Z analizo tesnilne lupine iz zlitine 4J29 Kovar in materialov iz nerjavečega jekla 022Cr17Ni12Mo2 je predlagana metoda uporabe tehnologije hitrega rezkanja in povrtavanja za obdelavo materialov, ki jih je težko obdelovati, kar ne izboljša le natančnosti obdelave in učinkovitosti obdelave. obliko in notranjo luknjo delov, ampak tudi prihrani energijo. stroški rezalnega orodja.
1 preambula
Da bi izboljšali zmogljivost in življenjsko dobo vesoljskih plovil v različnih okoljih globokega vesolja, letalski deli večinoma izberejo materiale z dobro toplotno odpornostjo, kot so titanove zlitine in visokotemperaturne zlitine. Takšni zlitinski materiali imajo slabo obdelavo in jih je težko obdelati. Izbira rezilnega orodja Visoke zahteve in visoki stroški obdelave. Glede na značilnosti takšnih materialov, ki jih je težko obdelovati, bo izvajanje raziskav o tehnologiji obdelave materialov, ki jih je težko obdelovati, in podaljšanje življenjske dobe orodij pomagalo izboljšati natančnost podpornih delov vesoljskih plovil in izboljšati učinkovitost obdelave. Hkrati lahko razširi tržni potencial podjetja in ustvari večje gospodarske koristi. .
2 Pregled problema
Tesnilna lupina pravokotne serije je del izdelka, ki ga je podjetje razvilo na novo v zadnjih letih, kot je prikazano na sliki 1, material je predvsem zlitina 4J29 Kovar in nerjavno jeklo. Ker struktura zasnove izdelka zahteva uporabo tehnologije tesnjenja stekla, so postavljene višje zahteve za površinsko hrapavost površine in notranjo luknjo te vrste zaprtih delov lupine, kar ima za posledico povečano težavo pri obdelavi, zmanjšano življenjsko dobo orodja, povečane stroške orodja, in zmanjšana učinkovitost obdelave. Prehodnost je nizka.
3 Analiza problema
Če vzamemo zlitino 4J29 Kovar in nerjavno jeklo 022Cr17Ni12Mo2 kot primer za analizo določene vrste tesnilne lupine, je struktura delov tesnilne lupine podobna in potrebno je obdelati vrsto lukenj v notranji votlini. Vrstica lukenj se uporablja za zatiče za tesnjenje stekla, tesnjenje stekla pa Tehnologija povezovanja zahteva, da je vrednost hrapavosti notranje površine luknje v vrsti Ra=0.8μm. V postopku tesnjenja stekla se večkrat proizvajajo nekvalificirani izdelki, izkoristek pa je nizek. Glede na analizo zasnove in obrtnikov ima površinska hrapavost notranje površine luknje tesnilne lupine pomemben vpliv na izkoristek tesnjenja stekla. Zareze v vrsti lukenj ter obliko in obdelavo utorov notranje votline ni enostavno odstraniti, kar vpliva tudi na učinek tesnjenja delov.
3.1 Analiza vzrokov, ki vplivajo na kakovost notranje stene delne luknje
Prvotna tehnologija obdelave vrstic lukenj, ki se uporablja v proizvodni liniji, je vrtanje → povrtavanje. Ker ima material zlitine 4J29 Kovar dobro plastičnost, ga je med obdelavo enostavno prilepiti na nož; zaradi visoke temperaturne trdote nerjavnega jekla (022Cr17Ni12Mo2) in slabega odvajanja toplote se razlikuje od drugih kovinskih materialov. Močna afiniteta [1], zato se sveder hitro obrabi, predvsem v naslednjih vidikih.
Glavni rezalni rob svedra se prehitro obrabi in pride do odkruškov. Pri vrtanju materialov, ki jih je težko obdelovati, je temperatura visoka, rezalna deformacija in ohlajanje sta resni, orodje pa je enostavno pritrditi, da se ustvari nakopičen rob, kar ima za posledico nedosledno hrapavost površine različnih notranjih lukenj istega dela in stanja obrabljenosti svedra med obdelavo ni mogoče zaznati in nadzorovati. Poskusite izboljšati kakovost površine in učinkovitost obdelave notranje izvrtine z uporabo svedrov iz karbidne trdine (YG, YT in YW), ki so primernejši za obdelavo materialov, ki jih je težko obdelovati. V skladu z načelom obrabe orodja [2] je ugotovljeno, da pri orodju YG še vedno prevladuje adhezivna obraba med rezanjem z nizko hitrostjo, vendar orodje YT spremlja določena količina oksidativne obrabe in difuzijske obrabe hkrati. kot obraba vezi; orodje YW ima tri vrste obrabe. Obrabni mehanizem zavzema isti položaj, zato je za rezanje z nizko hitrostjo mogoče dati prednost karbidnim svedrom YG, za visokohitrostno rezanje pa lahko uporabite karbidne svedre YW ali YG. V skladu s tem načelom obrabe se kakovost površine notranje luknje izboljša po izbiri ustreznega svedra za obdelavo vrstice lukenj. Vendar pa se zaradi visoke cene svedra majhnega premera iz volframovega in kobaltovega karbida stroški orodja povečajo, učinkovitost množične proizvodnje in obdelave pa ni visoka.
3.2 Analiza razlogov, ki vplivajo na obliko dela in kakovost površine notranje votline
Pri obdelavi materiala iz zlitine 4J29 Kovar in materiala iz nerjavnega jekla (022Cr17Ni12Mo2) se za obdelavo uporablja orodje iz karbidne trdine z navadno velikostjo zrn. Spodnji rob in stranski rob rezkarja se hitro obrabita, življenjska doba orodja pa je kratka, zato je lahko rezalna hitrost manjša od 50 m/ Če je izbrano območje min, je učinkovitost obdelave nizka. V primerjavi z obdelavo zlitin na osnovi aluminija je življenjska doba rezkarjev le 1/5 tiste pri obdelavi zlitin na osnovi aluminija; v primerjavi z obdelavo nerjavečega jekla 314 je življenjska doba rezkarjev le 1/3 tiste pri obdelavi nerjavečega jekla 314.
V procesu rezanja takšnih materialov, ki jih je težko obdelovati, je enostavno ustvariti veliko količino rezalne toplote v območju rezanja, kar resno škodi dimenzijski natančnosti in zmogljivosti obdelanih delov. Odvajanje toplote pri rezanju se lahko izvaja samo z rezalno tekočino in notranjimi hladilnimi orodji. Za zaprto lupino te vrste strukture se zaradi majhnosti notranje luknje in notranje votline večinoma uporabljajo orodja majhnega premera ali oblikovana orodja. Veliko količino rezalne toplote je težko hitro razpršiti, orodje pa se prehitro obrabi, kar povzroči povečanje hrapavosti površine dela. Če je previsok in ne izpolnjuje tehničnih zahtev, bo ocenjen kot nekvalificiran. Če je razmik lukenj majhen, bo posnemanje odprtine uničilo velikost sosednje odprtine; če je posnetek premajhen, bo rob še vedno imel rob, kar bo vplivalo na kakovost tesnjenja.
4 reševanje problemov
4.1 Izboljšanje kakovosti notranje stene luknje
Zaradi nedosledne površinske hrapavosti notranje luknje zaprte lupine je treba izboljšati metodo obdelave in izbrati primerno orodje. S postopkom poskusnega rezanja se tehnologija obdelave vrstic lukenj najprej spremeni v vrtanje → povrtavanje → fino rezkanje notranje luknje, kakovost površine notranje luknje je očitno izboljšana, vendar je število lukenj veliko, orodje pa je še vedno Obrabljeno, ko se rezkalo z majhnim premerom uporablja za fino rezkanje notranje luknje. Hitro in pride do pojava zapletanja odrezkov in odmika orodja, učinkovitost obdelave še vedno ni visoka, stroški orodja pa se povečajo. Drugič, spremeni se v vrtanje → povrtavanje → fino vrtanje. Površinska hrapavost notranje luknje izpolnjuje zahteve in učinkovitost obdelave posamezne luknje je izboljšana, vendar je treba celotno orodje za vrtanje majhnega premera prilagoditi, stroški orodja so visoki, življenjska doba orodja za vrtanje je kratka in ne more izpolniti več vrst lukenj. dolgočasno.
Glede na tehnologijo povrtavanja lukenj s fiksnim premerom je odprtina postopka povrtavanja na splošno od 3 do 100 mm. Zaradi dolgega rezalnega roba povrtala vsak rezalni rob hkrati sodeluje pri rezanju med povrtavanjem, zato je proizvodna učinkovitost visoka in se pogosto uporablja pri končni obdelavi lukenj. Končna tehnologija obdelave je določena kot vrtanje → povrtavanje → povrtavanje. Ker tehnologija obdelave povrtavanja lukenj majhnega premera (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Z izračunom in poskusnim rezanjem izberite razumne rezalne parametre. Načelo je naslednje.
Preverite informacije o orodju za povrtalo in zbrane parametre povrtanja ter obdelajte materiale, ki jih je težko obdelati, kot je nerjavno jeklo. Hitrost povrtala ne sme biti previsoka [3] in izberite referenčno vrednost: rezalna hitrost vc=(6 ~ 12) m/min, pomik f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Premer notranje votline pravokotne zaprte lupine je (1,7~1,8) mm, zato je izbrano povrtalo φ1,8 mm za izračun hitrosti vretena n in hitrosti podajanja vf med obdelavo, kjer je vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Ker je rezalna hitrost vc=πDn/1000 (D je premer orodja, n je hitrost vretena), je torej hitrost vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (r/min).
Iz tega je mogoče izračunati hitrost podajanja vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
V skladu z rezultati izračuna so dejanski parametri obdelave in rezanja izbrani kot n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min in sprejet je postopek vrtanja → povrtavanja → povrtavanja. Zaradi tesnjenja ohišja je razmik med luknjami kompakten in premer luknje je majhen, zato je rob pred povrtavanjem nadzorovan na 0.05 mm. Končni dejanski učinek obdelave je prikazan na sliki 3. Ko ima povrtalo φ1,83 mm več kot 1000 povrtanih lukenj, lahko površinska hrapavost Ra notranje luknje še vedno doseže 0,8 μm, kar izpolnjuje zahteve postopka in izboljša učinkovitost obdelave.
4.2 Izboljšanje kakovosti površinske obdelave in življenjske dobe orodja
Da bi izboljšali učinkovitost obdelave in življenjsko dobo orodja materialov z visoko temperaturno trdoto in slabim odvajanjem toplote, kot so visokotemperaturne zlitine, titanove zlitine in nerjavna jekla, se za grobo in končno obdelavo pogosto uporabljajo uvožena orodja iz karbidne trdine. stroški uporabe orodja so zelo visoki. Primerjalna analiza razlike v obrabi različnih orodnih materialov pri rezanju titanovih zlitin pri visoki hitrosti, vključno z neprevlečenim cementnim karbidom, cementnim karbidom s TiAlN PVD prevleko in PCBN itd., je ugotovila, da so orodni materiali PCBN pri visoki rezalni hitrosti in nizkem pomiku. in nizka Pri rezanju titanovih zlitin s povratnim rezanjem lahko dosežemo relativno stabilno rezalno silo in nižjo vrednost hrapavosti površine [4]. Z uporabo principa hitrega rezkanja in uporabo domačih PCBN orodij, višje rezalne metode obdelave z visoko hitrostjo in majhnim pomikom povečajo življenjsko dobo orodja.
Z večkratnim poskusnim rezanjem in preverjanjem analiza kaže, da pri rezanju materialov, ki jih je težko obdelovati, pri visoki hitrosti interakcija med podajanjem na zob fz in zadnjim vpetjem ap pomembno vpliva na hrapavost površine z relativno visoko verjetnostjo zaupanja. Vpliv. Ta pojav kaže, da je učinek podajanja na zob ali globine rezkanja na hrapavost površine tesno povezan z izbiro globine rezkanja in podajanja na zob. Nasprotno pa pri rezalnih pogojih srednje in nizke hitrosti interakcija med različnimi rezalnimi parametri ni očitna ali pa interakcije ni. To pomeni, da pod določenimi rezalnimi pogoji preprosto preučevanje učinka enega faktorja podajanja na zob ali količine povratnega rezanja na hrapavost površine ne more natančno napovedati vrednosti hrapavosti obdelane površine. Zato, da bi dosegli idealno površinsko hrapavost, jo je treba pri določanju pomika na zob izbrati v povezavi s količino povratnega vpetja in obratno.
4-Domače rezkalo iz karbidne trdine z rezilom je izbrano za visokohitrostno grobo obdelavo oblike in notranje votline. Zaradi majhnega zadnjega vpetja ap in majhne debeline reza ae lahko učinkovito zaščiti spodnji rob in stranski rob orodja. Ustvarjena rezalna toplota hitro prevaja, zmanjša verjetnost nabiranja roba na konici orodja in ustrezno poveča hitrost rezkanja vc in podajalno hitrost na zob fz, kar ne zagotavlja samo kakovosti obdelave, ampak tudi izboljša učinkovitost obdelave. Za izračun obdelovalnega časa obrabe rezkarja za grobo obdelavo je potrebno odrezati le učinkovito uporabljen obrabljen del, preostali del rezkarja pa lahko po ostrenju še vedno zadosti potrebam grobega rezkanja, kar močno izboljša stopnjo izkoriščenosti rezalnik in zmanjša stroške rezalnika.
Za robove, ki nastanejo zaradi materialov, ki jih je težko obdelovati, je ročno odstranjevanje težko izpolniti obstoječe tehnične zahteve, zato se uporablja CNC obdelava, za obdelavo rezkarjev za posnemanje robov pa so izbrani materiali hitroreznega jekla, prevlečeni s TiC. Ko grobo rezkanje izboljša kakovost, so lupinasti deli v redu. Zareze, ki nastanejo med rezkanjem, so razmeroma majhne, rezkalo za posnemanje robov pa mora obdelati le v skladu s konturo dela, da zagotovi gladek prehod ostrih robov. Za prirobničenje in robove lukenj tesnilne lupine se uporablja metoda obdelave rezkanja posnemanja lukenj z rezkarjem za posnemanje robov → fino povrtavanje s povrtalom, da se zagotovi, da so luknje brez robov in zlepljene. Rezalni parametri orodja pred in po izboljšanju so prikazani v tabeli 1, učinek obdelave lupine pa je prikazan na sliki 4 in sliki 5.
Tabela 1 Rezalni parametri orodja pred in po izboljšanju
slika
slika
Slika 4 Učinek obdelave lupine iz zlitine 4J29 Kovar
slika
Slika 5 Učinek obdelave lupine iz materiala iz nerjavečega jekla (022Cr17Ni12Mo2)
5 Popularizacija in uporaba tehnologije povrtavanja za težko obdelovalne materiale
Določena vrsta delov potisne palice (glej sliko 6) je izdelana iz nerjavečega jekla 00Cr17Ni14Mo2, ki je material, ki ga je težko obdelati. Skoznja luknja φ5 mm na zunanjem krogu je obdelana, globina je 15 mm, potrebna pa je vrednost površinske hrapavosti Ra=1.6μm. Prvotni postopek je: montersko vrtanje→poliranje stene luknje. Ker je material nerjavno jeklo, monter za vrtanje lukenj uporablja sveder, sveder se hitro obrabi, položaj luknje je izven tolerance in učinkovitost poliranja notranje luknje je nizka. Zato je izboljšan postopek: vrtanje na stružnici → vrtanje. Ker mora postopek struženja uporabiti posebno orodje za vpenjanje delov potisne palice, velikost posebnega orodja pa je prevelika, ga ni enostavno namestiti. Zato, čeprav je dejanska obdelava zagotovila vrednost površinske hrapavosti Ra=1.6μm, učinkovitost obdelave ni bila izboljšana. 00Cr17Ni14Mo2 nerjaveče jeklo povzroča Vrtalno orodje se hitro obrabi in stroški orodja so visoki.
Slika Slika 6 Dvodimenzionalni diagram potisne palice
Na podlagi izkušenj, pridobljenih pri povrtavanju lukenj z majhnim premerom, se tehnologija obdelave vrtanje → povrtavanje → povrtavanje v obdelovalnem centru uporablja za reševanje težav nizke učinkovitosti obdelave φ 5 mm skozi luknje in težav pri zagotavljanju vrednosti površinske hrapavosti Ra{{ 2}}.6 μm. Postopek izvajanja je naslednji.
Izberite referenčno vrednost: hitrost rezanja vc{{0}}(6~12) m/min, podajanje f=(0.15~0,2) mm/r. Izberite povrtalo φ5 mm za izračun hitrosti orodja in hitrosti podajanja med obdelavo, vzemite vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Ker je rezalna hitrost vc=πDn/1000 (D je premer orodja, n je hitrost vretena), je torej hitrost vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), količina podajanja vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Glede na rezultate izračuna so dejanski parametri obdelave in rezanja izbrani kot: hitrost vretena n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, dovoljenje pred povrtavanjem je nadzorovano na 0,1 mm in končna dejanska obdelava Končni predmet je prikazan na sliki 7. Ko ima povrtalo φ5,02 mm (glejte sliko 8) več kot 500 povrtanih lukenj, površina hrapavost Ra notranje luknje lahko še vedno doseže 1,6 μm, kar izpolnjuje zahteve postopka in izboljša učinkovitost obdelave. Izdelano pozicionirno orodje (glej sliko 9) ima preprosto strukturo in ga je enostavno vpeti.
slika
Slika 7 Pravi predmet potisne palice po obdelavi
slika
Slika 8 Povrtalo φ5,02 mm
slika
Slika 9 Učinek orodja za pozicioniranje za obdelavo potisne palice
6 Dosežen učinek
S temi raziskavami smo si nabrali tehnične izkušnje pri obdelavi materialov, ki jih je težko obdelovati. Naknadne raziskave in razvoj delov iz materialov, ki jih je težko obdelovati, kot so visokotemperaturne zlitine in titanove zlitine, se lahko obdelujejo tudi s tehnologijo povrtavanja in doseženi so dobri rezultati. Na primer z uporabo povrtala φ2,12 mm, popolno povrtavanje materialov iz superzlitin, slik premera in globokih lukenj z globino več kot 40 mm. Tehnologija obdelave povrtavanja ne le prihrani stroške orodja, ampak tudi izboljša učinkovitost obdelave. Glejte tabelo 2-tabelo 4 za primerjavo učinka obdelave delov pred izboljšavo in po njej.
Tabela 2 Obdelava slik pravokotnih lukenj tesnilne lupine pred in po izboljšanju
Tabela 3 Obdelava lukenj potisnih drogov pred in po izboljšanju
slika
Tabela 4 Stroški orodja pred in po izboljšavi
slika
Iz tabele 2 do tabele 4 je mogoče sklepati, da je uporaba izboljšane metode obdelave izboljšala kakovost obdelave, stopnja prehoda delov se je povečala na 99 odstotkov, učinkovitost proizvodnje se je povečala za 33 odstotkov, stroški orodja pa so se povečali. močno zmanjšano.
7 Zaključek
Pojavljajoči se novi materiali in materiali, ki jih je težko obdelovati na vesoljskem področju, so postavili višje zahteve za tehnologijo rezanja. Le s poglobljenim raziskovanjem rezalnih lastnosti težko obdelovalnih materialov in obvladovanjem več lastnosti novih materialov lahko izberemo ustrezna orodja za rezanje. Uveden je sistem za spremljanje stanja rezanja orodja za spremljanje stanja uporabe orodja v realnem času. Glede na različno življenjsko dobo različnih materialov je mogoče orodje pravočasno oceniti in izbrati, kar lahko zmanjša stroške in poveča učinkovitost ter hkrati izboljša natančnost obdelave podpornih delov vesoljskega plovila. Učinek.
