Чрез анализа на уплътнителната обвивка от сплав 4J29 Kovar и материали от неръждаема стомана 022Cr17Ni12Mo2 се предлага метод за използване на технология за високоскоростно фрезоване и райбероване за обработка на трудни за машинна обработка материали, което не само подобрява точността на обработка и ефективността на обработка на формата и вътрешния отвор на частите, но също така спестява енергия. разходи за режещи инструменти.
1 преамбюл
За да се подобри производителността и експлоатационния живот на космическите кораби в различни среди в дълбокия космос, аерокосмическите части избират най-вече материали с добра устойчивост на топлина, като титанови сплави и високотемпературни сплави. Такива сплави имат лоша производителност на обработка и са трудни за обработка. Изборът на режещи инструменти Високи изисквания и високи разходи за обработка. Според характеристиките на такива трудни за машинна обработка материали, провеждането на изследвания върху технологията на обработка на трудни за машинна обработка материали и удължаването на живота на инструмента ще спомогне за подобряване на прецизността на поддържащите части на космическия кораб и ще подобри ефективността на обработката. В същото време може да разшири пазарния потенциал на компанията и да създаде по-големи икономически ползи. .
2 Преглед на проблема
Уплътнителната обвивка с правоъгълна серия е част от продукта, новоразработена от компанията през последните години, както е показано на фигура 1, материалът е главно сплав 4J29 Kovar и неръждаема стомана. Тъй като структурата на дизайна на продукта изисква използването на технология за запечатване на стъкло, се поставят по-високи изисквания за повърхностната грапавост на повърхността и вътрешния отвор на този тип запечатани корпусни части, което води до повишена трудност при обработката, намален живот на инструмента, увеличена цена на инструмента, и намалена ефективност на обработката. Проходимостта е ниска.
3 Анализ на проблема
Вземайки сплав 4J29 Kovar и неръждаема стомана 022Cr17Ni12Mo2 като пример за анализ на определен тип уплътнителна обвивка, структурата на частите на уплътнителната обвивка е подобна и е необходимо да се обработи редицата дупки във вътрешната кухина. Редът от отвори се използва за щифтове за уплътняване на стъкло, а уплътнението на стъклото Технологията на свързване изисква стойността на грапавостта на вътрешната повърхност на отвора на реда да е Ra=0.8μm. В процеса на запечатване на стъкло многократно се произвеждат неквалифицирани продукти и добивът е нисък. Според анализа на дизайна и занаятчиите, повърхностната грапавост на вътрешната повърхност на дупката на реда на уплътнителната обвивка има важно влияние върху добива на запечатване на стъкло. Неравностите в редицата дупки и формата и обработката на жлебовете на вътрешната кухина не се отстраняват лесно, което също се отразява на уплътнителния ефект на частите.
3.1 Анализ на причините, влияещи върху качеството на вътрешната стена на отвора на детайла
Оригиналната технология за обработка на дупки, използвана в производствената линия, е пробиване → разширяване. Тъй като материалът от сплав 4J29 Kovar има добра пластичност, лесно се залепва за ножа по време на обработката; поради високата температурна твърдост на неръждаемата стомана (022Cr17Ni12Mo2) и лошото разсейване на топлината, той е различен от другите метални материали. Силен афинитет [1], така че свредлото се износва бързо, главно в следните аспекти.
Основният режещ ръб на свредлото се износва твърде бързо и се появяват дори стърготини. При пробиване на трудни за обработване материали температурата е висока, деформацията при рязане и охлаждането са сериозни и инструментът е лесен за залепване, за да се получи натрупан ръб, което води до непоследователна грапавост на повърхността на различни вътрешни отвори на една и съща част, и състоянието на износване на свредлото не може да бъде открито и контролирано по време на обработката. Опитайте се да подобрите качеството на повърхността и ефективността на обработка на вътрешния отвор, като използвате свредла от волфрамов кобалт и циментиран карбид (YG, YT и YW), които са по-подходящи за обработка на трудни за обработка материали. Съгласно принципа на износване на инструмента [2] се установява, че YG инструментът все още е доминиран от адхезивно износване по време на рязане с ниска скорост, но YT инструментът е придружен от определено количество оксидативно износване и дифузионно износване едновременно тъй като връзката се износва; инструментът YW има три вида износване. Механизмът за износване заема същата позиция, така че YG твърдосплавните свредла могат да бъдат предпочитани за нискоскоростно рязане, а YW или YG твърдосплавните свредла могат да се използват за високоскоростно рязане. Съгласно този принцип на износване, качеството на повърхността на вътрешния отвор се подобрява след избор на подходящо свредло за обработка на редицата от отвори. Въпреки това, поради високата цена на свредлото от волфрамов кобалтов карбид с малък диаметър, цената на инструмента се увеличава и ефективността на масовото производство и обработка не е висока.
3.2 Анализ на причините, влияещи върху формата на частта и качеството на повърхността на вътрешната кухина
При обработката на материал от сплав 4J29 Kovar и материал от неръждаема стомана (022Cr17Ni12Mo2) за обработка се използва инструмент от циментиран карбид с обикновен размер на зърното. Долният ръб и страничният ръб на фрезата се износват бързо и животът на инструмента е кратък, така че скоростта на рязане може да бъде само по-ниска от 50 m/ Ако е избран диапазонът от min, ефективността на обработката е ниска. В сравнение с обработката на сплави на базата на алуминий, експлоатационният живот на фрезите е само 1/5 от този на обработка на сплави на основата на алуминий; в сравнение с обработката на неръждаема стомана 314, експлоатационният живот на фрезите е само 1/3 от този при обработката на неръждаема стомана 314.
В процеса на рязане на такива трудни за машинна обработка материали е лесно да се генерира голямо количество топлина при рязане в зоната на рязане, което сериозно уврежда точността на размерите и производителността на обработваните части. Разсейването на топлината при рязане може да се извърши само чрез режеща течност и вътрешни охлаждащи инструменти. За запечатаната обвивка на този тип конструкция, поради малкия размер на вътрешния отвор и вътрешната кухина, се използват предимно инструменти с малък диаметър или профилирани инструменти. Голямо количество топлина при рязане е трудно да се разсее бързо и инструментът се износва твърде бързо, което води до увеличаване на грапавостта на повърхността на детайла. Ако е твърде високо и не отговаря на техническите изисквания, ще бъде оценено като неквалифицирано. Ако разстоянието между отворите е малко, скосяването на отвора ще унищожи размера на съседния отвор; ако скосяването е твърде малко, резецът все още ще има фланци, което ще повлияе на качеството на запечатване.
4 решаване на проблеми
4.1 Подобряване на качеството на вътрешната стена на отвора
С оглед на непостоянната грапавост на повърхността на вътрешния отвор на запечатаната обвивка е необходимо да се подобри методът на обработка и да се избере подходящ инструмент. Чрез процеса на пробно рязане технологията за обработка на дупките първо се променя на пробиване → разширяване → фино фрезоване на вътрешния отвор, качеството на повърхността на вътрешния отвор е очевидно подобрено, но броят на отворите е голям и инструментът все още е износен, когато фрезата с малък диаметър се използва за фино фрезоване на вътрешния отвор Бързо и се генерира феноменът на заплитане на стружки и луфт на инструмента, ефективността на обработка все още не е висока и цената на инструмента се увеличава. Второ, той се променя на пробиване → разширяване → фино пробиване. Грапавостта на повърхността на вътрешния отвор отговаря на изискванията и ефективността на обработка на един отвор е подобрена, но целият пробивен инструмент с малък диаметър трябва да бъде персонализиран, цената на инструмента е висока, животът на пробивния инструмент е кратък и не може да отговори множество редове дупки. скучно е.
Позовавайки се на технологията за разширяване на отвора с фиксиран диаметър, отворът на процеса на разширяване обикновено е от 3 до 100 mm. Благодарение на дългия режещ ръб на райбера, всеки режещ ръб участва в рязане едновременно по време на райбероване, така че ефективността на производството е висока и се използва широко при завършване на дупки. Крайната технология на обработка се определя като пробиване → разширяване → разширяване. Тъй като технологията за обработка на пробиване на отвори с малък диаметър (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Чрез изчисление и пробно рязане изберете разумни параметри на рязане. Принципът е следният.
Проверете информацията за инструмента за райбер и събраните параметри за райбероване и обработете трудни за обработка материали като неръждаема стомана. Скоростта на райбера не трябва да е твърде висока [3] и изберете референтната стойност: скорост на рязане vc=(6 ~ 12) m/min, скорост на подаване f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Диаметърът на вътрешната кухина на правоъгълната запечатана обвивка е (1,7~1,8) mm, така че райберът φ1,8 mm е избран за изчисляване на скоростта на шпиндела n и скоростта на подаване vf по време на обработка, където vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Тъй като скоростта на рязане vc=πDn/1000 (D е диаметър на инструмента, n е скорост на шпиндела), така че скоростта на шпиндела n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (об/мин).
От това може да се изчисли скоростта на подаване vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
Според резултатите от изчислението действителните параметри на обработка и рязане са избрани като n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /мин и се приема процесът пробиване → разширяване → разширяване. Благодарение на уплътняването на черупката Разстоянието между отворите е компактно и диаметърът на отвора е малък, така че границата преди разширяване се контролира до 0.05 mm. Крайният действителен ефект от обработката е показан на Фигура 3. Когато райберът φ1,83 mm има повече от 1000 разширени отвора, повърхностната грапавост Ra на вътрешния отвор все още може да достигне 0,8 μm, което отговаря на изискванията на процеса и подобрява ефективността на обработката.
4.2 Подобряване на качеството на повърхностната обработка и живота на инструмента
За да се подобри ефективността на обработката и живота на инструмента на материали с висока температурна твърдост и слабо разсейване на топлината, като високотемпературни сплави, титанови сплави и неръждаема стомана, вносните инструменти от циментиран карбид често се използват за груба и крайна обработка, а разходите за използване на инструмента са много високи. Сравнителен анализ на разликата в износването на различни инструменти за материали при рязане на титанови сплави при висока скорост, включително циментиран карбид без покритие, циментиран карбид с TiAlN PVD покритие и PCBN и т.н., се установява, че инструменталните материали PCBN са с висока скорост на рязане, ниска скорост на подаване и ниско При рязане на титанови сплави с обратно рязане може да се получи относително стабилна сила на рязане и по-ниска стойност на грапавостта на повърхността [4]. Чрез прилагане на принципа на високоскоростно фрезоване и използване на домашни PCBN инструменти, по-високо рязане Методът на обработка с висока скорост и малко подаване увеличава експлоатационния живот на инструмента.
Чрез многократно пробно рязане и проверка анализът показва, че при рязане на трудни за машинна обработка материали с висока скорост, взаимодействието между подаването на зъб fz и задното зацепване ap има значителен ефект върху грапавостта на повърхността в рамките на относително висока доверителна вероятност Влияние. Това явление показва, че ефектът от подаването на зъб или дълбочината на фрезоване върху грапавостта на повърхността е тясно свързан с избора на дълбочина на фрезоване и подаване на зъб. Обратно, при условията на рязане със средна и ниска скорост, взаимодействието между различните параметри на рязане не е очевидно или няма взаимодействие. Това означава, че при специфично състояние на рязане простото изследване на еднофакторния ефект на подаването на зъб или количеството обратно рязане върху грапавостта на повърхността не може да предскаже точно стойността на грапавостта на обработената повърхност. Следователно, за да се получи идеалната грапавост на повърхността, когато се определя скоростта на подаване на зъб, тя трябва да бъде избрана във връзка с количеството на обратното зацепване и обратно.
Домашната твърдосплавна фреза с 4-острие е избрана за високоскоростна груба обработка на формата и вътрешната кухина. Поради малкия заден захват ap и малката дебелина на рязане ae, той може ефективно да защити долния ръб и страничния ръб на инструмента. Генерираната топлина при рязане се провежда бързо, намалява вероятността от натрупан ръб на върха на инструмента и съответно увеличава скоростта на фрезоване vc и скоростта на подаване на зъб fz, което не само гарантира качеството на обработката, но също така подобрява ефективността на обработката. За да се изчисли времето за износване на фрезата за груба обработка, е необходимо само да се отреже ефективно използваната износена част, а останалата част от фрезата може да отговори отново на нуждите от груба обработка след заточване, което значително подобрява степента на използване на ножа и намалява цената на ножа.
За неравностите, генерирани от трудни за обработване материали, ръчното отстраняване е трудно да се отговори на съществуващите технически изисквания, така че се използва обработка с ЦПУ и високоскоростни стоманени материали с покритие от TiC са избрани за обработка с фреза за скосяване. След като грубото фрезоване подобрява качеството, частите на черупката са добре. Неравностите, генерирани по време на фрезоването, са относително малки и фрезата за фаска трябва да обработва само според контурната следа на детайла, за да осигури плавен преход на острите ръбове. За оформянето на фланците и грапавите на отворите на уплътнителната обвивка се използва методът на обработка на фрезоване на скосяването на отворите с фреза за фаска → фино разстъргване с райбер, за да се гарантира, че отворите са без грапавини и залепени. Параметрите на рязане на инструмента преди и след подобрението са показани в таблица 1, а ефектът на обработка на черупката е показан на фигура 4 и фигура 5.
Таблица 1 Параметри на рязане на инструмента преди и след подобрение
снимка
снимка
Фигура 4 Ефект на обработка на черупка от сплав 4J29 Kovar
снимка
Фигура 5 Ефект на обработка на черупка от материал от неръждаема стомана (022Cr17Ni12Mo2)
5 Популяризиране и прилагане на технологията за райбероване при трудни за обработка материали
Определен тип части на тласкащите пръти (вижте Фигура 6) са направени от 00Cr17Ni14Mo2 неръждаема стомана, която е труден за машинна обработка материал. Проходният отвор φ5 mm на външния кръг се обработва, дълбочината е 15 mm и се изисква стойност на грапавостта на повърхността Ra=1.6μm. Оригиналният процес е: монтьорско пробиване→полиране на стената на отвора. Тъй като материалът е неръждаема стомана, процесът на монтьор използва бормашина за пробиване на дупки, свредлото се износва бързо, позицията на отвора е извън толеранса и ефективността на полиране на вътрешния отвор е ниска. Следователно подобреният процес е: пробиване на струг → пробиване. Тъй като процесът на струговане трябва да използва специални инструменти за затягане на частите на тласкащия прът и размерът на специалните инструменти е твърде голям, не е лесен за инсталиране. Следователно, въпреки че действителната обработка е гарантирала стойността на грапавостта на повърхността Ra=1.6μm, ефективността на обработката не е подобрена. 00Cr17Ni14Mo2 причинена от неръждаема стомана Пробивният инструмент се износва бързо и цената на инструмента е висока.
Снимка Фигура 6 Двуизмерна диаграма на тласкача
Използвайки опита, натрупан от разширяване на отвори с малък диаметър, технологията на обработка на пробиване → разширяване → разширяване в обработващия център се използва за решаване на проблемите с ниската ефективност на обработка на φ 5 mm през отворите и трудностите при гарантиране на стойността на грапавостта на повърхността Ra{{ 2}}.6μm. Процесът на изпълнение е както следва.
Изберете референтната стойност: скорост на рязане vc{{0}}(6~12) m/min, подаване f=(0.15~0.2) mm/r. Изберете райбер φ5mm, за да изчислите скоростта на инструмента и скоростта на подаване по време на обработка, вземете vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Тъй като скоростта на рязане vc=πDn/1000 (D е диаметър на инструмента, n е скорост на шпиндела), така че скоростта на шпиндела n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), количество подаване vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Според резултатите от изчислението действителните параметри на обработка и рязане се избират като: скорост на шпиндела n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, допускът преди разширяване се контролира до 0,1 mm и крайната действителна обработка Крайният обект е показан на Фигура 7. Когато разширителят φ5,02 mm (вижте Фигура 8) има повече от 500 разширени отвора, повърхността грапавостта Ra на вътрешния отвор все още може да достигне 1,6 μm, което отговаря на изискванията на процеса и подобрява ефективността на обработката. Произведеният инструмент за позициониране (виж Фигура 9) има проста структура и е лесен за затягане.
снимка
Фигура 7 Истинският обект на тласкащия прът след обработка
снимка
Фигура 8 Райбер φ5,02 мм
снимка
Фигура 9 Ефект на инструментите за позициониране за обработка на тласкащия прът
6 Постигнатият ефект
Чрез това изследване ние натрупахме технически опит в обработката на трудни за машинна обработка материали. Последващите изследвания и разработки на части, изработени от трудни за машинна обработка материали, като високотемпературни сплави и титанови сплави, също могат да бъдат обработени с помощта на технологията на разширяване и са постигнати добри резултати. Например, с помощта на райбер φ2,12 mm, Пълно разширяване на суперсплавни материали, снимки с диаметър и дълбоки отвори с дълбочина над 40 mm. Технологията за обработка на разширяване не само спестява цената на инструмента, но също така подобрява ефективността на обработката. Вижте Таблица 2-Таблица 4 за сравнение на ефекта от обработката на части преди и след подобрение.
Таблица 2 Обработка на снимки на правоъгълни отвори на уплътнителната черупка преди и след подобрение
Таблица 3 Обработка на отвори за тласкачи преди и след подобрение
снимка
Таблица 4 Разходи за инструменти преди и след подобрение
снимка
От таблица 2 до таблица 4 може да се заключи, че използването на подобрения метод на обработка е подобрило качеството на обработка, скоростта на преминаване на частите се е увеличила до 99 процента, ефективността на производството се е увеличила с 33 процента, а цената на инструмента е е силно намалена.
7 Заключение
Появяващите се нови материали и трудни за обработване материали в космическата област поставиха по-високи изисквания към технологията за обработка на рязане. Само чрез задълбочено проучване на характеристиките на рязане на трудни за обработка материали и усвояване на повече свойства на нови материали можем да изберем подходящи инструменти за рязане. Въведена е система за наблюдение на състоянието на рязане на инструмента, за да следи състоянието на използване на инструмента в реално време. Според различния експлоатационен живот на различните материали, инструментът може да бъде преценен и избран навреме, което може да намали разходите и да увеличи ефективността, като същевременно подобри точността на обработка на поддържащите части на космическия кораб. Ефект.
