Analizom zaptivnog omotača legure 4J29 Kovar i materijala od nehrđajućeg čelika 022Cr17Ni12Mo2, predložena je metoda primjene tehnologije brzog glodanja i razvrtanja za obradu teško obradivih materijala, koja ne samo da poboljšava točnost obrade i efikasnost obrade. oblikom i unutrašnjom rupom dijelova, ali i štedi energiju. smanjenje troškova alata za rezanje.
1 preambula
Kako bi se poboljšale performanse i vijek trajanja svemirskih letjelica u različitim okruženjima dubokog svemira, avio-kosmički dijelovi uglavnom biraju materijale s dobrom otpornošću na toplinu kao što su legure titana i legure na visokim temperaturama. Takvi legirani materijali imaju loše performanse obrade i teško se obrađuju. Izbor reznih alata Visoki zahtjevi i visoki troškovi obrade. U skladu sa karakteristikama tako teško obradivih materijala, istraživanje tehnologije obrade teško obradivih materijala i produženje vijeka trajanja alata pomoći će da se poboljša preciznost nosivih dijelova svemirske letjelice i poboljša efikasnost obrade. Istovremeno, može proširiti tržišni potencijal kompanije i stvoriti veće ekonomske koristi. .
2 Pregled problema
Pravokutna serija zaptivne školjke je dio proizvoda koji je kompanija nedavno razvila, kao što je prikazano na slici 1, materijal je uglavnom legura 4J29 Kovar i nehrđajući čelik. Budući da struktura dizajna proizvoda zahtijeva korištenje tehnologije zaptivanja stakla, postavljaju se veći zahtjevi za hrapavost površine površine i unutrašnje rupe ovog tipa zapečaćenih dijelova školjke, što rezultira povećanom poteškoćom obrade, smanjenim vijekom trajanja alata, povećanjem cijene alata, i smanjena efikasnost obrade. Prolaznost je niska.
3 Analiza problema
Uzimajući za primjer leguru 4J29 Kovar i nehrđajući čelik 022Cr17Ni12Mo2 za analizu određene vrste zaptivne školjke, struktura dijelova zaptivne školjke je slična, te je potrebno obraditi niz rupa u unutrašnjoj šupljini. Red rupa se koristi za staklene zaptivke, a za zaptivanje stakla. Tehnologija povezivanja zahtijeva da vrijednost hrapavosti unutrašnje površine rupe reda bude Ra=0.8μm. U procesu zatvaranja stakla, nekvalificirani proizvodi se proizvode mnogo puta, a prinos je nizak. Prema analizi projektanata i majstora, hrapavost površine unutrašnje površine otvora reda zaptivne školjke ima značajan uticaj na prinos staklenog zaptivanja. Neravnine u nizu rupa i obrada oblika i žljebova unutrašnje šupljine nije lako ukloniti, što također utiče na učinak brtvljenja dijelova.
3.1 Analiza uzroka koji utiču na kvalitet unutrašnjeg zida rupe za deo
Originalna tehnologija obrade redova rupa koja se koristi u proizvodnoj liniji je bušenje → razvrtanje. S obzirom da materijal legure 4J29 Kovar ima dobru plastičnost, lako se zalijepi za nož tokom obrade; zbog visoke temperaturne tvrdoće nehrđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2) i slabog odvođenja topline razlikuje se od ostalih metalnih materijala. Jak afinitet [1], tako da se burgija brzo troši, uglavnom u sljedećim aspektima.
Glavna rezna ivica burgije se prebrzo troši, pa čak i dolazi do lomljenja. Prilikom bušenja materijala koji se teško obrađuju, temperatura je visoka, deformacija rezanja i hlađenje su ozbiljni, a alat se lako lijepi kako bi se dobila nagomilana ivica, što rezultira nedosljednom hrapavosti površine različitih unutrašnjih rupa istog dijela, i stanje istrošenosti svrdla ne može se otkriti i kontrolisati tokom obrade. Pokušajte poboljšati kvalitet površine i efikasnost obrade unutrašnje rupe korištenjem volfram-kobalt cementnih karbidnih svrdla (YG, YT i YW), koje su pogodnije za obradu materijala koji se teško obrađuju. Prema principu habanja alata [2], utvrđeno je da YG alatom i dalje dominira habanje ljepila tijekom rezanja pri maloj brzini, ali YT alat je praćen određenom količinom oksidativnog trošenja i difuzijskog trošenja u isto vrijeme. kao habanje veze; YW alat ima tri vrste habanja. Mehanizam za habanje zauzima istu poziciju, tako da se YG burgije od tvrdog metala mogu preferirati za sečenje male brzine, a YW ili YG burgije od tvrdog metala se mogu koristiti za brzo sečenje. Prema ovom principu habanja, kvaliteta površine unutrašnje rupe se poboljšava nakon odabira odgovarajućeg svrdla za obradu reda rupa. Međutim, zbog visoke cijene burgije od volfram-kobalt karbida malog promjera, cijena alata se povećava, a efikasnost masovne proizvodnje i obrade nije visoka.
3.2 Analiza razloga koji utiču na oblik dijela i kvalitet površine unutrašnje šupljine
Prilikom obrade legure 4J29 Kovar materijala i materijala od nehrđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2), za obradu se koristi cementni karbidni alat uobičajene veličine zrna. Donja i bočna ivica glodala se brzo troše, a vijek trajanja alata je kratak, tako da brzina rezanja može biti samo manja od 50m/ Ako je odabran raspon min, efikasnost obrade je niska. U poređenju sa obradom legura na bazi aluminijuma, životni vek glodala je samo 1/5 od one za obradu legura na bazi aluminijuma; u poređenju sa obradom nerđajućeg čelika 314, životni vek glodala je samo 1/3 od radnog veka 314 nerđajućeg čelika.
U procesu rezanja tako teško obradivih materijala, lako je stvoriti veliku količinu topline rezanja u području rezanja, što ozbiljno narušava preciznost dimenzija i performanse obrađenih dijelova. Odvođenje topline rezanja može se provesti samo pomoću tekućine za rezanje i alata za unutrašnje hlađenje. Za brtvljenje ove vrste konstrukcije, zbog male veličine unutrašnje rupe i unutrašnje šupljine, najčešće se koriste alati malog prečnika 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, bit će ocijenjen kao nekvalifikovan. Ako je razmak rupa mali, iskošenje otvora će uništiti veličinu susjednog otvora; ako je skošenje premalo, ivica će i dalje imati prirubnice, što će uticati na kvalitet zaptivanja.
4 rješavanje problema
4.1 Poboljšanje kvaliteta unutrašnjeg zida rupe
S obzirom na nedosljednu površinsku hrapavost unutrašnjeg otvora zapečaćene školjke, potrebno je unaprijediti način obrade i odabrati odgovarajući alat. Kroz proces probnog rezanja, tehnologija obrade redova rupa se prvo mijenja u bušenje → razvrtanje → fino glodanje unutrašnje rupe, kvaliteta površine unutrašnje rupe je očigledno poboljšana, ali je broj rupa velik, a alat je i dalje istrošeno kada se glodalo malog prečnika koristi za fino glodanje unutrašnje rupe Brzo, a stvara se fenomen zaplitanja strugotine i zazora alata, efikasnost obrade još uvek nije visoka, a cena alata se povećava. Drugo, mijenja se u bušenje → razvrtanje → fino bušenje. Hrapavost površine unutrašnje rupe zadovoljava zahtjeve, a efikasnost obrade jedne rupe je poboljšana, ali 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. dosadan.
Pozivajući se na tehnologiju razvrtanja rupa fiksnog promjera, otvor procesa razvrtanja je općenito 3 do 100 mm. Zbog dugačke rezne ivice razvrtača, svaka rezna ivica učestvuje u rezanju istovremeno tokom razvrtanja, tako da je efikasnost proizvodnje visoka, a ima široku primenu u završnoj obradi rupa. Konačna tehnologija obrade određuje se kao bušenje → razvrtanje → razvrtanje. Zbog tehnologije obrade razvrtanja rupa malog prečnika (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Kroz proračun i probno sečenje, odaberite razumne parametre rezanja. Princip je sljedeći.
Provjerite informacije o alatu za razvrtanje i prikupljene parametre razvrtanja i obradite materijale koji se teško obrađuju kao što je nehrđajući čelik. Brzina razvrtanja ne bi trebala biti prevelika [3] i odaberite referentnu vrijednost: brzina rezanja vc=(6 ~ 12) m/min, brzina posmaka f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Prečnik unutrašnje šupljine pravougaone zatvorene školjke je (1,7~1,8) mm, tako da je razvrtač φ1,8mm odabran za izračunavanje brzine vretena n i brzine pomaka vf tokom obrade, gde je vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Budući da brzina rezanja vc=πDn/1000 (D je prečnik alata, n je brzina vretena), pa je brzina vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (o/min).
Iz ovoga se može izračunati brzina pomaka vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
Prema rezultatima proračuna, stvarni parametri obrade i rezanja se biraju kao n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, a usvojen je proces bušenje → razvrtanje → razvrtanje. Zbog brtvljenja školjke Razmak rupa je kompaktan i promjer rupe je mali, tako da se margina prije razvrtanja kontroliše na 0.05mm. Konačni stvarni učinak obrade prikazan je na slici 3. Kada razvrtač φ1,83 mm ima više od 1000 razvrtanih rupa, hrapavost površine Ra unutrašnje rupe i dalje može doseći 0,8 μm, što zadovoljava zahtjeve procesa i poboljšava efikasnost obrade.
4.2 Poboljšanje kvaliteta obrade površine i vijeka trajanja alata
Kako bi se poboljšala efikasnost obrade i vijek trajanja alata materijala s visokom temperaturnom tvrdoćom i lošim odvođenjem topline, kao što su legure na visokim temperaturama, legure titana i nehrđajući čelici, uvozni alati od cementnog karbida se često koriste za grubu i završnu obradu, a cijena korištenja alata je vrlo visoka. Uporednom analizom razlike u trošenju različitih alatnih materijala pri rezanju titanijumskih legura velikom brzinom, uključujući neprevučeni cementni karbid, TiAlN PVD obložen cementni karbid i PCBN, itd., utvrđeno je da PCBN alatni materijali imaju veliku brzinu rezanja, nisku brzinu posmaka i nisko Prilikom rezanja titanijumskih legura sa stražnjim rezanjem, može se dobiti relativno stabilna sila rezanja i niža vrijednost hrapavosti površine [4]. Primjenom principa brzog glodanja i korištenjem domaćih PCBN alata, veće sečenje. Metoda obrade velikom brzinom i malim posmakom produžava vijek trajanja alata.
Kroz višestruko probno sečenje i provjeru, analiza pokazuje da pri rezanju materijala koji se teško obrađuje velikom brzinom, interakcija između posmaka po zubu fz i stražnjeg zahvata ap ima značajan utjecaj na hrapavost površine u okviru relativno visoke vjerojatnosti pouzdanosti. Uticaj. Ovaj fenomen pokazuje da je učinak pomaka po zubu ili dubine glodanja na hrapavost površine usko povezan s izborom dubine glodanja i posmaka po zubu. Nasuprot tome, u uslovima rezanja srednje i male brzine, interakcija između različitih parametara rezanja nije očigledna ili nema interakcije. To znači da pod određenim uslovima rezanja, jednostavno ispitivanje efekta jednog faktora uvlačenja po zubu ili količine povratnog rezanja na hrapavost površine ne može tačno predvideti vrednost hrapavosti obrađene površine. Stoga, da bi se postigla idealna hrapavost površine, pri određivanju brzine pomaka po zubu, potrebno ju je odabrati u kombinaciji sa količinom stražnjeg zahvata i obrnuto.
Domaća karbidna glodalica sa oštricom 4- odabrana je za grubu obradu oblika i unutrašnje šupljine velikom brzinom. Zbog malog stražnjeg zahvata ap i male debljine rezanja ae, može efikasno zaštititi donju i bočnu ivicu alata. Generirana toplina rezanja brzo se provodi, smanjuje vjerovatnoću nakupljanja ruba na vrhu alata, i shodno tome povećava brzinu glodanja vc i brzinu pomaka po zubu fz, što ne samo da osigurava kvalitetu obrade, već i poboljšava efikasnost obrade. Za izračunavanje vremena habanja grube glodalice potrebno je samo odrezati efektivno iskorišteni istrošeni dio, a preostali dio glodala može i dalje zadovoljiti potrebe grube obrade nakon oštrenja, što uvelike poboljšava stopu iskorištenja rezač i smanjuje cijenu rezača.
Za neravnine koje stvaraju materijali koji se teško obrađuju, ručno uklanjanje teško je zadovoljiti postojeće tehničke zahtjeve, pa se koristi CNC obrada, a za obradu glodala za skošenje glodala se biraju brzorezni čelični materijali presvučeni TiC-om. Nakon što grubo glodanje poboljša kvalitet, dijelovi ljuske su fini. Neravnine koje nastaju tokom glodanja su relativno male, a glodalo sa kosim glodanjem samo treba da obrađuje prema konturnoj traci dijela kako bi se osigurao gladak prijelaz oštrih ivica. Za prirubljivanje i neravnine rupa zaptivnog omotača koristi se postupak obrade glodanja iskošenja rupa glodalom → fino razvrtanje razvrtačem kako bi se osiguralo da rupe budu bez neravnina i zalijepljene. Parametri rezanja alata prije i nakon poboljšanja prikazani su u tabeli 1, a učinak obrade ljuske prikazan je na slikama 4 i 5.
Tabela 1 Parametri rezanja alata prije i poslije poboljšanja
slika
slika
Slika 4. Efekat obrade ljuske od legure 4J29 Kovar
slika
Slika 5 Efekat obrade ljuske od nerđajućeg čelika (022Cr17Ni12Mo2)
5 Popularizacija i primjena tehnologije razvrtanja za materijale koji se teško obrađuju
Određena vrsta dijelova potisne šipke (vidi sliku 6) izrađena je od 00Cr17Ni14Mo2 nehrđajućeg čelika, koji je materijal koji se teško obrađuje. Obrađuje se otvor φ5mm na vanjskom krugu, dubina je 15mm, a potrebna je vrijednost hrapavosti površine Ra=1.6μm. Originalni proces je: montersko bušenje→poliranje zida rupe. Budući da je materijal od nehrđajućeg čelika, proces montažera koristi bušilicu za bušenje rupa, burgija se brzo troši, položaj rupe je izvan tolerancije, a efikasnost poliranja unutrašnje rupe je niska. Stoga je poboljšani proces: tokarsko bušenje → bušenje. Budući da je u procesu tokarenja potrebno koristiti posebne alate za stezanje dijelova potisne šipke, a veličina posebnog alata je prevelika, nije ga lako instalirati. Stoga, iako je stvarna obrada zagarantovala vrijednost hrapavosti površine Ra=1.6μm, efikasnost obrade nije poboljšana. 00Cr17Ni14Mo2 nerđajući čelik uzrokovan Alat za bušenje se brzo troši i cijena alata je visoka.
Slika Slika 6 Dvodimenzionalni dijagram potisne šipke
Koristeći iskustvo stečeno razvrtavanjem rupa malog prečnika, tehnologija obrade bušenje → razvrtanje → razvrtanje u obradnom centru se koristi za rešavanje problema niske efikasnosti obrade φ 5mm kroz rupe i poteškoća u garantovanju vrednosti hrapavosti površine Ra{{ 2}}.6μm. 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 φ5mm da izračunate brzinu alata i brzinu posmaka tokom obrade, uzmite vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Budući da brzina rezanja vc=πDn/1000 (D je prečnik alata, n je brzina vretena), pa je brzina vretena n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), Količina pomaka vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Prema rezultatima proračuna, stvarni parametri obrade i rezanja se biraju kao: brzina vretena n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, dopuštenje prije razvrtanja se kontrolira na 0,1 mm, a konačna stvarna obrada Konačni objekt je prikazan na slici 7. Kada razvrtač φ5,02 mm (vidi sliku 8) ima više od 500 razvrtanih rupa, površina hrapavost Ra unutrašnje rupe i dalje može doseći 1,6 μm, što zadovoljava zahtjeve procesa i poboljšava efikasnost 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 efekat
Kroz ovo istraživanje stekli smo tehničko iskustvo u obradi materijala koji se teško obrađuju. Naknadna istraživanja i razvoj dijelova od teško obradivih materijala kao što su visokotemperaturne legure i legure titana također se mogu obraditi u skladu sa tehnologijom razvrtanja i postignuti su dobri rezultati. Na primjer, korištenjem razvrtača φ2,12 mm, kompletno razvrtanje superlegiranih materijala, slike promjera i duboke rupe s dubinom većom od 40 mm. Tehnologija obrade razvrtanjem ne samo da štedi troškove alata, već i poboljšava efikasnost obrade. Pogledajte Tabelu 2-Tabelu 4 za poređenje efekata obrade dijelova prije i nakon poboljšanja.
Tabela 2 Obrada slika pravokutnih zaptivnih rupa u školjki prije i nakon poboljšanja
Tabela 3 Obrada rupa potisne šipke prije i poslije poboljšanja
slika
Tabela 4 Troškovi alata prije i nakon poboljšanja
slika
Iz tabele 2. do tabele 4. može se zaključiti da je primenom poboljšane metode obrade poboljšan kvalitet obrade, prohodnost delova povećana na 99 odsto, efikasnost proizvodnje povećana za 33 odsto, a cena alata je smanjena. znatno smanjena.
7 Zaključak
Novi materijali koji se pojavljuju i materijali koji se teško obrađuju u vazduhoplovstvu postavili su veće zahteve za tehnologiju obrade rezanja. Samo dubinskim istraživanjem karakteristika rezanja teško obradivih materijala i savladavanjem više svojstava novih materijala možemo odabrati odgovarajuće alate za rezanje. Uveden je sistem za praćenje statusa rezanja alata za praćenje statusa upotrebe alata u realnom vremenu. Prema različitom vijeku trajanja različitih materijala, alat se može ocijeniti i odabrati na vrijeme, što može smanjiti troškove i povećati efikasnost uz poboljšanje točnosti obrade potpornih dijelova svemirske letjelice. Efekat.
