Mitjançant l'anàlisi de la carcassa de segellat de l'aliatge 4J29 Kovar i els materials d'acer inoxidable 022Cr17Ni12Mo2, es proposa un mètode per utilitzar la tecnologia de fresat i escariat d'alta velocitat per processar materials difícils de mecanitzar, que no només millora la precisió de mecanitzat i l'eficiència de mecanitzat de la forma i el forat interior de les peces, però també estalvia energia. reduir els costos de les eines.
1 preàmbul
Per tal de millorar el rendiment i la vida útil de les naus espacials en diversos entorns espacials profunds, les peces aeroespacials trien principalment materials amb bona resistència a la calor, com ara aliatges de titani i aliatges d'alta temperatura. Aquests materials d'aliatge tenen un rendiment de processament baix i són difícils de processar. La selecció d'eines de tall Alts requisits i alts costos de processament. Segons les característiques d'aquests materials difícils de mecanitzar, investigar la tecnologia de processament de materials difícils de mecanitzar i allargar la vida útil de l'eina ajudarà a millorar la precisió de les peces de suport de les naus espacials i millorar l'eficiència del processament. Al mateix temps, pot ampliar el potencial de mercat de l'empresa i generar majors beneficis econòmics. .
2 Visió general del problema
La carcassa de segellat de la sèrie rectangular és una peça de producte recentment desenvolupada per l'empresa en els darrers anys, tal com es mostra a la figura 1, el material és principalment aliatge 4J29 Kovar i acer inoxidable. Atès que l'estructura de disseny del producte requereix l'ús de tecnologia de segellat de vidre, s'estableixen requisits més alts per a la rugositat superficial de la superfície i el forat interior d'aquest tipus de peces de carcassa segellada, el que resulta en una major dificultat de processament, reducció de la vida útil de l'eina, augment del cost de l'eina, i una eficiència de processament reduïda. La taxa d'aprovació és baixa.
3 Anàlisi de problemes
Prenent com a exemple l'aliatge 4J29 Kovar i l'acer inoxidable 022Cr17Ni12Mo2 per analitzar un determinat tipus de closca de segellat, l'estructura de les peces de la carcassa de segellat és similar i cal processar la fila de forats a la cavitat interior. La fila de forats s'utilitza per a pins de segellat de vidre i el segellat de vidre La tecnologia de connexió requereix que el valor de rugositat de la superfície interior del forat de la fila sigui Ra=0.8μm. En el procés de segellat de vidre, es produeixen productes no qualificats moltes vegades i el rendiment és baix. Segons l'anàlisi del disseny i els artesans, la rugositat superficial de la superfície interior del forat de la fila de la closca de segellat té un impacte important en el rendiment del segellat de vidre. Les rebaves a la fila de forats i el processament de la forma i la ranura de la cavitat interior no són fàcils d'eliminar, cosa que també afecta l'efecte de segellat de les peces.
3.1 Anàlisi de les causes que afecten la qualitat de la paret interior del forat de la part
La tecnologia original de processament de fila de forats utilitzada a la línia de producció és perforar → escariar. Com que el material d'aliatge 4J29 Kovar té una bona plasticitat, és fàcil enganxar-se al ganivet durant el processament; a causa de la duresa a alta temperatura de l'acer inoxidable (022Cr17Ni12Mo2) i la mala dissipació de la calor, és diferent d'altres materials metàl·lics. Forta afinitat [1], de manera que la broca es desgasta ràpidament, principalment en els aspectes següents.
La vora de tall principal de la broca es desgasta massa ràpid, i fins i tot es produeix un trencament. Quan es trepan materials difícils de mecanitzar, la temperatura és alta, la deformació de tall i el refredament són greus, i l'eina és fàcil d'enganxar per produir una vora acumulada, donant lloc a una rugositat superficial inconsistent dels diferents forats interiors de la mateixa peça, i l'estat de desgast de la broca no es pot detectar i controlar durant el processament. Intenteu millorar la qualitat de la superfície i l'eficiència de processament del forat interior utilitzant broques de carbur cimentat de tungstè-cobalt (YG, YT i YW), que són més adequades per processar materials difícils de mecanitzar. Segons el principi de desgast de l'eina [2], es troba que l'eina YG encara està dominada pel desgast adhesiu durant el tall a baixa velocitat, però l'eina YT s'acompanya d'una certa quantitat de desgast oxidatiu i de difusió alhora. com el desgast de l'enllaç; l'eina YW té tres tipus de desgast. El mecanisme de desgast ocupa la mateixa posició, de manera que es poden preferir les broques de carbur YG per al tall a baixa velocitat, i les broques de carbur YW o YG es poden utilitzar per al tall d'alta velocitat. Segons aquest principi de desgast, la qualitat de la superfície del forat interior es millora després de seleccionar la broca adequada per processar la fila de forats. Tanmateix, a causa de l'alt preu de la broca de carbur de tungstè i cobalt de petit diàmetre, el cost de l'eina augmenta i l'eficiència de la producció i processament en massa no és alta.
3.2 Anàlisi de les raons que afecten la forma de la peça i la qualitat superficial de la cavitat interior
Quan es processa material d'aliatge 4J29 Kovar i material d'acer inoxidable (022Cr17Ni12Mo2), s'utilitza l'eina de carbur cimentat amb mida de gra normal per al processament. La vora inferior i la vora lateral de la fresa es desgasten ràpidament i la vida útil de l'eina és curta, de manera que la velocitat de tall només pot ser inferior a 50 m / Si es selecciona el rang de min, l'eficiència de processament és baixa. En comparació amb el processament d'aliatges a base d'alumini, la vida útil de les freses és només 1/5 de la del processament d'aliatges a base d'alumini; en comparació amb el processament d'acer inoxidable 314, la vida útil de les freses és només 1/3 de la del processament d'acer inoxidable 314.
En el procés de tall de materials tan difícils de mecanitzar, és fàcil generar una gran quantitat de calor de tall a l'àrea de tall, que danya seriosament la precisió dimensional i el rendiment de les peces processades. La dissipació de la calor de tall només es pot dur a terme mitjançant el fluid de tall i les eines de refrigeració interna. Per a la carcassa segellada d'aquest tipus d'estructura, a causa de la petita mida del forat interior i de la cavitat interior, s'utilitzen principalment eines de petit diàmetre o eines amb forma. Una gran quantitat de calor de tall és difícil de dissipar ràpidament, i l'eina es desgasta massa ràpid, donant lloc a un augment de la rugositat superficial de la peça. Si és massa alt i no compleix els requisits tècnics, es considerarà no qualificat. Si l'espai entre els forats és petit, el xamfranat de l'orifici destruirà la mida de l'obertura adjacent; si el xamfranat és massa petit, la rebava encara tindrà brides, cosa que afectarà la qualitat del segellat.
4 resolució de problemes
4.1 Millora de la qualitat de la paret interior del forat
Atesa la rugositat superficial inconsistent del forat interior de la carcassa segellada, cal millorar el mètode de processament i seleccionar una eina adequada. Mitjançant el procés de tall de prova, la tecnologia de processament de fila de forats es canvia en primer lloc a perforació → escariat → fresat fi del forat interior, la qualitat de la superfície del forat interior òbviament millora, però el nombre de forats és gran i l'eina encara és s'utilitza quan la fresa de petit diàmetre s'utilitza per fresar fiament el forat interior Ràpid i es genera el fenomen d'entrellaçament d'encenalls i la separació de l'eina, l'eficiència de processament encara no és alta i el cost de l'eina augmenta. En segon lloc, es canvia a perforació → escariat → mandrinat fi. La rugositat de la superfície del forat interior compleix els requisits i es millora l'eficiència de processament d'un forat únic, però cal personalitzar l'eina de perforació de diàmetre petit, el cost de l'eina és elevat, la vida útil de l'eina de perforació és curta i no es pot complir. múltiples fileres de forats. avorrit.
En referència a la tecnologia d'escariat de forats de diàmetre fix, l'obertura del procés d'escariat és generalment de 3 a 100 mm. A causa del llarg tall de l'escavador, cada tall participa en el tall al mateix temps durant l'escariat, de manera que l'eficiència de producció és alta i s'utilitza àmpliament en l'acabat dels forats. La tecnologia de processament final es determina com a trepant → escariat → escariat. Com que la tecnologia de processament d'escariat de forats de petit diàmetre (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Mitjançant el càlcul i el tall de prova, seleccioneu paràmetres de tall raonables. El principi és el següent.
Comproveu la informació de l'eina escariadora i els paràmetres d'escariat recollits i processeu materials difícils de mecanitzar com l'acer inoxidable. La velocitat de l'escariat no ha de ser massa alta [3] i seleccioneu el valor de referència: velocitat de tall vc=(6 ~ 12) m/min, velocitat d'avanç f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. El diàmetre de la cavitat interior de la carcassa segellada rectangular és (1,7 ~ 1,8) mm, de manera que es selecciona l'escariador de φ1,8 mm per calcular la velocitat del cargol n i la velocitat d'alimentació vf durant el processament, on vc=7m/min , f=0,06 mm /r.
Com que la velocitat de tall vc=πDn/1000 (D és el diàmetre de l'eina, n és la velocitat del cargol), per tant la velocitat del cargol n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (r/min).
A partir d'això, es pot calcular la velocitat d'alimentació vf=fn=0,06×1238≈74 (mm/min).
Segons els resultats del càlcul, els paràmetres de mecanitzat i tall reals es seleccionen com a n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, i s'adopta el procés de perforació → escariat → escariat. A causa del segellat de la carcassa L'espai entre els forats és compacte i el diàmetre del forat és petit, de manera que el marge abans de l'escariat es controla a 0,05 mm. L'efecte de processament real final es mostra a la figura 3. Quan l'escariador de φ1,83 mm té més de 1000 forats escariats, la rugositat superficial Ra del forat interior encara pot arribar als 0,8 μm, la qual cosa compleix els requisits del procés i millora l'eficiència del processament.
4.2 Millora de la qualitat del processament superficial i la vida útil de l'eina
Per tal de millorar l'eficiència del processament i la vida útil de les eines de materials amb duresa a alta temperatura i mala dissipació de calor, com ara aliatges d'alta temperatura, aliatges de titani i acers inoxidables, les eines de carbur cimentat importades s'utilitzen sovint per al mecanitzat en brut i acabat, i el El cost de l'ús de l'eina és molt elevat. Anàlisi comparativa de la diferència de desgast de diferents materials d'eina quan es tallen aliatges de titani a alta velocitat, incloent carbur cimentat sense recobrir, carbur cimentat recobert de TiAlN PVD i PCBN, etc., es troba que els materials d'eina PCBN tenen una velocitat de tall alta i baixa velocitat d'avanç. i baix Quan es tallen aliatges de titani amb tall posterior, es pot obtenir una força de tall relativament estable i un valor de rugositat superficial inferior [4]. Aplicant el principi de fresat d'alta velocitat i utilitzant eines PCBN domèstiques, un tall més alt El mètode de processament d'alta velocitat i alimentació petita augmenta la vida útil de l'eina.
Mitjançant el tall i la verificació de múltiples proves, l'anàlisi mostra que quan es tallen materials difícils de mecanitzar a gran velocitat, la interacció entre l'alimentació per dent fz i l'engranatge posterior ap té un efecte significatiu en la rugositat de la superfície amb una probabilitat de confiança relativament alta. Influència. Aquest fenomen mostra que l'efecte de l'alimentació per dent o de la profunditat de fresat sobre la rugositat superficial està estretament relacionat amb la selecció de la profunditat de fresat i l'alimentació per dent. En canvi, en condicions de tall de velocitat mitjana i baixa, la interacció entre els diferents paràmetres de tall no és òbvia o no hi ha interacció. Això significa que sota una condició de tall específica, només examinar l'efecte d'un sol factor de l'alimentació per dent o la quantitat de tall posterior sobre la rugositat de la superfície no pot predir amb precisió el valor de la rugositat de la superfície processada. Per tant, per obtenir la rugositat de la superfície ideal, a l'hora de determinar la velocitat d'alimentació per dent, s'ha de seleccionar juntament amb la quantitat d'enganxament posterior, i viceversa.
La 4-fresa domèstica de carbur sòlid de fulla està seleccionada per al mecanitzat desbast d'alta velocitat de la forma i la cavitat interior. A causa del petit compromís posterior ap i del petit gruix de tall ae, pot protegir eficaçment la vora inferior i la vora lateral de l'eina. La calor de tall generada condueix ràpidament, redueix la probabilitat de la vora acumulada a la punta de l'eina i, en conseqüència, augmenta la velocitat de fresat vc i la velocitat d'alimentació per dent fz, la qual cosa no només garanteix la qualitat del processament, sinó que també millora l'eficiència del processament. Per calcular el temps de desgast del mecanitzat de la fresa en brut, només cal tallar la peça desgastada utilitzada amb eficàcia, i la part restant de la talla encara pot satisfer les necessitats de desbast de nou després de l'afilat, cosa que millora molt la taxa d'utilització de el tallador i redueix el cost del tallador.
Per a les rebaves generades per materials difícils de mecanitzar, l'eliminació manual és difícil de complir amb els requisits tècnics existents, de manera que s'utilitza mecanitzat CNC i es seleccionen materials d'acer d'alta velocitat recoberts de TiC per al processament de freses de xamfranat. Després que el fresat en brut millori la qualitat, les peces de la closca estan bé. Les rebaves generades durant el fresat són relativament petites i la fresa de xamfrà només s'ha de processar segons la pista del contorn de la peça per garantir una transició suau de les vores afilades. Per a la brida i les rebaves dels forats de la carcassa de segellat, s'utilitza el mètode de processament de fresat del xamfranat dels forats amb una fresa de xamfrà → s'utilitza un escariat fi amb un escariador per garantir que els forats estiguin lliures de rebaves i unides. Els paràmetres de tall de l'eina abans i després de la millora es mostren a la taula 1, i l'efecte de processament de la closca es mostra a la figura 4 i la figura 5.
Taula 1 Paràmetres de tall de l'eina abans i després de la millora
imatge
imatge
Figura 4 Efecte de processament de la carcassa d'aliatge 4J29 Kovar
imatge
Figura 5 Efecte de processament de la carcassa del material d'acer inoxidable (022Cr17Ni12Mo2).
5 Divulgació i aplicació de la tecnologia d'escariat per a materials difícils de mecanitzar
Un determinat tipus de peces de varetes d'empenta (vegeu la figura 6) està fet d'acer inoxidable 00Cr17Ni14Mo2, que és un material difícil de mecanitzar. Es processa el forat passant de φ5 mm al cercle exterior, la profunditat és de 15 mm i es requereix el valor de rugositat superficial Ra=1.6μm. El procés original és: perforació d'ajustador → poliment de la paret del forat. Com que el material és d'acer inoxidable, el procés d'ajustament utilitza un trepant per perforar forats, la broca es desgasta ràpidament, la posició del forat està fora de tolerància i l'eficiència de polir el forat interior és baixa. Per tant, el procés millorat és: perforació de torn → Mandrinat. Com que el procés de tornejat necessita utilitzar eines especials per subjectar les peces de la vareta d'empenta i la mida de les eines especials és massa gran, no és fàcil d'instal·lar. Per tant, tot i que el processament real ha garantit el valor de rugositat superficial Ra=1.6μm, l'eficiència del processament no s'ha millorat. 00Acer inoxidable Cr17Ni14Mo2 causat L'eina de perforació es desgasta ràpidament i el cost de l'eina és elevat.
Imatge Figura 6 Diagrama bidimensional de la barra d'empenta
Utilitzant l'experiència adquirida amb l'escariat de forats de petit diàmetre, la tecnologia de processament de trepat → escariat → escariat al centre de mecanitzat s'utilitza per resoldre els problemes de baixa eficiència de processament de φ 5 mm a través dels forats i la dificultat per garantir el valor de rugositat superficial Ra{{ 2}}.6μm. El procés d'implementació és el següent.
Seleccioneu el valor de referència: velocitat de tall vc{{0}}(6~12) m/min, avanç f=(0,15~0,2) mm/r. Trieu l'escariador de φ5 mm per calcular la velocitat de l'eina i la velocitat d'avanç durant el processament, trieu vc=7m/min, f{=0,18 mm/r.
Com que la velocitat de tall vc=πDn/1000 (D és el diàmetre de l'eina, n és la velocitat del cargol), per tant, la velocitat del cargol n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), Quantitat d'alimentació vf=fn{=0,18×445≈80 (mm/min).
D'acord amb els resultats del càlcul, els paràmetres de mecanitzat i tall reals es seleccionen com: velocitat de la claveguera n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, el marge abans de l'escariat es controla a 0,1 mm i el mecanitzat real final L'objecte final es mostra a la figura 7. Quan l'escariador de φ5,02 mm (vegeu la figura 8) té més de 500 forats escariats, la superfície La rugositat Ra del forat interior encara pot arribar als 1,6 μm, la qual cosa compleix els requisits del procés i millora l'eficiència del processament. L'eina de posicionament fabricada (vegeu la figura 9) té una estructura senzilla i és fàcil de subjectar.
imatge
Figura 7 L'objecte real de la vareta d'empenta després del processament
imatge
Figura 8 Escariador de φ5,02 mm
imatge
Figura 9 Efecte de l'eina de posicionament per al processament de varetes d'empenta
6 L'efecte aconseguit
Amb aquesta investigació, hem acumulat experiència tècnica en el processament de materials difícils de mecanitzar. La investigació i el desenvolupament posteriors de peces fetes de materials difícils de mecanitzar, com ara aliatges d'alta temperatura i aliatges de titani, també es poden processar amb referència a la tecnologia d'escariat i s'han aconseguit bons resultats. Per exemple, amb un escariador de φ2,12 mm, escariat complet de materials de superaliatge, imatges de diàmetre i forats profunds amb una profunditat de més de 40 mm. La tecnologia de processament d'escariat no només estalvia el cost de l'eina, sinó que també millora l'eficiència del processament. Vegeu la Taula 2-Taula 4 per a la comparació de l'efecte de processament de peces abans i després de la millora.
Taula 2 Imatges de processament de forats de closca de segellat rectangulars abans i després de la millora
Taula 3 Processament dels forats de la barra d'empenta abans i després de la millora
imatge
Taula 4 Costos de l'eina abans i després de la millora
imatge
De la taula 2 a la taula 4, es pot concloure que l'ús del mètode de processament millorat ha millorat la qualitat del processament, la taxa de superació de les peces ha augmentat fins al 99 per cent, l'eficiència de producció ha augmentat un 33 per cent i el cost de l'eina ha augmentat. s'ha reduït molt.
7 Conclusió
Els nous materials emergents i els materials difícils de mecanitzar en el camp aeroespacial han plantejat requisits més elevats per a la tecnologia de processament de tall. Només mitjançant una investigació en profunditat sobre les característiques de tall de materials difícils de mecanitzar i dominar més propietats de nous materials podem triar eines que coincideixin amb el tall. S'introdueix el sistema de control de l'estat de tall de l'eina per controlar l'estat d'ús de l'eina en temps real. Segons la vida útil diferent dels diferents materials, l'eina es pot jutjar i seleccionar a temps, cosa que pot reduir el cost i augmentar l'eficiència alhora que millora la precisió de mecanitzat de les peces de suport de la nau espacial. Efecte.
