Gennem analysen af tætningsskallen af 4J29 Kovar-legering og 022Cr17Ni12Mo2 rustfri stålmaterialer foreslås en metode til brug af højhastighedsfræse- og oprømmeteknologi til at behandle vanskelige at bearbejde materialer, hvilket ikke kun forbedrer bearbejdningsnøjagtigheden og bearbejdningseffektiviteten af delenes form og indre hul, men sparer også energi. skære værktøjsomkostninger.
1 præambel
For at forbedre ydeevnen og levetiden for rumfartøjer i forskellige dybe rummiljøer, vælger rumfartsdele for det meste materialer med god varmebestandighed, såsom titanlegeringer og højtemperaturlegeringer. Sådanne legeringsmaterialer har dårlig bearbejdningsydelse og er vanskelige at bearbejde. Udvalget af skærende værktøjer Høje krav og høje forarbejdningsomkostninger. I henhold til egenskaberne ved sådanne materialer, der er svære at bearbejde, vil udførelse af forskning i bearbejdningsteknologien for materialer, der er svære at bearbejde, og forlænge værktøjets levetid bidrage til at forbedre præcisionen af rumfartøjets understøttende dele og forbedre bearbejdningseffektiviteten. Samtidig kan det udvide virksomhedens markedspotentiale og skabe større økonomiske fordele. .
2 Problemoversigt
Den rektangulære serie tætningsskal er en produktdel, der er nyudviklet af virksomheden i de seneste år, som vist i figur 1, materialet er hovedsageligt 4J29 Kovar legering og rustfrit stål. Da produktdesignstrukturen kræver brug af glasforseglingsteknologi, stilles der højere krav til overfladeruheden af overfladen og det indre hul i denne type forseglede skaldele, hvilket resulterer i øget bearbejdningsbesvær, reduceret værktøjslevetid, øgede værktøjsomkostninger, og reduceret behandlingseffektivitet. Beståelsesprocenten er lav.
3 Problemanalyse
Tager man 4J29 Kovar-legering og 022Cr17Ni12Mo2 rustfrit stål som et eksempel for at analysere en bestemt type tætningsskal, er strukturen af tætningsskaldelene ens, og det er nødvendigt at behandle rækken af huller i det indre hulrum. Rækken af huller bruges til glastætningsstifter, og glastætningen Forbindelsesteknologien kræver, at den indvendige overfladeruhedsværdi af rækkehullet er Ra=0,8μm. I glasforseglingsprocessen fremstilles ukvalificerede produkter mange gange, og udbyttet er lavt. Ifølge analysen af design og håndværkere har overfladeruheden af den indre overflade af hullet i tætningsskalrækken en vigtig indflydelse på udbyttet af glasforsegling. Graterne ved hulrækken og form- og rillebehandlingen af det indre hulrum er ikke lette at fjerne, hvilket også påvirker delenes tætningseffekt.
3.1 Analyse af årsagerne, der påvirker kvaliteten af den indvendige væg af delhullet
Den originale hulrækketeknologi, der anvendes i produktionslinjen, er boring → oprømning. Da 4J29 Kovar legeringsmaterialet har god plasticitet, er det nemt at holde sig til kniven under forarbejdning; på grund af den høje temperatur hårdhed af rustfrit stål (022Cr17Ni12Mo2) og dårlig varmeafledning, er det anderledes end andre metalmaterialer. Stærk affinitet [1], så boret slides hurtigt, primært i de følgende aspekter.
Hovedskæret på borehovedet slides for hurtigt, og der forekommer jævn afslag. Ved boring i materialer, der er svære at bearbejde, er temperaturen høj, skærende deformation og nedkøling er alvorlig, og værktøjet er let at klæbe for at producere opbygget kant, hvilket resulterer i inkonsekvent overfladeruhed af forskellige indre huller i den samme del, og slidtilstanden af boret kan ikke detekteres og kontrolleres under bearbejdning. Forsøg at forbedre overfladekvaliteten og bearbejdningseffektiviteten af det indre hul ved at bruge wolfram-kobolt-hårdmetalbor (YG, YT og YW), som er mere velegnede til bearbejdning af svært bearbejdede materialer. Ifølge princippet om værktøjsslid [2] viser det sig, at YG-værktøjet stadig er domineret af klæbende slid under lavhastighedsskæring, men YT-værktøjet er ledsaget af en vis mængde oxidativt slid og diffusionsslid på samme tid. som obligationen slid; YW-værktøjet har tre typer slid. Slidmekanismen indtager samme position, så YG hårdmetalbor kan foretrækkes til lavhastighedsskæring, og YW eller YG hårdmetalbor kan bruges til højhastighedsskæring. Ifølge dette slidprincip forbedres overfladekvaliteten af det indre hul efter valg af den passende borekrone til at behandle hulrækken. Men på grund af den høje pris på den lille diameter af wolfram-koboltcarbid-borekronen stiger omkostningerne ved værktøjet, og effektiviteten af masseproduktion og forarbejdning er ikke høj.
3.2 Analyse af årsagerne, der påvirker delens form og overfladekvaliteten af det indre hulrum
Ved bearbejdning af 4J29 Kovar-legeringsmateriale og rustfrit stålmateriale (022Cr17Ni12Mo2) bruges hårdmetalværktøjet med almindelig kornstørrelse til bearbejdning. Fræserens underkant og sidekant slides hurtigt, og værktøjslevetiden er kort, så skærehastigheden kan kun være lavere end 50m/ Hvis området på min vælges, er bearbejdningseffektiviteten lav. Sammenlignet med forarbejdning af aluminiumbaserede legeringer er levetiden for fræsere kun 1/5 af levetiden for forarbejdning af aluminiumbaserede legeringer; sammenlignet med bearbejdning af 314 rustfrit stål er levetiden for fræsere kun 1/3 af levetiden for bearbejdning af 314 rustfrit stål.
I processen med at skære sådanne vanskelige at bearbejde materialer er det let at generere en stor mængde skærevarme i skæreområdet, hvilket alvorligt skader dimensionsnøjagtigheden og ydeevnen af de forarbejdede dele. Afledning af skærevarme kan kun udføres af skærevæske og interne køleværktøjer. Til den forseglede skal af denne type struktur, på grund af den lille størrelse af det indre hul og det indre hulrum, bruges værktøj med lille diameter eller formværktøj for det meste. En stor mængde skærevarme er svær at sprede hurtigt, og værktøjet slides for hurtigt, hvilket resulterer i en forøgelse af delens overfladeruhed. Hvis den er for høj og ikke opfylder de tekniske krav, vil den blive bedømt som ukvalificeret. Hvis hulafstanden er lille, vil affasningen af åbningen ødelægge størrelsen af den tilstødende åbning; hvis affasningen er for lille, vil graten stadig have flanger, hvilket vil påvirke tætningskvaliteten.
4 problemløsning
4.1 Forbedring af hul indervægs kvalitet
I lyset af den inkonsekvente overfladeruhed af det indre hul i den forseglede skal er det nødvendigt at forbedre forarbejdningsmetoden og vælge et passende værktøj. Gennem prøveskæringsprocessen ændres hulrækkebehandlingsteknologien først til boring → oprømning → finfræsning af det indre hul, overfladekvaliteten af det indre hul er naturligvis forbedret, men antallet af huller er stort, og værktøjet er stadig slidt, når fræseren med lille diameter bruges til finfræsning af det indre hul Hurtigt, og fænomenet med spånsammenfiltring og værktøjsafstand genereres, er forarbejdningseffektiviteten stadig ikke høj, og omkostningerne ved værktøjet stiger. For det andet ændres det til boring → oprømning → finboring. Overfladeruheden af det indre hul opfylder kravene, og forarbejdningseffektiviteten af enkelt hul er forbedret, men det samlede boreværktøj med lille diameter skal tilpasses, værktøjsomkostningerne er høje, boreværktøjets levetid er kort, og det kan ikke opfylde flere rækker af huller. kedelig.
Ved at henvise til hul-rømmeteknologien med fast diameter er åbningen af rømmeprocessen generelt 3 til 100 mm. På grund af riverens lange skær deltager hver skærekant i skæringen på samme tid under oprømningen, så produktionseffektiviteten er høj, og den er meget brugt til efterbehandling af huller. Den endelige forarbejdningsteknologi bestemmes som boring → oprømning → oprømning. Fordi rømmebehandlingsteknologien for huller med lille diameter (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Gennem beregning og prøveskæring skal du vælge rimelige skæreparametre. Princippet er som følger.
Tjek oplysninger om rømmeværktøjet og indsamlede rømmeparametre, og bearbejd vanskelige at bearbejde materialer såsom rustfrit stål. Rømmehastigheden bør ikke være for høj [3], og vælg referenceværdien: skærehastighed vc=(6 ~ 12) m/min, tilspændingshastighed f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Diameteren af det indre hulrum af den rektangulære forseglede skal er (1,7~1,8) mm, så φ1,8 mm oprømmeren er valgt til at beregne spindelhastigheden n og fremføringshastigheden vf under behandling, hvor vc=7m/min. , f=0,06 mm /r.
Fordi skærehastighed vc=πDn/1000 (D er værktøjsdiameter, n er spindelhastighed), så spindelhastighed n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8) )=1238 (r/min).
Ud fra dette kan fremføringshastigheden vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min) beregnes.
I henhold til beregningsresultaterne er de faktiske bearbejdnings- og skæreparametre valgt som n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, og boring → oprømning → oprømning anvendes. På grund af forseglingen af skallen er hulafstanden kompakt, og huldiameteren er lille, så marginen før oprømning er kontrolleret til 0.05 mm. Den endelige faktiske bearbejdningseffekt er vist i figur 3. Når φ1,83 mm-rømmeren har mere end 1000 rømmede huller, kan overfladeruheden Ra af det indre hul stadig nå 0,8 μm, hvilket opfylder proceskravene og forbedrer bearbejdningseffektiviteten.
4.2 Forbedring af overfladebehandlingskvalitet og værktøjslevetid
For at forbedre forarbejdningseffektiviteten og værktøjslevetiden for materialer med høj temperaturhårdhed og dårlig varmeafledning, såsom højtemperaturlegeringer, titanlegeringer og rustfrit stål, bruges importerede hårdmetalværktøjer ofte til ru- og finishbearbejdning, og omkostningerne ved brug af værktøj er meget høje. Sammenlignende analyse af slidforskellen mellem forskellige værktøjsmaterialer ved skæring af titanlegeringer ved høj hastighed, herunder ubelagt hårdmetal, TiAlN PVD-belagt hårdmetal og PCBN osv., det viser sig, at PCBN-værktøjsmaterialer har høj skærehastighed, lav tilspændingshastighed og lav Ved skæring af titanlegeringer med tilbageskæring kan der opnås en relativt stabil skærekraft og en lavere overfladeruhedsværdi [4]. Ved at anvende princippet om højhastighedsfræsning og brug af husholdnings-PCBN-værktøjer, højere skæring. Forarbejdningsmetoden med høj hastighed og lille fremføring øger værktøjets levetid.
Gennem flere forsøgsskæringer og verifikation viser analysen, at ved skæring af svært bearbejdede materialer ved høj hastighed, har interaktionen mellem fremføringen pr. Indflydelse. Dette fænomen viser, at effekten af fremføring pr. tand eller fræsedybde på overfladeruhed er tæt forbundet med valg af fræsedybde og fremføring pr. tand. I modsætning hertil er interaktionen mellem de forskellige skæreparametre ikke indlysende under skæreforholdene med middel og lav hastighed, eller der er ingen interaktion. Dette betyder, at under en specifik skæretilstand, blot undersøgelse af enkeltfaktoreffekten af foderet pr. tand eller tilbageskæringsmængden på overfladeruheden ikke kan præcist forudsige værdien af den behandlede overfladeruhed. Derfor, for at opnå den ideelle overfladeruhed, skal den, når tilspændingshastigheden pr. tand bestemmes, vælges i sammenhæng med mængden af ryggreb og omvendt.
Den 4-bladede husholdningsfræser af hårdmetal er valgt til højhastigheds-grobearbejdning af formen og det indre hulrum. På grund af den lille rygindgrebs-ap og lille skæretykkelse ae, kan den effektivt beskytte underkanten og sidekanten af værktøjet. Den genererede skærevarme leder hurtigt, reducerer sandsynligheden for opbygget kant på værktøjsspidsen og øger tilsvarende fræsehastigheden vc og tilspændingen pr. tand fz, hvilket ikke kun sikrer forarbejdningskvaliteten, men også forbedrer forarbejdningseffektiviteten. For at beregne bearbejdningsslidtiden for råfræseren er det kun nødvendigt at afskære den effektivt brugte slidte del, og den resterende del af fræseren kan stadig opfylde behovene for skrubning igen efter slibning, hvilket i høj grad forbedrer udnyttelsesgraden af kutteren og reducerer omkostningerne til kutteren.
For graterne genereret af materialer, der er svære at bearbejde, er manuel fjernelse vanskelig for at opfylde de eksisterende tekniske krav, så der anvendes CNC-bearbejdning, og TiC-belagte højhastighedsstålmaterialer vælges til affasning af fræser. Efter grovfræsning forbedrer kvaliteten, er skaldelene fine. De grater, der dannes under fræsningen, er relativt små, og affasningsfræseren behøver kun at bearbejde i henhold til emnets konturspor for at sikre en jævn overgang af skarpe kanter. Til flangening og grater af hullerne i tætningsskallen anvendes bearbejdningsmetoden til fræsning af affasningen af hullerne med en affasningsfræser → finrømning med en oprømmer for at sikre, at hullerne er fri for grater og limet. Værktøjets skæreparametre før og efter forbedring er vist i tabel 1, og bearbejdningseffekten af skallen er vist i figur 4 og figur 5.
Tabel 1 Værktøjsskæringsparametre før og efter forbedring
billede
billede
Figur 4 Bearbejdningseffekt af 4J29 Kovar legeringsskal
billede
Figur 5 Behandlingseffekt af skal af rustfrit stålmateriale (022Cr17Ni12Mo2)
5 Popularisering og anvendelse af oprømmeteknologi til materialer, der er svære at bearbejde
En bestemt type skubbestangsdele (se figur 6) er lavet af 00Cr17Ni14Mo2 rustfrit stål, som er et svært bearbejdeligt materiale. Det gennemgående φ5mm-hul på den ydre cirkel behandles, dybden er 15mm, og overfladeruhedsværdien Ra=1.6μm er påkrævet. Den oprindelige proces er: montørboring→polering af hulvæggen. Da materialet er rustfrit stål, bruger monteringsprocessen en boremaskine til at bore huller, boret slides hurtigt, hullets position er uden for tolerance, og effektiviteten af polering af det indvendige hul er lav. Derfor er den forbedrede proces: drejebænkboring → Boring. Da drejeprocessen skal bruge specialværktøj til at klemme skubbestangsdelene, og størrelsen af specialværktøjet er for stor, er det ikke let at installere. Selvom den faktiske behandling har garanteret overfladeruhedsværdien Ra=1.6μm, er behandlingseffektiviteten derfor ikke blevet forbedret. 00Cr17Ni14Mo2 rustfrit stål forårsaget. Det kedelige værktøj slides hurtigt, og prisen på værktøjet er høj.
Billede Figur 6 Todimensionelt diagram af stødstangen
Ved at bruge erfaringerne fra oprømning af huller med lille diameter, bruges bearbejdningsteknologien til boring → oprømning → oprømning i bearbejdningscentret til at løse problemerne med lav forarbejdningseffektivitet på φ 5 mm gennemgående huller og vanskeligheder med at garantere overfladeruhedsværdien Ra{{ 2}}.6μm. Implementeringsprocessen er som følger.
Vælg referenceværdien: skærehastighed vc{{0}}(6~12) m/min, fremføring f=(0.15~0.2) mm/r. Vælg φ5mm-rømmeren til at beregne værktøjshastigheden og tilspændingshastigheden under bearbejdning, tag vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Fordi skærehastighed vc=πDn/1000 (D er værktøjsdiameter, n er spindelhastighed), så spindelhastighed n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), fremføringsmængde vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
I henhold til beregningsresultaterne er de faktiske bearbejdnings- og skæreparametre valgt som: spindelhastighed n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min styres kvoten før oprømning til 0,1 mm, og den endelige faktiske bearbejdning. Det endelige objekt er vist i figur 7. Når φ5,02 mm-rømmeren (se figur 8) har mere end 500 oprømmede huller, vil overfladen ruhed Ra af det indre hul kan stadig nå 1,6 μm, hvilket opfylder proceskravene og forbedrer forarbejdningseffektiviteten. Det fremstillede positioneringsværktøj (se figur 9) har en enkel struktur og er let at fastspænde.
billede
Figur 7 Det egentlige objekt for skubbestangen efter forarbejdning
billede
Figur 8 φ5,02 mm oprømmer
billede
Figur 9 Effekt af positioneringsværktøj til skubstangsbehandling
6 Den opnåede effekt
Gennem denne forskning har vi akkumuleret teknisk erfaring med at bearbejde materialer, der er svære at bearbejde. Efterfølgende forskning og udvikling af dele fremstillet af svært bearbejdelige materialer som højtemperaturlegeringer og titanlegeringer kan også bearbejdes med reference til oprømmeteknologi, og der er opnået gode resultater. For eksempel ved brug af en φ2,12 mm oprømmer, komplet oprømning af superlegeringsmaterialer, diameterbilleder og dybe huller med en dybde på mere end 40 mm. Oprømningsteknologien sparer ikke kun værktøjsomkostningerne, men forbedrer også forarbejdningseffektiviteten. Se tabel 2-Tabel 4 for sammenligning af delebehandlingseffekt før og efter forbedring.
Tabel 2 Behandlingsbilleder af rektangulære tætningshuller før og efter forbedring
Tabel 3 Bearbejdning af stødstangshuller før og efter forbedring
billede
Tabel 4 Værktøjsomkostninger før og efter forbedring
billede
Fra tabel 2 til tabel 4 kan det konkluderes, at brugen af den forbedrede forarbejdningsmetode har forbedret forarbejdningskvaliteten, beståelsesraten for dele er steget til 99 procent, produktionseffektiviteten er steget med 33 procent, og værktøjsomkostningerne er steget blevet stærkt reduceret.
7 Konklusion
De nye materialer og materialer, der er svære at bearbejde inden for rumfartsområdet, har stillet højere krav til skærebearbejdningsteknologi. Kun ved dybtgående forskning i skæreegenskaberne for svært bearbejdede materialer og mestring af flere egenskaber ved nye materialer kan vi vælge matchende værktøjer til skæring. Værktøjsskæringsstatusovervågningssystemet introduceres for at overvåge værktøjets brugsstatus i realtid. I henhold til de forskellige levetider for forskellige materialer kan værktøjet bedømmes og vælges i tide, hvilket kan reducere omkostningerne og øge effektiviteten, samtidig med at bearbejdningsnøjagtigheden af de understøttende dele af rumfartøjet forbedres. Effekt.
