alat itu masih dipakai apabila pemotong pengilangan diameter kecil digunakan untuk mengisar halus lubang dalam dengan Cepat, dan fenomena kekusutan cip dan pelepasan alat dihasilkan, kecekapan pemprosesan masih tidak tinggi, dan kos alat meningkat. Kedua, ia ditukar kepada penggerudian → reaming → boring halus. Kekasaran permukaan lubang dalam memenuhi keperluan, dan kecekapan pemprosesan lubang tunggal dipertingkatkan, tetapi alat membosankan keseluruhan diameter kecil perlu disesuaikan, kos alat tinggi, hayat alat yang membosankan adalah pendek, dan ia tidak dapat memenuhi berbilang baris lubang. membosankan.
Dengan merujuk kepada teknologi reaming lubang berdiameter tetap, apertur proses reaming biasanya 3 hingga 100mm. Disebabkan oleh kelebihan pemotongan yang panjang pada reamer, setiap bahagian pemotongan mengambil bahagian dalam pemotongan pada masa yang sama semasa reaming, jadi kecekapan pengeluaran adalah tinggi, dan ia digunakan secara meluas dalam kemasan lubang. Teknologi pemprosesan akhir ditentukan sebagai penggerudian → reaming → reaming. Kerana teknologi pemprosesan reaming lubang berdiameter kecil (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Melalui pengiraan dan pemotongan percubaan, pilih parameter pemotongan yang munasabah. Prinsipnya adalah seperti berikut.
Semak maklumat alat reamer dan parameter reaming yang dikumpul, dan proses bahan yang sukar dimesin seperti keluli tahan karat. Kelajuan reamer tidak boleh terlalu tinggi [3], dan pilih nilai rujukan: kelajuan pemotongan vc=(6 ~ 12) m/min, kadar suapan f=(0. 05 ~ 0.1) mm/r. Diameter rongga dalam cangkerang bermeterai segi empat tepat ialah (1.7~1.8) mm, jadi reamer φ1.8mm dipilih untuk mengira kelajuan gelendong n dan kelajuan suapan vf semasa pemprosesan, di mana vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Oleh kerana kelajuan pemotongan vc=πDn/1000 (D ialah diameter alat, n ialah kelajuan gelendong), jadi kelajuan gelendong n=1000vc/(πD)=1000×7/(3.14×1.8 )≈1238 (r/min).
Daripada ini, kelajuan suapan vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min) boleh dikira.
Mengikut keputusan pengiraan, parameter pemesinan dan pemotongan sebenar dipilih sebagai n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, dan proses penggerudian → reaming → reaming diguna pakai. Disebabkan oleh pengedap cangkerang Jarak lubang adalah padat dan diameter lubang adalah kecil, jadi jidar sebelum reaming dikawal kepada 0.05mm. Kesan pemprosesan sebenar terakhir ditunjukkan dalam Rajah 3. Apabila reamer φ1.83mm mempunyai lebih daripada 1000 lubang reamed, kekasaran permukaan Ra lubang dalam masih boleh mencapai 0.8 μm, yang memenuhi keperluan proses dan meningkatkan kecekapan pemprosesan.
4.2 Peningkatan Kualiti Pemprosesan Permukaan dan Hayat Alat
Untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan dan hayat alat bahan dengan kekerasan suhu tinggi dan pelesapan haba yang lemah, seperti aloi suhu tinggi, aloi titanium dan keluli tahan karat, alat karbida bersimen yang diimport sering digunakan untuk pemesinan kasar dan kemasan, dan kos penggunaan alatan adalah sangat tinggi. Analisis perbandingan perbezaan kehausan bahan alat yang berbeza apabila memotong aloi titanium pada kelajuan tinggi, termasuk karbida bersimen tidak bersalut, karbida bersimen bersalut TiAlN PVD dan PCBN, dsb., didapati bahan alat PCBN berada pada kelajuan pemotongan tinggi, kadar suapan rendah dan rendah Apabila memotong aloi titanium dengan pemotongan belakang, daya pemotongan yang agak stabil dan nilai kekasaran permukaan yang lebih rendah boleh diperolehi [4]. Dengan menggunakan prinsip pengilangan berkelajuan tinggi dan menggunakan alat PCBN domestik, pemotongan lebih tinggi Kaedah pemprosesan kelajuan tinggi dan suapan kecil meningkatkan hayat perkhidmatan alat.
Melalui pemotongan dan pengesahan berbilang percubaan, analisis menunjukkan bahawa apabila memotong bahan yang sukar dimesin pada kelajuan tinggi, interaksi antara suapan setiap gigi fz dan ap penglibatan belakang mempunyai kesan yang ketara ke atas kekasaran permukaan dalam kebarangkalian keyakinan yang agak tinggi. Pengaruh. Fenomena ini menunjukkan bahawa kesan suapan setiap gigi atau kedalaman pengilangan terhadap kekasaran permukaan berkait rapat dengan pemilihan kedalaman pengilangan dan suapan setiap gigi. Sebaliknya, di bawah keadaan pemotongan kelajuan sederhana dan rendah, interaksi antara pelbagai parameter pemotongan tidak jelas, atau tiada interaksi. Ini bermakna di bawah keadaan pemotongan tertentu, hanya memeriksa kesan faktor tunggal suapan setiap gigi atau jumlah pemotongan belakang pada kekasaran permukaan tidak dapat meramalkan dengan tepat nilai kekasaran permukaan yang diproses. Oleh itu, untuk mendapatkan kekasaran permukaan yang ideal, apabila menentukan kadar suapan setiap gigi, ia perlu dipilih bersama-sama dengan jumlah penglibatan belakang, dan sebaliknya.
4-Pemotong pengilangan karbida pepejal domestik bilah dipilih untuk pemesinan kasar berkelajuan tinggi bagi bentuk dan rongga dalam. Oleh kerana ap penglibatan belakang yang kecil dan ketebalan pemotongan kecil ae, ia boleh melindungi tepi bawah dan tepi sisi alat dengan berkesan. Haba pemotongan yang dijana mengalir dengan pantas, mengurangkan kebarangkalian tepi terbina pada hujung alat, dan dengan itu meningkatkan kelajuan pengilangan vc dan kadar suapan setiap gigi fz, yang bukan sahaja memastikan kualiti pemprosesan, tetapi juga meningkatkan kecekapan pemprosesan. Untuk mengira masa haus pemesinan pemotong pengilangan kasar, hanya perlu memotong bahagian haus yang digunakan dengan berkesan, dan bahagian pemotong yang selebihnya masih boleh memenuhi keperluan pengasaran semula selepas mengasah, yang meningkatkan kadar penggunaan pemotong dan mengurangkan kos pemotong.
Untuk burr yang dihasilkan oleh bahan yang sukar dimesin, penyingkiran manual sukar untuk memenuhi keperluan teknikal sedia ada, jadi pemesinan CNC digunakan, dan bahan keluli berkelajuan tinggi bersalut TiC dipilih untuk pemprosesan pemotong pengilangan chamfering. Selepas pengilangan kasar meningkatkan kualiti, bahagian cangkerang adalah baik Burr yang dihasilkan semasa pengilangan adalah agak kecil, dan pemotong pengilangan chamfer hanya perlu memproses mengikut jejak kontur bahagian untuk memastikan peralihan yang lancar pada tepi tajam. Untuk bebibir dan burr lubang cangkerang pengedap, kaedah pemprosesan mengisar chamfering lubang dengan pemotong pengisar chamfer → reaming halus dengan reamer digunakan untuk memastikan lubang bebas daripada burr dan terikat. Parameter pemotongan alat sebelum dan selepas penambahbaikan ditunjukkan dalam Jadual 1, dan kesan pemprosesan cangkerang ditunjukkan dalam Rajah 4 dan Rajah 5.
Jadual 1 Parameter pemotongan alatan sebelum dan selepas penambahbaikan
gambar
gambar
Rajah 4 Kesan pemprosesan kulit aloi 4J29 Kovar
gambar
Rajah 5 Kesan pemprosesan bahan keluli tahan karat (022Cr17Ni12Mo2) cangkerang
5 Mempopularkan dan mengaplikasi teknologi reaming untuk bahan yang sukar dimesin
Jenis bahagian rod tolak tertentu (lihat Rajah 6) diperbuat daripada 00keluli tahan karat Cr17Ni14Mo2, yang merupakan bahan yang sukar untuk dimesin. Lubang tembus φ5mm pada bulatan luar diproses, kedalaman ialah 15mm, dan nilai kekasaran permukaan Ra=1.6μm diperlukan. Proses asal ialah: penggerudian yang lebih kemas→ menggilap dinding lubang. Memandangkan bahannya adalah keluli tahan karat, proses pemasangan menggunakan gerudi untuk menggerudi lubang, mata gerudi cepat haus, kedudukan lubang di luar toleransi, dan kecekapan menggilap lubang dalam adalah rendah. Oleh itu, proses yang diperbaiki ialah: penggerudian pelarik → Membosankan. Memandangkan proses memusing perlu menggunakan perkakas khas untuk mengapit bahagian rod tolak, dan saiz perkakas khas terlalu besar, ia tidak mudah untuk dipasang. Oleh itu, walaupun pemprosesan sebenar telah menjamin nilai kekasaran permukaan Ra=1.6μm, kecekapan pemprosesan tidak dipertingkatkan. 00Keluli tahan karat Cr17Ni14Mo2 disebabkan Alat yang membosankan haus dengan cepat dan kos alat itu tinggi.
Gambar Rajah 6 Gambar rajah dua dimensi rod tolak
Menggunakan pengalaman yang diperoleh daripada reaming lubang berdiameter kecil, teknologi pemprosesan penggerudian → reaming → reaming di pusat pemesinan digunakan untuk menyelesaikan masalah kecekapan pemprosesan rendah φ 5mm melalui lubang dan kesukaran dalam menjamin nilai kekasaran permukaan Ra{{ 2}}.6μm. Proses pelaksanaan adalah seperti berikut.
Pilih nilai rujukan: kelajuan pemotongan vc{{0}}(6~12) m/min, suapan f=(0.15~0.2) mm/r. Pilih reamer φ5mm untuk mengira kelajuan alat dan kadar suapan semasa pemprosesan, ambil vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Oleh kerana kelajuan pemotongan vc=πDn/1000 (D ialah diameter alat, n ialah kelajuan gelendong), jadi kelajuan gelendong n=1000vc/(πD)=1000×7/(3.14×5 )≈445 (r/min), suapan Kuantiti vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Mengikut keputusan pengiraan, parameter pemesinan dan pemotongan sebenar dipilih sebagai: kelajuan gelendong n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, elaun sebelum reaming dikawal kepada 0.1mm, dan pemesinan sebenar akhir Objek akhir ditunjukkan dalam Rajah 7. Apabila reamer φ5.02mm (lihat Rajah 8) mempunyai lebih daripada 500 lubang reamed, permukaan kekasaran Ra lubang dalam masih boleh mencapai 1.6 μm, yang memenuhi keperluan proses dan meningkatkan kecekapan pemprosesan. Alat penentu kedudukan yang dikilang (lihat Rajah 9) mempunyai struktur yang ringkas dan mudah diapit.
gambar
Rajah 7 Objek sebenar rod tolak selepas diproses
gambar
Rajah 8 φ5.02mm reamer
gambar
Rajah 9 Kesan alatan kedudukan untuk pemprosesan rod tolak
6 Kesan dicapai
Melalui penyelidikan ini, kami telah mengumpul pengalaman teknikal dalam memproses bahan yang sukar untuk dimesin. Penyelidikan dan pembangunan seterusnya bagi bahagian-bahagian yang diperbuat daripada bahan yang sukar dimesin seperti aloi suhu tinggi dan aloi titanium juga boleh diproses dengan merujuk kepada teknologi reaming, dan keputusan yang baik telah dicapai. Contohnya, menggunakan reamer φ2.12mm, Reaming lengkap bahan aloi super, gambar diameter dan lubang dalam dengan kedalaman lebih daripada 40mm. Teknologi pemprosesan reaming bukan sahaja menjimatkan kos alat, tetapi juga meningkatkan kecekapan pemprosesan. Lihat Jadual 2-Jadual 4 untuk perbandingan kesan pemprosesan bahagian sebelum dan selepas penambahbaikan.
Jadual 2 Memproses gambar lubang cengkerang pengedap segi empat tepat sebelum dan selepas penambahbaikan
Jadual 3 Pemprosesan lubang batang tolak sebelum dan selepas penambahbaikan
gambar
Jadual 4 Kos alatan sebelum dan selepas penambahbaikan
gambar
Daripada Jadual 2 hingga Jadual 4, dapat disimpulkan bahawa penggunaan kaedah pemprosesan yang lebih baik telah meningkatkan kualiti pemprosesan, kadar lulus bahagian telah meningkat kepada 99 peratus, kecekapan pengeluaran telah meningkat sebanyak 33 peratus, dan kos alat telah meningkat. telah dikurangkan dengan banyaknya.
7 Kesimpulan
Bahan-bahan baharu yang baru muncul dan bahan yang sukar dimesin dalam bidang aeroangkasa telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk teknologi pemprosesan pemotongan. Hanya dengan penyelidikan mendalam tentang ciri pemotongan bahan yang sukar dimesin dan menguasai lebih banyak sifat bahan baharu boleh kita memilih alat pemadanan untuk memotong. Sistem pemantauan status pemotongan alat diperkenalkan untuk memantau status penggunaan alat dalam masa nyata. Mengikut hayat perkhidmatan yang berbeza bagi bahan yang berbeza, alat itu boleh dinilai dan dipilih dalam masa, yang boleh mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan sambil meningkatkan ketepatan pemesinan bahagian sokongan kapal angkasa. Kesan.
