A 4J29 Kovar ötvözet és a 022Cr17Ni12Mo2 rozsdamentes acél anyagok tömítőhéjának elemzése révén a nehezen megmunkálható anyagok megmunkálására nagy sebességű marási és dörzsárazási technológia alkalmazására tett javaslatot, amely nemcsak a megmunkálási pontosságot és a megmunkálási hatékonyságot javítja. az alkatrészek formáját és belső furatát, de energiát is takarít meg. vágószerszám költségek.
1 preambulum
Az űrhajók teljesítményének és élettartamának javítása érdekében különböző mélyűri környezetekben a repülőgép-alkatrészek többnyire jó hőálló anyagokat választanak, mint például a titánötvözetek és a magas hőmérsékletű ötvözetek. Az ilyen ötvözetanyagok feldolgozási teljesítménye gyenge, és nehezen feldolgozható. Vágószerszámok kiválasztása Magas követelmények és magas feldolgozási költségek. Az ilyen nehezen megmunkálható anyagok jellemzőinek megfelelően a nehezen megmunkálható anyagok feldolgozási technológiájának kutatása és a szerszám élettartamának meghosszabbítása elősegíti az űrjárművek tartóelemeinek pontosságát és a feldolgozási hatékonyság javítását. Ugyanakkor bővítheti a vállalat piaci potenciálját, és nagyobb gazdasági előnyöket teremthet. .
2 A probléma áttekintése
A téglalap sorozatú tömítőhéj a cég által az elmúlt években újonnan kifejlesztett termékalkatrész, amint az 1. ábrán is látható, anyaga elsősorban 4J29 Kovar ötvözet és rozsdamentes acél. Mivel a terméktervezési felépítés üvegtömítési technológiát igényel, az ilyen típusú tömített héjrészek felületének és belső furatainak felületi érdességére magasabb követelmények vonatkoznak, ami megnövekedett feldolgozási nehézséget, csökkent szerszámélettartamot, megnövekedett szerszámköltséget eredményez, és csökkenti a feldolgozási hatékonyságot. Az áthaladási arány alacsony.
3 Problémaelemzés
A 4J29 Kovar ötvözetet és a 022Cr17Ni12Mo2 rozsdamentes acélt példának véve egy bizonyos típusú tömítőhéj elemzésére, a tömítőhéj részek felépítése hasonló, és szükséges a belső üregben lévő lyuksor megmunkálása. A lyuksor az üvegtömítő csapok, illetve az üvegtömítés A csatlakozási technológia megköveteli, hogy a sorfurat belső felületi érdességértéke Ra=0,8μm legyen. Az üvegzárás során sokszor nem minősített termékek készülnek, a hozam alacsony. A tervezők és a kézművesek elemzése szerint a tömítőhéj-sorfurat belső felületének felületi érdessége jelentős hatással van az üvegtömítés hozamára. A furatsornál lévő sorja, valamint a belső üreg alakja és hornyos megmunkálása nem könnyen eltávolítható, ami az alkatrészek tömítő hatását is befolyásolja.
3.1 Az alkatrészfurat belső falának minőségét befolyásoló okok elemzése
A gyártósoron alkalmazott eredeti furatsoros megmunkálási technológia a fúrás → dörzsárazás. Mivel a 4J29 Kovar ötvözet anyaga jó plaszticitású, könnyen tapad a késhez a feldolgozás során; a rozsdamentes acél (022Cr17Ni12Mo2) magas hőmérsékleti keménysége és a rossz hőleadás miatt eltér a többi fémanyagtól. Erős affinitás [1], így a fúrószár gyorsan kopik, főleg a következő szempontok szerint.
A fúrószár fő vágóéle túl gyorsan kopik, és még forgácsolás is előfordul. Nehezen megmunkálható anyagok fúrásakor a hőmérséklet magas, a vágási deformáció és a lehűlés súlyos, és a szerszám könnyen ragasztható, így felépített él keletkezik, ami ugyanazon alkatrész különböző belső furatainak felületi egyenetlenségét eredményezi, és a fúrófej kopási állapota a feldolgozás során nem észlelhető és nem szabályozható. Nehezen megmunkálható anyagok megmunkálására alkalmasabb volfrám-kobalt keményfém fúrókkal (YG, YT és YW) próbálja meg javítani a belső furat felületi minőségét és megmunkálási hatékonyságát. A szerszámkopás elve [2] szerint az YG szerszámon még mindig a ragasztókopás dominál alacsony fordulatszámú forgácsolásnál, de az YT szerszámot egyidejűleg bizonyos mértékű oxidatív kopás és diffúziós kopás is kíséri. mint a kötés kopása; az YW szerszám háromféle kopással rendelkezik. A kopásmechanizmus ugyanazt a pozíciót foglalja el, így az YG keményfém fúrók előnyben részesíthetők az alacsony fordulatszámú vágáshoz, az YW vagy YG keményfém fúrók pedig a nagy sebességű forgácsoláshoz. Ennek a kopási elvnek megfelelően a belső furat felületi minősége a furatsor megmunkálásához megfelelő fúrószár kiválasztása után javul. A kis átmérőjű volfrám-kobalt-karbid fúrószár magas ára miatt azonban a szerszám költsége megnő, a tömeggyártás és feldolgozás hatékonysága nem magas.
3.2 Az alkatrész alakját és a belső üreg felületi minőségét befolyásoló okok elemzése
A 4J29 Kovar ötvözetanyag és a rozsdamentes acél anyag (022Cr17Ni12Mo2) feldolgozásakor a szokásos szemcseméretű cementált keményfém szerszámot használják a feldolgozáshoz. A maró alsó éle és oldaléle gyorsan kopik, a szerszám élettartama pedig rövid, így a forgácsolási sebesség csak 50 m-nél lehet alacsonyabb/ Ha a min tartományt választja, a feldolgozási hatékonyság alacsony. Az alumínium alapú ötvözetek feldolgozásával összehasonlítva a marók élettartama csak 1/5-e az alumínium alapú ötvözetek feldolgozásának; a 314-es rozsdamentes acél megmunkálásához képest a marók élettartama csak 1/3-a a 314-es rozsdamentes acél megmunkálásának.
Az ilyen nehezen megmunkálható anyagok vágása során könnyen nagy mennyiségű vágási hő keletkezik a vágási területen, ami súlyosan rontja a megmunkált alkatrészek méretpontosságát és teljesítményét. A vágási hő elvezetése csak vágófolyadékkal és belső hűtőszerszámokkal valósítható meg. Az ilyen típusú szerkezetek tömített héjához a belső furat és a belső üreg kis mérete miatt többnyire kis átmérőjű szerszámokat vagy idomszerszámokat alkalmaznak. A nagy mennyiségű vágási hőt nehéz gyorsan elvezetni, és a szerszám túl gyorsan kopik, ami az alkatrész felületi érdességének növekedését eredményezi. Ha túl magas és nem felel meg a műszaki követelményeknek, akkor minősíthetetlennek minősül. Ha a lyuktávolság kicsi, a nyílás letörése tönkreteszi a szomszédos nyílás méretét; ha a letörés túl kicsi, a sorja továbbra is karimás lesz, ami befolyásolja a tömítés minőségét.
4 problémamegoldás
4.1 A furat belső falának minőségének javítása
Tekintettel a tömített héj belső furatának egyenetlen felületi érdességére, szükséges a feldolgozási módszer javítása és a megfelelő szerszám kiválasztása. A próbavágási folyamat során a lyuksor megmunkálási technológiája először fúrásra → dörzsárazásra → a belső furat finom marására változik, a belső furat felületi minősége nyilvánvalóan javul, de a lyukak száma nagy, és a szerszám továbbra is kopott, amikor a kis átmérőjű marószerszámot a belső furat gyors marására használják, és a forgács összegabalyodásának és a szerszám hézagának jelensége keletkezik, a feldolgozási hatékonyság még mindig nem magas, és a szerszám költsége nő. Másodszor, átváltott fúrásra → dörzsárazás → finomfúrásra. A belső furat felületi érdessége megfelel a követelményeknek, és javul az egyetlen lyuk feldolgozási hatékonysága, de a kis átmérőjű általános fúrószerszámot testre kell szabni, a szerszám költsége magas, a fúrószerszám élettartama rövid, és nem felel meg több sor lyuk. unalmas.
A fix átmérőjű dörzsárazási technológiára hivatkozva a dörzsárazási folyamat nyílása általában 3-100 mm. A dörzsár hosszú vágóélének köszönhetően a dörzsárazás során minden vágóél egyszerre vesz részt a vágásban, így a gyártási hatékonyság magas, és széles körben alkalmazzák a furatok kidolgozásában. A végső feldolgozási technológia a fúrás → dörzsárazás → dörzsárazás. Mivel a kis átmérőjű furatok dörzsárazási feldolgozási technológiája (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Számítással és próbavágással válasszon ésszerű vágási paramétereket. Az elv a következő.
Ellenőrizze a dörzsára vonatkozó információkat és az összegyűjtött dörzsárparamétereket, és dolgozzon fel nehezen megmunkálható anyagokat, például rozsdamentes acélt. A dörzsár sebessége nem lehet túl nagy [3], és válassza ki a referenciaértéket: vágási sebesség vc=(6 ~ 12) m/min, előtolás f=(0). 05 ~ 0,1) mm/r. A téglalap alakú lezárt héj belső üregének átmérője (1,7-1,8) mm, ezért a φ1,8 mm-es dörzsárat választjuk az n orsó- és vf előtolási sebesség kiszámításához a feldolgozás során, ahol vc=7m/min , f=0.06mm /r.
Mivel a vágási sebesség vc=πDn/1000 (D a szerszám átmérője, n az orsó fordulatszáma), így az orsó sebessége n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8) )≈1238 (r/perc).
Ebből kiszámítható a vf=fn=0,06×1238≈74 (mm/perc) előtolási sebesség.
A számítási eredmények szerint a tényleges megmunkálási és forgácsolási paraméterek n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /perc, és a fúrás → dörzsárazás → dörzsárazási folyamat kerül alkalmazásra. A héj tömítésének köszönhetően A furattávolság kicsi, a furat átmérője kicsi, így a dörzsárazás előtti margó 0,05 mm-re van szabályozva. A végső tényleges feldolgozási hatás a 3. ábrán látható. Ha a φ1,83 mm-es dörzsára több mint 1000 dörzsára van, a belső furat Ra felületi érdessége még elérheti a 0,8 μm-t, ami megfelel a folyamat követelményeinek és javítja a feldolgozási hatékonyságot.
4.2 A felületi feldolgozás minőségének és a szerszám élettartamának javítása
A magas hőmérsékletű keménységű és gyenge hőleadású anyagok, például a magas hőmérsékletű ötvözetek, titánötvözetek és rozsdamentes acélok feldolgozási hatékonyságának és szerszámélettartamának javítása érdekében gyakran használnak importált cementált keményfém szerszámokat durva és simító megmunkáláshoz. a szerszámhasználat költsége nagyon magas. A különböző szerszámanyagok kopáskülönbségének összehasonlító elemzése titánötvözetek nagy sebességű vágásakor, beleértve a bevonat nélküli cementált keményfémet, a TiAlN PVD bevonatú cementált keményfémet és a PCBN-t stb., azt találták, hogy a PCBN szerszámanyagok nagy vágási sebességgel és alacsony előtolási sebességgel rendelkeznek. és alacsony Titánötvözetek visszavágással történő vágásakor viszonylag stabil forgácsolóerő és alacsonyabb felületi érdesség érték érhető el [4]. A nagy sebességű marás elvének alkalmazásával és a hazai PCBN szerszámok használatával nagyobb forgácsolás A nagy sebességű és kis előtolás feldolgozási módja megnöveli a szerszám élettartamát.
Többszörös próbavágással és ellenőrzéssel az elemzés azt mutatja, hogy a nehezen megmunkálható anyagok nagy sebességű vágásakor a fogankénti előtolás fz és a hátsó kapcsolódási pont közötti kölcsönhatás viszonylag nagy valószínűséggel jelentős hatással van a felületi érdességre. Befolyás. Ez a jelenség azt mutatja, hogy a fogankénti előtolás vagy a marási mélység hatása a felületi érdességre szorosan összefügg a marási mélység és a fogankénti előtolás megválasztásával. Ezzel szemben közepes és kis sebességű vágási körülmények között a különböző forgácsolási paraméterek közötti kölcsönhatás nem nyilvánvaló, vagy nincs kölcsönhatás. Ez azt jelenti, hogy adott forgácsolási körülmények között a fogankénti előtolás egytényezős hatásának vagy a visszavágási mennyiségnek a felületi érdességre gyakorolt pusztán vizsgálatával nem lehet pontosan megjósolni a megmunkált felületi érdesség értékét. Ezért az ideális felületi érdesség eléréséhez a fogankénti előtolási sebesség meghatározásakor azt a hátsó kapcsolódás mértékével összefüggésben kell kiválasztani, és fordítva.
A 4-pengéjű hazai tömör keményfém maró a forma és a belső üreg nagy sebességű nagysebességű megmunkálására lett kiválasztva. A kis hátsó kapcsolódási pontnak és a kis vágási vastagságnak köszönhetően hatékonyan védi a szerszám alsó és oldalsó élét. A keletkező forgácsolási hő gyorsan vezet, csökkenti a szerszámcsúcson a peremépülés valószínűségét, és ennek megfelelően növeli a vc marási sebességet és a fogankénti előtolást fz, ami nemcsak a megmunkálás minőségét biztosítja, hanem javítja a megmunkálási hatékonyságot is. A nagyoló maró megmunkálási kopási idejének kiszámításához csak a hatékonyan használt kopott részt kell levágni, és a maró fennmaradó része élezés után is újra kielégítheti a nagyolási igényeket, ami nagymértékben javítja a maró kihasználtságát. a vágót és csökkenti a vágó költségét.
A nehezen megmunkálható anyagok által keletkezett sorja esetében a kézi eltávolítás nehezen teljesíthető a meglévő műszaki követelményeknek, ezért CNC megmunkálást alkalmaznak, a TiC-bevonatú gyorsacél anyagokat pedig a letörési marós megmunkáláshoz választják ki. A durva marás után javítja a minőséget, a héjrészek finomak A marás során keletkező sorja viszonylag kicsi, és a letöréses marónak csak az alkatrész kontúrnyomának megfelelően kell megmunkálnia, hogy biztosítsa az éles élek egyenletes átmenetét. A tömítőhéj furatainak karimáihoz és sorjáihoz a furatok letörésének letörés maróval történő megmarása → dörzsárral történő finom dörzsárazás a lyukak sorjamentességét és ragasztását szolgálja. A szerszám forgácsolási paramétereit fejlesztés előtt és után az 1. táblázat, a héj megmunkáló hatását a 4. és 5. ábra mutatja.
1. táblázat Szerszám vágási paraméterei javítás előtt és után
kép
kép
4. ábra A 4J29 Kovar ötvözet héj feldolgozási hatása
kép
5. ábra Rozsdamentes acél anyag (022Cr17Ni12Mo2) héj feldolgozási hatása
5 Nehezen megmunkálható anyagok dörzsárazási technológiájának népszerűsítése és alkalmazása
A tolórúd bizonyos típusai (lásd a 6. ábrát) 00Cr17Ni14Mo2 rozsdamentes acélból készülnek, ami egy nehezen megmunkálható anyag. A külső körön lévő φ5 mm-es átmenő furat meg van dolgozva, a mélység 15 mm, és a felületi érdesség értéke Ra=1,6 μm szükséges. Az eredeti eljárás a következő: szerelőfúrás→a furat falának polírozása. Mivel az anyag rozsdamentes acél, a szerelési eljárás fúrót használ a lyukak fúrásához, a fúrószár gyorsan kopik, a furat helyzete a tűréshatáron kívül esik, a belső furat polírozásának hatékonysága alacsony. Ezért a továbbfejlesztett eljárás a következő: esztergafúrás → Fúrás. Mivel az esztergálási folyamathoz speciális szerszámokat kell használni a tolórúd alkatrészek rögzítéséhez, és a speciális szerszám mérete túl nagy, nem könnyű beszerelni. Ezért, bár a tényleges feldolgozás garantálta az Ra=1.6μm felületi érdesség értékét, a feldolgozási hatékonyság nem javult. 00Cr17Ni14Mo2 rozsdamentes acél okozta A fúrószerszám gyorsan kopik, és a szerszám költsége magas.
Kép 6. ábra A tolórúd kétdimenziós diagramja
A kis átmérőjű furatok dörzsárazásából szerzett tapasztalatok felhasználásával a fúrás → dörzsárazás → dörzsárazás megmunkáló központban történő feldolgozási technológiáját alkalmazzák a φ 5 mm-es átmenő furatok alacsony feldolgozási hatékonyságának és az Ra{{ felületi érdesség érték garantálásának nehézségeinek megoldására. 2}},6 μm. A megvalósítás folyamata a következő.
Válassza ki a referenciaértéket: vágási sebesség vc{{0}}(6–12) m/min, előtolás f=(0,15–0,2) mm/r. Válassza a φ5 mm-es dörzsárat a szerszám sebességének és előtolási sebességének kiszámításához feldolgozás közben, vegyen vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Mivel a vágási sebesség vc=πDn/1000 (D a szerszám átmérője, n az orsó fordulatszáma), így az orsó sebessége n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5) )≈445 (r/perc), előtolás Mennyiség vf=fn=0,18×445≈80 (mm/perc).
A számítási eredmények szerint a tényleges megmunkálási és forgácsolási paraméterek a következők szerint kerülnek kiválasztásra: orsó fordulatszám n {0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/perc, a dörzsárazás előtti ráhagyás 0,1 mm-re van beállítva, és a végső tényleges megmunkálás A végső tárgy a 7. ábrán látható. Ha a φ5,02 mm-es dörzsára (lásd a 8. ábrát) több mint 500 dörzsárazott furattal rendelkezik, a felület A belső furat Ra érdessége még elérheti az 1,6 μm-t, ami megfelel a folyamat követelményeinek és javítja a feldolgozási hatékonyságot. A legyártott pozicionáló szerszám (lásd 9. ábra) egyszerű felépítésű és könnyen rögzíthető.
kép
7. ábra A tolórúd valódi tárgya feldolgozás után
kép
8. ábra φ5,02 mm-es dörzsár
kép
9. ábra A pozicionáló szerszámok hatása a tolórúd-feldolgozáshoz
6 Az elért hatás
A kutatás során technikai tapasztalatot gyűjtöttünk a nehezen megmunkálható anyagok feldolgozásában. A nehezen megmunkálható anyagokból, például magas hőmérsékletű ötvözetekből és titánötvözetekből készült alkatrészek későbbi kutatása és fejlesztése dörzsárazási technológiára hivatkozva is feldolgozható, és jó eredmények születtek. Például egy φ2,12 mm-es dörzsárat használva szuperötvözet anyagok, átmérőjű képek és 40 mm-nél nagyobb mélységű lyukak teljes dörzsára. A dörzsárazási feldolgozási technológia nemcsak a szerszámköltséget takarítja meg, hanem javítja a feldolgozási hatékonyságot is. Lásd a 2-4. táblázatot az alkatrészek feldolgozási hatásának összehasonlításához a fejlesztés előtt és után.
2. táblázat Négyszögletes tömítőhéjfuratok képeinek feldolgozása a javítás előtt és után
3. táblázat A tolórúd furatainak feldolgozása a javítás előtt és után
kép
4. táblázat Szerszámköltségek fejlesztés előtt és után
kép
A 2. táblázatból a 4. táblázatba az a következtetés vonható le, hogy a továbbfejlesztett feldolgozási módszer alkalmazása javította a feldolgozás minőségét, az alkatrészek áthaladási aránya 99 százalékra nőtt, a gyártási hatékonyság 33 százalékkal nőtt, a szerszámköltség pedig nőtt. nagymértékben csökkent.
7 Következtetés
A feltörekvő új anyagok és a nehezen megmunkálható anyagok a repülőgépiparban magasabb követelményeket támasztanak a forgácsolási feldolgozási technológiával szemben. Csak a nehezen megmunkálható anyagok forgácsolási jellemzőinek mélyreható kutatása és az új anyagok további tulajdonságainak elsajátítása révén választhatunk megfelelő szerszámokat a vágáshoz. A szerszám forgácsolási állapotának felügyeleti rendszere a szerszám használati állapotának valós idejű nyomon követésére szolgál. A különböző anyagok eltérő élettartama szerint a szerszám időben megítélhető és kiválasztható, ami csökkentheti a költségeket és növelheti a hatékonyságot, miközben javítja az űrhajó tartórészeinek megmunkálási pontosságát. Hatás.
