4J29 Kovari sulami ja 022Cr17Ni12Mo2 roostevabast terasest materjalide tihenduskesta analüüsimise kaudu pakutakse välja meetod, mille abil saab raskesti töödeldavate materjalide töötlemiseks kasutada kiiret freesimis- ja hõõritsustehnoloogiat, mis mitte ainult ei paranda töötluse täpsust ja töötlemise efektiivsust. osade kuju ja sisemine auk, vaid säästab ka energiat. lõiketööriistade kulud.
1 preambul
Kosmoselaevade jõudluse ja kasutusea parandamiseks erinevates süvakosmose keskkondades valivad kosmoseosad enamasti hea kuumakindlusega materjale, nagu titaanisulamid ja kõrge temperatuuriga sulamid. Selliste sulamimaterjalide töötlemisvõime on halb ja neid on raske töödelda. Lõiketööriistade valik Kõrged nõuded ja kõrged töötlemiskulud. Vastavalt selliste raskesti töödeldavate materjalide omadustele aitab raskesti töödeldavate materjalide töötlemistehnoloogia uuringute läbiviimine ja tööriista eluea pikendamine parandada kosmoselaeva kandvate osade täpsust ja parandada töötlemise efektiivsust. Samas võib see laiendada ettevõtte turupotentsiaali ja luua suuremat majanduslikku kasu. .
2 Ülevaade probleemist
Ristkülikukujuline seeria tihenduskest on tooteosa, mille ettevõte on viimastel aastatel äsja välja töötanud, nagu on näidatud joonisel 1, materjaliks on peamiselt 4J29 Kovar sulam ja roostevaba teras. Kuna toote disainistruktuur nõuab klaasitihendustehnoloogia kasutamist, esitatakse seda tüüpi suletud kestaosade pinna kareduse ja sisemise augu suhtes kõrgemad nõuded, mille tulemuseks on töötlemise raskused, tööriista eluea lühenemine, tööriista maksumuse suurenemine, ja töötlemise efektiivsus väheneb. Läbimismäär on madal.
3 Probleemi analüüs
Võttes teatud tüüpi tihenduskesta analüüsimiseks näiteks 4J29 Kovari sulami ja 022Cr17Ni12Mo2 roostevaba terase, on tihenduskesta osade struktuur sarnane ning siseõõnsuses on vaja töödelda aukude rida. Aukrida kasutatakse klaasitihendustihvtide jaoks ja klaasitihendus Ühendustehnoloogia eeldab, et reaava sisepinna kareduse väärtus on Ra=0,8μm. Klaasi sulgemise protsessis toodetakse kvalifitseerimata tooteid mitu korda ja saagis on madal. Disaini ja meistrimeeste analüüsi kohaselt on tihenduskesta reaaugu sisepinna pinnakaredusel oluline mõju klaasitihendi saagisele. Aukusid augurea juures ning sisemise õõnsuse kuju ja soonetöötlust ei ole lihtne eemaldada, mis mõjutab ka osade tihendusefekti.
3.1 Osaaugu siseseina kvaliteeti mõjutavate põhjuste analüüs
Tootmisliinil kasutatav algne auguridade töötlemise tehnoloogia on puurimine → hõõritamine. Kuna 4J29 Kovari sulammaterjal on hea plastilisusega, on seda töötlemise ajal lihtne noa külge kleepuda; roostevaba terase (022Cr17Ni12Mo2) kõrge temperatuuri kõvaduse ja halva soojuse hajumise tõttu erineb see teistest metallmaterjalidest. Tugev afiinsus [1], nii et puur kulub kiiresti, peamiselt järgmistes aspektides.
Puuripea peamine lõikeserv kulub liiga kiiresti ja tekib isegi killustik. Raskesti töödeldavate materjalide puurimisel on temperatuur kõrge, lõikedeformatsioon ja jahtumine on tõsised ning tööriista on lihtne kleepida, et tekitada kuhjunud serv, mille tulemuseks on sama detaili erinevate sisemiste aukude ebaühtlane pinnakaredus ja puuri kulumisseisundit ei saa töötlemise ajal tuvastada ja kontrollida. Püüdke parandada sisemise augu pinnakvaliteeti ja töötlemise efektiivsust, kasutades volfram-koobalt tsementeeritud karbiidpuure (YG, YT ja YW), mis sobivad paremini raskesti töödeldavate materjalide töötlemiseks. Vastavalt tööriista kulumise printsiibile [2] leitakse, et YG tööriistal domineerib madalal kiirusel lõikamisel endiselt liimikulumine, kuid YT tööriistaga kaasneb samaaegselt teatav oksüdatiivne kulumine ja difusioonkulumine. kui sideme kulumine; YW tööriistal on kolme tüüpi kulumist. Kulumismehhanism on samas asendis, nii et madala kiirusega lõikamiseks võib eelistada YG-karbiidtrelle ja kiireks lõikamiseks YW- või YG-karbiidtrelle. Selle kulumispõhimõtte kohaselt paraneb sisemise ava pinna kvaliteet pärast sobiva puuri valimist augurea töötlemiseks. Väikese läbimõõduga volfram-koobaltkarbiidi puuri kõrge hinna tõttu tõuseb aga tööriista maksumus ning masstootmise ja töötlemise efektiivsus ei ole kõrge.
3.2 Detaili kuju ja sisemise õõnsuse pinna kvaliteeti mõjutavate põhjuste analüüs
4J29 Kovari sulammaterjali ja roostevabast terasest materjali (022Cr17Ni12Mo2) töötlemisel kasutatakse töötlemiseks tavalise terasuurusega tsementeeritud karbiidist tööriista. Freesi alumine serv ja külgserv kuluvad kiiresti ja tööriista kasutusiga on lühike, nii et lõikekiirus võib olla alla 50 m / Kui on valitud vahemik min, on töötlemise efektiivsus madal. Võrreldes alumiiniumipõhiste sulamite töötlemisega on freeside kasutusiga vaid 1/5 alumiiniumipõhiste sulamite töötlemise omast; võrreldes roostevaba terase 314 töötlemisega on freeside kasutusiga vaid 1/3 roostevaba terase 314 töötlemise omast.
Selliste raskesti töödeldavate materjalide lõikamise käigus on lõikepiirkonnas lihtne tekitada palju lõikesoojust, mis kahjustab tõsiselt töödeldavate osade mõõtmete täpsust ja jõudlust. Lõikesoojuse hajutamist saab läbi viia ainult lõikevedeliku ja sisemiste jahutustööriistade abil. Seda tüüpi konstruktsiooni tihendatud kesta jaoks kasutatakse sisemise augu ja sisemise õõnsuse väiksuse tõttu enamasti väikese läbimõõduga tööriistu või vormitööriistu. Suurt kogust lõikesoojust on raske kiiresti hajutada ja tööriist kulub liiga kiiresti, mistõttu detaili pinnakaredus suureneb. Kui see on liiga kõrge ja ei vasta tehnilistele nõuetele, hinnatakse see kvalifitseerimata. Kui aukude vahe on väike, hävitab ava faasimine külgneva ava suuruse; kui faasid on liiga väikesed, jäävad ääristused ikkagi äärtesse, mis mõjutab tihenduskvaliteeti.
4 probleemi lahendamine
4.1 Aukude siseseina kvaliteedi parandamine
Pidades silmas suletud kesta sisemise ava ebaühtlast pinnakaredust, on vaja täiustada töötlemismeetodit ja valida sobiv tööriist. Proovilõikamise käigus muudetakse augurea töötlemise tehnoloogia esmalt puurimiseks → hõõrimiseks → sisemise augu peeneks freesimiseks, sisemise augu pinna kvaliteet on ilmselgelt paranenud, kuid aukude arv on suur ja tööriist on endiselt töökorras. kulunud, kui väikese läbimõõduga freesi kasutatakse sisemise ava peeneks freesimiseks kiiresti ning tekib laastude takerdumise ja tööriista kliirensi nähtus, töötlemise efektiivsus ei ole endiselt kõrge ja tööriista maksumus suureneb. Teiseks muudetakse see puurimiseks → hõõrimiseks → peeneks puurimiseks. Sisemise augu pinna karedus vastab nõuetele ja ühe augu töötlemise tõhusus on paranenud, kuid väikese läbimõõduga üldist puurimistööriista tuleb kohandada, tööriista maksumus on kõrge, puurimise tööiga on lühike ja see ei saa vastata. mitu rida auke. igav.
Viidates fikseeritud läbimõõduga aukude hõõritsustehnoloogiale, on hõõritsusprotsessi ava tavaliselt 3–100 mm. Tänu hõõritsa pikale lõiketerale osaleb hõõrimisel iga lõikeserv üheaegselt lõikamises, mistõttu on tootmise efektiivsus kõrge ning seda kasutatakse laialdaselt aukude viimistlemisel. Lõplikuks töötlemistehnoloogiaks määratakse puurimine → hõõritsemine → hõõritamine. Kuna väikese läbimõõduga aukude hõõritsustöötlustehnoloogia (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Valige arvutamise ja proovilõikamise abil mõistlikud lõikeparameetrid. Põhimõte on järgmine.
Kontrollige hõõritsa tööriista teavet ja kogutud hõõritsusparameetreid ning töödelge raskesti töödeldavaid materjale, nagu roostevaba teras. Hõõri kiirus ei tohiks olla liiga suur [3] ja valige võrdlusväärtus: lõikekiirus vc=(6 ~ 12) m/min, ettenihkekiirus f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Ristkülikukujulise suletud kesta sisemise õõnsuse läbimõõt on (1,7–1,8) mm, seega valitakse φ1,8 mm hõõrits, et arvutada töötlemise ajal spindli kiirust n ja etteandekiirust vf, kus vc=7m/min , f=0.06 mm /r.
Kuna lõikekiirus vc=πDn/1000 (D on tööriista läbimõõt, n on spindli kiirus), seega spindli kiirus n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14 × 1,8 )≈1238 (r/min).
Selle põhjal saab arvutada etteandekiiruse vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
Vastavalt arvutustulemustele valitakse tegelikud töötlus- ja lõikeparameetrid n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min ja võetakse kasutusele puurimise → hõõrimise → hõõrimise protsess. Korpuse tihenduse tõttu Aukude vahe on kompaktne ja augu läbimõõt on väike, seega on veeris enne hõõritamist 0,05 mm. Lõplik tegelik töötlemisefekt on näidatud joonisel 3. Kui φ1,83 mm hõõritsas on rohkem kui 1000 hõõritsa auku, võib sisemise ava pinnakaredus Ra siiski ulatuda 0,8 μm-ni, mis vastab protsessi nõuetele ja parandab töötlemise efektiivsust.
4.2 Pinnatöötluse kvaliteedi ja tööriista eluea parandamine
Kõrge temperatuuriga kõvaduse ja halva soojuse hajumisega materjalide (nt kõrge temperatuuriga sulamid, titaanisulamid ja roostevaba teras) töötlemise tõhususe ja tööriistade tööea parandamiseks kasutatakse töötlemata ja viimistletud töötlemiseks sageli imporditud tsementeeritud karbiiditööriistu. tööriista kasutamise hind on väga kõrge. Erinevate tööriistamaterjalide kulumise erinevuse võrdlev analüüs titaanisulamite, sealhulgas katmata tsementeeritud karbiidi, TiAlN PVD-ga kaetud tsementeeritud karbiidi ja PCBN jne lõikamisel suurel kiirusel, leiti, et PCBN-tööriistamaterjalid on suure lõikekiirusega ja väikese ettenihke kiirusega. ja madal Titaanisulamite lõikamisel tagasilõikamisega on võimalik saada suhteliselt stabiilne lõikejõud ja väiksem pinnakaredus [4]. Rakendades kiirfreesimise põhimõtet ja kasutades kodumaiseid PCBN-tööriistu, suurem lõikamine Suure kiiruse ja väikese ettenihke töötlemismeetod pikendab tööriista kasutusiga.
Analüüs näitab mitme proovilõikamise ja kontrollimise teel, et raskesti töödeldavate materjalide lõikamisel suurel kiirusel on hamba kohta ettenihke fz ja tagasihaardumise ap vahelisel koostoimel suhteliselt suure tõenäosusega oluline mõju pinna karedusele. Mõjutamine. See nähtus näitab, et ettenihke mõju ühe hamba või freesimissügavuse kohta pinna karedusele on tihedalt seotud freesimissügavuse ja ettenihke valikuga hamba kohta. Seevastu keskmise ja väikese kiirusega lõikamistingimustes ei ole erinevate lõikeparameetrite koostoime ilmne või puudub koostoime. See tähendab, et konkreetses lõiketingimustes ei saa töödeldava pinna kareduse väärtust täpselt ennustada, kui uurida ettenihke ühetegurilist mõju hamba kohta või tagasilõikamise kogust pinna karedusele. Seetõttu tuleb ideaalse pinnakareduse saavutamiseks ühe hamba ettenihke määramisel valida see koos tagasihaarde hulgaga ja vastupidi.
4-Teraga kodune tahkekarbiidist frees on valitud kuju ja sisemise õõnsuse kiireks töötlemata töötlemiseks. Tänu väikesele tagahaardumisele ap ja väikesele lõikepaksusele ae suudab see tõhusalt kaitsta tööriista alumist serva ja külgserva. Tekkiv lõikesoojus juhib kiiresti, vähendab tööriista otsa serva kogunemise tõenäosust ja suurendab vastavalt freesimise kiirust vc ja ettenihke kiirust hamba kohta fz, mis mitte ainult ei taga töötlemise kvaliteeti, vaid parandab ka töötlemise efektiivsust. Jämefreesi kulumisaja arvutamiseks on vaja ära lõigata ainult efektiivselt kasutatud kulunud osa ja lõiketera ülejäänud osa suudab pärast teritamist uuesti karestamise vajadused rahuldada, mis parandab oluliselt freesi kasutusmäära. lõikurit ja vähendab lõikuri maksumust.
Raskesti töödeldavatest materjalidest tekkivate rästide puhul on käsitsi eemaldamine raskendatud olemasolevate tehniliste nõuete täitmisega, seetõttu kasutatakse CNC-töötlust ning faasitud freesi töötlemiseks valitakse TiC-kattega kiirterasest materjalid. Pärast töötlemata freesimist parandab kvaliteeti, on kesta osad peened Freesimisel tekkivad jämed on suhteliselt väikesed ja faasifrees peab töötlema ainult detaili kontuurijälje järgi, et tagada teravate servade sujuv üleminek. Tihenduskesta aukude ääristamiseks ja ääristamiseks kasutatakse faasifreesiga aukude faasimise freesimise töötlusmeetodit → peenhõõrimist hõõritsaga tagamaks, et augud on jämevabad ja liimitud. Tööriista lõikeparameetrid enne ja pärast täiustamist on toodud tabelis 1 ning kesta töötlemisefekt on näidatud joonistel 4 ja 5.
Tabel 1 Tööriista lõikamise parameetrid enne ja pärast täiustamist
pilt
pilt
Joonis 4 4J29 Kovari sulamist kesta töötlemisefekt
pilt
Joonis 5 Roostevabast terasest materjali (022Cr17Ni12Mo2) kesta töötlemisefekt
5 Raskesti töödeldavate materjalide hõõritsustehnoloogia populariseerimine ja rakendamine
Teatud tüüpi tõukurvarda osad (vt joonis 6) on valmistatud 00Cr17Ni14Mo2 roostevabast terasest, mis on raskesti töödeldav materjal. Välisringi läbiv ava φ5 mm on töödeldud, sügavus on 15 mm ja nõutav on pinna kareduse väärtus Ra=1,6 μm. Algne protsess on järgmine: paigaldaja puurimine → augu seina poleerimine. Kuna materjal on roostevaba teras, kasutatakse paigaldamisprotsessis aukude puurimiseks puuri, puur kulub kiiresti, augu asend on tolerantsist väljas ja sisemise augu poleerimise efektiivsus on madal. Seetõttu on täiustatud protsess järgmine: treipingi puurimine → puurimine. Kuna treimisprotsessis tuleb tõukurvarda osade kinnitamiseks kasutada spetsiaalseid tööriistu ja spetsiaalse tööriista suurus on liiga suur, pole seda lihtne paigaldada. Seega, kuigi tegelik töötlemine on taganud pinnakareduse väärtuse Ra{11}},6 μm, ei ole töötlemise efektiivsus paranenud. 00Cr17Ni14Mo2 roostevaba teras põhjustatud Puurimistööriist kulub kiiresti ja tööriista maksumus on kõrge.
Pilt Joonis 6 Tõukurvarda kahemõõtmeline skeem
Kasutades väikese läbimõõduga aukude hõõrimisel saadud kogemusi, kasutatakse töötluskeskuses puurimise → hõõrimise → hõõrimise töötlemistehnoloogiat, et lahendada φ 5 mm läbivate aukude madala töötlemise efektiivsuse ja pinnakareduse väärtuse Ra{{ 2}},6 μm. Rakendusprotsess on järgmine.
Valige võrdlusväärtus: lõikekiirus vc{{0}}(6–12) m/min, ettenihe f=(0.15~0,2) mm/r. Töötlemise ajal tööriista kiiruse ja ettenihke arvutamiseks valige φ5 mm hõõrits, võtke vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Kuna lõikekiirus vc=πDn/1000 (D on tööriista läbimõõt, n on spindli kiirus), seega spindli kiirus n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), voog Kogus vf=fn=0,18×445≈80 (mm/min).
Vastavalt arvutustulemustele valitakse tegelikud töötlemis- ja lõikamisparameetrid järgmiselt: spindli kiirus n {0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, reguleeritakse hõõritamiseelne varu väärtuseks 0,1 mm ja lõplik tegelik töötlemine Lõplik objekt on näidatud joonisel 7. Kui φ5,02 mm hõõritsas (vt joonis 8) on rohkem kui 500 hõõritsa auku, on pind Sisemise ava karedus Ra võib siiski ulatuda 1,6 μm-ni, mis vastab protsessi nõuetele ja parandab töötlemise efektiivsust. Valmistatud positsioneerimistööriist (vt joonis 9) on lihtsa konstruktsiooniga ja seda on lihtne kinnitada.
pilt
Joonis 7 Tõukevarda tegelik objekt pärast töötlemist
pilt
Joonis 8 φ5,02 mm hõõrits
pilt
Joonis 9 Positsioneerimistööriistade mõju tõukurvarda töötlemisel
6 Saavutatud efekt
Selle uurimistööga oleme kogunud tehnilisi kogemusi raskesti töödeldavate materjalide töötlemisel. Raskesti töödeldavatest materjalidest, näiteks kõrgtemperatuursetest sulamitest ja titaanisulamitest valmistatud detailide hilisemat uurimis- ja arendustööd saab ka hõõritsustehnoloogiale viidates töödelda ning häid tulemusi on saavutatud. Näiteks kasutades φ2,12 mm hõõritsat, supersulamist materjalide, läbimõõduga piltide ja sügavamate aukude täielik hõõritsemine, mille sügavus on üle 40 mm. Hõõritsustöötlustehnoloogia mitte ainult ei säästa tööriista kulusid, vaid parandab ka töötlemise efektiivsust. Vaadake tabelit 2-tabel 4, et võrrelda osade töötlemise mõju enne ja pärast täiustamist.
Tabel 2 Ristkülikukujuliste tihenduskesta aukude piltide töötlemine enne ja pärast täiustamist
Tabel 3 Tõukevarda aukude töötlemine enne ja pärast parandamist
pilt
Tabel 4 Tööriistakulud enne ja pärast täiustamist
pilt
Tabelist 2 kuni tabelisse 4 võib järeldada, et täiustatud töötlemismeetodi kasutamine on parandanud töötlemiskvaliteeti, osade läbimise määr on tõusnud 99 protsendini, tootmise efektiivsus on tõusnud 33 protsenti ja tööriista maksumus on tõusnud. oluliselt vähenenud.
7 Järeldus
Tekkivad uued materjalid ja raskesti töödeldavad materjalid kosmosetööstuses on esitanud lõiketöötlemistehnoloogiale kõrgemad nõuded. Ainult raskesti töödeldavate materjalide lõikeomadusi põhjalikult uurides ja uute materjalide rohkemate omaduste omandamisel saame valida lõikamiseks sobivad tööriistad. Tööriista lõikamise oleku jälgimise süsteem võetakse kasutusele, et jälgida tööriista kasutusolekut reaalajas. Vastavalt erinevate materjalide erinevale kasutuseale saab tööriista õigeaegselt hinnata ja valida, mis võib vähendada kulusid ja suurendada tõhusust, parandades samal ajal kosmoseaparaadi tugiosade töötlemise täpsust. Mõju.
