Kroz analizu brtvene ljuske od legure 4J29 Kovar i materijala od nehrđajućeg čelika 022Cr17Ni12Mo2, predložena je metoda korištenja tehnologije glodanja i razvrtanja velike brzine za obradu materijala koji se teško obrađuju, što ne samo da poboljšava točnost obrade i učinkovitost obrade oblik i unutarnju rupu dijelova, ali i štedi energiju. troškovi alata za rezanje.
1 preambula
Kako bi se poboljšala izvedba i radni vijek svemirskih letjelica u različitim okruženjima dubokog svemira, dijelovi zrakoplovstva uglavnom biraju materijale s dobrom otpornošću na toplinu kao što su legure titana i legure za visoke temperature. Takvi legirani materijali imaju lošu obradu i teško ih je obraditi. Izbor alata za rezanje Visoki zahtjevi i visoki troškovi obrade. U skladu sa karakteristikama takvih materijala teških za strojnu obradu, provođenje istraživanja tehnologije obrade materijala teških za strojnu obradu i produljenje vijeka trajanja alata pomoći će poboljšati preciznost potpornih dijelova svemirskih letjelica i poboljšati učinkovitost obrade. Istodobno, može proširiti tržišni potencijal tvrtke i stvoriti veće ekonomske koristi. .
2 Pregled problema
Pravokutna serijska brtvena školjka dio je proizvoda koji je tvrtka razvila posljednjih godina, kao što je prikazano na slici 1, materijal je uglavnom legura 4J29 Kovar i nehrđajući čelik. Budući da struktura dizajna proizvoda zahtijeva upotrebu tehnologije brtvljenja stakla, postavljaju se veći zahtjevi za površinsku hrapavost površine i unutarnje rupe ove vrste zapečaćenih dijelova ljuske, što rezultira povećanom težinom obrade, smanjenim vijekom trajanja alata, povećanom cijenom alata, i smanjena učinkovitost obrade. Prolaznost je niska.
3 Analiza problema
Uzimajući leguru 4J29 Kovar i nehrđajući čelik 022Cr17Ni12Mo2 kao primjer za analizu određene vrste brtvene ljuske, struktura dijelova brtvene ljuske je slična, a potrebno je obraditi niz rupa u unutarnjoj šupljini. Niz rupa koristi se za klinove za brtvljenje stakla, a brtvljenje stakla Tehnologija spajanja zahtijeva da vrijednost hrapavosti unutarnje površine rupe reda bude Ra=0.8μm. U procesu pečaćenja stakla mnogo puta se proizvode nekvalificirani proizvodi, a prinos je nizak. Prema analizi dizajna i obrtnika, površinska hrapavost unutarnje površine otvora za brtvenu školjku ima važan utjecaj na učinak brtvljenja stakla. Neravnine u nizu rupa i oblik i obrada utora unutarnje šupljine nije lako ukloniti, što također utječe na učinak brtvljenja dijelova.
3.1 Analiza uzroka koji utječu na kvalitetu unutarnje stijenke rupe dijela
Izvorna tehnologija obrade nizova rupa koja se koristi u proizvodnoj liniji je bušenje → razvrtanje. Budući da materijal od legure 4J29 Kovar ima dobru plastičnost, lako se zalijepi za nož tijekom obrade; zbog visoke temperaturne tvrdoće nehrđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2) i slabog odvođenja topline razlikuje se od ostalih metalnih materijala. Snažan afinitet [1], tako da se svrdlo brzo troši, uglavnom u sljedećim aspektima.
Glavni rezni rub svrdla se prebrzo troši, a dolazi čak i do krhotina. Prilikom bušenja materijala koji se teško obrađuju, temperatura je visoka, deformacija rezanja i hlađenje su ozbiljni, a alat je lako zalijepiti kako bi se stvorio izgrađeni rub, što rezultira nedosljednom hrapavošću površine različitih unutarnjih rupa istog dijela, i stanje istrošenosti svrdla ne može se otkriti i kontrolirati tijekom obrade. Pokušajte poboljšati kvalitetu površine i učinkovitost obrade unutarnje rupe korištenjem svrdla od tvrdog metala (YG, YT i YW), koja su prikladnija za obradu materijala koje je teško obraditi. Prema principu trošenja alata [2], utvrđeno je da kod YG alata još uvijek dominira adhezivno trošenje tijekom rezanja s malom brzinom, ali YT alat prati određena količina oksidativnog i difuzijskog trošenja u isto vrijeme kao veza trošenje; YW alat ima tri vrste trošenja. Mehanizam trošenja zauzima isti položaj, tako da se svrdla od tvrdog metala YG mogu preferirati za rezanje malim brzinama, a svrdla od tvrdog metala YW ili YG mogu se koristiti za rezanje velikim brzinama. Prema ovom principu trošenja, kvaliteta površine unutarnje rupe se poboljšava nakon odabira odgovarajućeg svrdla za obradu niza rupa. Međutim, zbog visoke cijene svrdla od volfram-kobalt karbida malog promjera, cijena alata se povećava, a učinkovitost masovne proizvodnje i obrade nije visoka.
3.2 Analiza razloga koji utječu na oblik dijela i kvalitetu površine unutarnje šupljine
Kod obrade materijala od legure 4J29 Kovar i materijala od nehrđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2), za obradu se koristi alat od tvrdog metala s običnom veličinom zrna. Donji rub i bočni rub glodala se brzo troše, a vijek trajanja alata je kratak, tako da brzina rezanja može biti samo manja od 50 m/ Ako je odabran raspon min, učinkovitost obrade je niska. U usporedbi s obradom legura na bazi aluminija, životni vijek glodala je samo 1/5 vijeka trajanja obrade legura na bazi aluminija; u usporedbi s obradom nehrđajućeg čelika 314, životni vijek glodala je samo 1/3 životnog vijeka obrade nehrđajućeg čelika 314.
U procesu rezanja tako teško obradivih materijala lako se stvara velika količina rezne topline u području rezanja, što ozbiljno narušava točnost dimenzija i performanse obrađenih dijelova. Odvođenje topline rezanja može se izvesti samo pomoću tekućine za rezanje i unutarnjih rashladnih alata. Za zabrtvljenu ljusku ove vrste konstrukcije, zbog male veličine unutarnjeg otvora i unutarnje šupljine, uglavnom se koriste alati malog promjera ili oblikovani alati. Veliku količinu topline rezanja teško je brzo raspršiti, a alat se prebrzo troši, što rezultira povećanjem hrapavosti površine dijela. Ako je previsok i ne ispunjava tehničke zahtjeve, ocijenit će se kao nekvalificiran. Ako je razmak rupa mali, skošenje otvora će uništiti veličinu susjednog otvora; ako je skošenje premalo, srh će i dalje imati rubove, što će utjecati na kvalitetu brtvljenja.
4 rješavanje problema
4.1 Poboljšanje kvalitete unutarnje stijenke otvora
S obzirom na nedosljednu površinsku hrapavost unutarnje rupe zatvorene ljuske, potrebno je poboljšati metodu obrade i odabrati odgovarajući alat. Kroz proces probnog rezanja, tehnologija obrade niza rupa prvo se mijenja u bušenje → razvrtanje → fino glodanje unutarnje rupe, kvaliteta površine unutarnje rupe je očito poboljšana, ali broj rupa je velik, a alat je i dalje istrošen kada se glodalo malog promjera koristi za fino glodanje unutarnje rupe Brzo, i generira se fenomen zapetljanja strugotine i zazora alata, učinkovitost obrade još uvijek nije visoka, a cijena alata raste. Drugo, mijenja se u bušenje → razvrtanje → fino bušenje. Hrapavost površine unutarnje rupe zadovoljava zahtjeve, a učinkovitost obrade pojedinačne rupe je poboljšana, ali ukupni alat za bušenje malog promjera treba prilagoditi, cijena alata je visoka, vijek trajanja alata za bušenje je kratak i ne može zadovoljiti više redova rupa. dosadno.
Pozivajući se na tehnologiju razvrtanja rupa fiksnog promjera, otvor blende u procesu razvrtanja općenito je 3 do 100 mm. Zbog dugog reznog ruba razvrtala, svaki rezni rub istovremeno sudjeluje u rezanju tijekom razvrtanja, tako da je učinkovitost proizvodnje visoka, a naširoko se koristi u završnoj obradi rupa. Konačna tehnologija obrade određena je kao bušenje → razvrtanje → razvrtanje. Zbog tehnologije obrade razvrtanja rupa malog promjera (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Proračunom i probnim rezanjem odaberite razumne parametre rezanja. Princip je sljedeći.
Provjerite informacije o alatu za razvrtanje i prikupljene parametre razvrtanja te obradite materijale teške za strojnu obradu kao što je nehrđajući čelik. Brzina razvrtala ne smije biti previsoka [3] i odaberite referentnu vrijednost: brzina rezanja vc=(6 ~ 12) m/min, brzina posmaka f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Promjer unutarnje šupljine pravokutne zatvorene ljuske je (1,7~1,8) mm, tako da je razvrtač φ1,8 mm odabran za izračunavanje brzine vretena n i brzine dodavanja vf tijekom obrade, gdje je vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Budući da je brzina rezanja vc=πDn/1000 (D promjer alata, n brzina vretena), brzina vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (r/min).
Iz toga se može izračunati brzina napredovanja vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
Prema rezultatima proračuna, stvarni parametri obrade i rezanja odabrani su kao n{{0}}(1200-1300) o/min, vf=(70-80) mm /min, te se usvaja postupak bušenja → razvrtanja → razvrtanja. Zbog brtvljenja kućišta, razmak rupa je kompaktan, a promjer rupe mali, tako da se margina prije razvrtanja kontrolira na 0.05 mm. Konačni stvarni učinak obrade prikazan je na slici 3. Kada razvrtalo φ1,83 mm ima više od 1000 razvrtanih rupa, površinska hrapavost Ra unutarnje rupe još uvijek može doseći 0,8 μm, što zadovoljava zahtjeve procesa i poboljšava učinkovitost obrade.
4.2 Poboljšanje kvalitete obrade površine i vijeka trajanja alata
Kako bi se poboljšala učinkovitost obrade i vijek trajanja alata materijala s visokotemperaturnom tvrdoćom i slabom disipacijom topline, kao što su visokotemperaturne legure, legure titana i nehrđajući čelici, uvezeni alati od tvrdog metala često se koriste za grubu i završnu obradu, a trošak upotrebe alata je vrlo visok. Usporednom analizom razlike u trošenju različitih materijala alata pri rezanju legura titana velikom brzinom, uključujući neprevučeni cementni karbid, cementni karbid obložen TiAlN PVD i PCBN itd., utvrđeno je da materijali alata PCBN imaju veliku brzinu rezanja, nisku brzinu napredovanja i niska Pri rezanju legura titana s povratnim rezanjem može se dobiti relativno stabilna sila rezanja i manja vrijednost hrapavosti površine [4]. Primjenom principa brzog glodanja i korištenjem domaćih PCBN alata, veće rezanje Metodom obrade velike brzine i malog posmaka povećava se vijek trajanja alata.
Kroz višestruko probno rezanje i verifikaciju, analiza pokazuje da pri rezanju materijala koje je teško obraditi velikom brzinom, interakcija između posmaka po zubu fz i zadnjeg zahvata ap ima značajan učinak na hrapavost površine unutar relativno visoke vjerojatnosti pouzdanosti Utjecaj. Ovaj fenomen pokazuje da je učinak posmaka po zubu ili dubine glodanja na hrapavost površine usko povezan s odabirom dubine glodanja i posmaka po zubu. Nasuprot tome, pod uvjetima srednje i niske brzine rezanja, interakcija između različitih parametara rezanja nije očita ili nema interakcije. To znači da pod određenim uvjetima rezanja, jednostavno ispitivanje učinka jednog faktora posmaka po zubu ili količine povratnog rezanja na hrapavost površine ne može točno predvidjeti vrijednost hrapavosti obrađene površine. Stoga, da bi se postigla idealna hrapavost površine, pri određivanju posmaka po zubu potrebno ju je odabrati u skladu s količinom stražnjeg zahvata i obrnuto.
4-Domaće glodalo od tvrdog metala s oštricom je odabrano za brzu grubu obradu oblika i unutarnje šupljine. Zbog malog stražnjeg zahvata ap i male debljine rezanja ae, može učinkovito zaštititi donji rub i bočni rub alata. Generirana toplina rezanja brzo se provodi, smanjuje vjerojatnost nakupljanja ruba na vrhu alata i odgovarajuće povećava brzinu glodanja vc i brzinu napredovanja po zubu fz, što ne samo da osigurava kvalitetu obrade, već i poboljšava učinkovitost obrade. Da bi se izračunalo vrijeme obrade istrošenosti glodala za grubo glodanje, potrebno je samo odrezati učinkovito iskorišteni istrošeni dio, a preostali dio glodala još uvijek može zadovoljiti potrebe za grubom obradom nakon oštrenja, što uvelike poboljšava stopu iskorištenja rezača i smanjuje troškove rezača.
Za neravnine koje stvaraju materijali koje je teško obraditi, ručno uklanjanje je teško ispuniti postojeće tehničke zahtjeve, pa se koristi CNC obrada, a za obradu glodalom za skošenje glodala odabiru se materijali od brzoreznog čelika presvučeni TiC-om. Nakon što grubo glodanje poboljša kvalitetu, dijelovi ljuske su u redu. Neravnine koje nastaju tijekom glodanja relativno su male, a glodalo za skošenje treba samo obraditi prema konturnoj stazi dijela kako bi se osigurao gladak prijelaz oštrih rubova. Za obrubljivanje i neravnine rupa brtvene ljuske koristi se metoda obrade glodanja skošenih rupa glodalom za skošenje → fino razvrtanje razvrtačem kako bi se osiguralo da su rupe bez neravnina i da su zalijepljene. Parametri rezanja alata prije i nakon poboljšanja prikazani su u tablici 1, a učinak obrade ljuske prikazan je na slikama 4 i 5.
Tablica 1 Parametri rezanja alata prije i poslije poboljšanja
slika
slika
Slika 4 Učinak obrade ljuske od legure 4J29 Kovar
slika
Slika 5 Učinak obrade ljuske od materijala od nehrđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2)
5 Popularizacija i primjena tehnologije razvrtanja za teško obradive materijale
Određena vrsta dijelova potisne šipke (vidi sliku 6) izrađena je od 00Cr17Ni14Mo2 nehrđajućeg čelika, koji je materijal koji se teško obrađuje. Obrađuje se prolazna rupa φ5mm na vanjskom krugu, dubina je 15mm, a potrebna je vrijednost površinske hrapavosti Ra=1.6μm. Izvorni postupak je: montersko bušenje→poliranje stijenke rupe. Budući da je materijal nehrđajući čelik, postupak montera koristi bušilicu za bušenje rupa, svrdlo se brzo troši, položaj rupe je izvan tolerancije, a učinkovitost poliranja unutarnje rupe je niska. Stoga je poboljšani proces: bušenje na tokarilici → bušenje. Budući da proces tokarenja treba koristiti poseban alat za stezanje dijelova potisne šipke, a veličina posebnog alata je prevelika, nije ga lako postaviti. Stoga, iako je stvarna obrada zajamčila vrijednost površinske hrapavosti Ra=1.6μm, učinkovitost obrade nije poboljšana. 00Cr17Ni14Mo2 nehrđajući čelik uzrokovan Alat za bušenje brzo se troši i cijena alata je visoka.
Slika Slika 6 Dvodimenzionalni dijagram potisne šipke
Koristeći iskustvo stečeno razvrtanjem rupa malog promjera, tehnologija obrade bušenje → razvrtanje → razvrtanje u obradnom centru koristi se za rješavanje problema niske učinkovitosti obrade φ 5 mm kroz rupe i poteškoća u jamčenju vrijednosti površinske hrapavosti Ra{{ 2}}.6 μm. Proces implementacije je sljedeći.
Odaberite referentnu vrijednost: brzina rezanja vc{{0}}(6~12) m/min, posmak f=(0.15~0,2) mm/r. Odaberite razvrtač od φ5 mm za izračunavanje brzine alata i posmaka tijekom obrade, uzmite vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Budući da je brzina rezanja vc=πDn/1000 (D promjer alata, n brzina vretena), brzina vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), količina dodavanja vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Prema rezultatima izračuna, stvarni parametri obrade i rezanja odabiru se kao: brzina vretena n {{0}} (450-500) o/min, vf=({{3} }) mm/min, dopuštenje prije razvrtanja kontrolira se na 0,1 mm, a konačna stvarna strojna obrada Konačni objekt prikazan je na slici 7. Kada razvrtač φ5,02 mm (vidi sliku 8) ima više od 500 razvrtanih rupa, površina hrapavost Ra unutarnje rupe još uvijek može doseći 1,6 μm, što zadovoljava zahtjeve procesa i poboljšava učinkovitost obrade. Proizvedeni alat za pozicioniranje (vidi sliku 9) ima jednostavnu strukturu i lako se steže.
slika
Slika 7 Pravi objekt potisne šipke nakon obrade
slika
Slika 8 razvrtač φ5,02 mm
slika
Slika 9 Učinak alata za pozicioniranje za obradu potisne šipke
6 Postignuti učinak
Ovim istraživanjem stekli smo tehničko iskustvo u obradi materijala koji se teško strojno obrađuju. Naknadna istraživanja i razvoj dijelova izrađenih od materijala teških za strojnu obradu kao što su visokotemperaturne legure i legure titana također se mogu obraditi uz pomoć tehnologije razvrtanja i postignuti su dobri rezultati. Na primjer, korištenjem razvrtača φ2,12 mm, potpuno razvrtanje materijala od superlegura, slika promjera i dubokih rupa dubine veće od 40 mm. Tehnologija obrade razvrtanja ne samo da štedi trošak alata, već i poboljšava učinkovitost obrade. Pogledajte tablicu 2-tablicu 4 za usporedbu učinka obrade dijelova prije i nakon poboljšanja.
Tablica 2 Obrada slika pravokutnih rupa brtvene školjke prije i nakon poboljšanja
Tablica 3. Obrada rupa potisne šipke prije i poslije poboljšanja
slika
Tablica 4 Troškovi alata prije i poslije poboljšanja
slika
Iz tablice 2 do tablice 4 može se zaključiti da je korištenje poboljšane metode obrade poboljšalo kvalitetu obrade, stopa prolaznosti dijelova porasla je na 99 posto, učinkovitost proizvodnje porasla je za 33 posto, a trošak alata je uvelike smanjena.
7 Zaključak
Novi materijali koji se pojavljuju i materijali koje je teško strojno obraditi u području zrakoplovstva postavili su veće zahtjeve za tehnologiju obrade rezanjem. Samo dubljim istraživanjem reznih svojstava teško obradivih materijala i svladavanjem više svojstava novih materijala možemo odabrati odgovarajuće alate za rezanje. Uveden je sustav praćenja statusa rezanja alata za praćenje statusa upotrebe alata u stvarnom vremenu. U skladu s različitim vijekom trajanja različitih materijala, alat se može procijeniti i odabrati na vrijeme, što može smanjiti troškove i povećati učinkovitost uz poboljšanje točnosti obrade potpornih dijelova svemirske letjelice. Posljedica.
