4J29 Kovar -seoksesta ja 022Cr17Ni12Mo2 ruostumattomasta teräksestä valmistettujen materiaalien tiivistyskuoren analyysin avulla ehdotetaan menetelmää nopean jyrsintä- ja kalvaustekniikan käyttämiseksi vaikeasti työstettävien materiaalien käsittelyyn, mikä ei ainoastaan paranna koneistuksen tarkkuutta ja koneistustehokkuutta. osien muoto ja sisäreikä, mutta myös säästää energiaa. leikkaustyökalujen kustannukset.
1 johdanto
Avaruusalusten suorituskyvyn ja käyttöiän parantamiseksi erilaisissa syvän avaruuden ympäristöissä ilmailun osat valitsevat enimmäkseen materiaaleja, joilla on hyvä lämmönkestävyys, kuten titaaniseokset ja korkean lämpötilan metalliseokset. Tällaisilla seosmateriaaleilla on huono prosessointikyky ja niitä on vaikea käsitellä. Leikkuutyökalujen valikoima Korkeat vaatimukset ja korkeat käsittelykustannukset. Tällaisten vaikeasti työstettävien materiaalien ominaisuuksien mukaan vaikeasti työstettävien materiaalien käsittelyteknologian tutkimus ja työkalujen käyttöiän pidentäminen auttavat parantamaan avaruusaluksen tukiosien tarkkuutta ja parantamaan käsittelyn tehokkuutta. Samalla se voi laajentaa yrityksen markkinapotentiaalia ja luoda suurempia taloudellisia hyötyjä. .
2 Ongelman yleiskatsaus
Suorakaiteen muotoinen sarjan tiivistekuori on yhtiön viime vuosina äskettäin kehittämä tuoteosa, kuten kuvasta 1 näkyy, materiaali on pääasiassa 4J29 Kovar-seosta ja ruostumatonta terästä. Koska tuotteen suunnittelurakenne edellyttää lasitiivistystekniikan käyttöä, tämän tyyppisten tiivistettujen kuoriosien pinnan ja sisäreiän pinnan karheudelle asetetaan korkeampia vaatimuksia, mikä lisää käsittelyn vaikeutta, lyhentää työkalun käyttöikää, lisää työkalun kustannuksia, ja heikentynyt käsittelyteho. Läpäisyprosentti on alhainen.
3 Ongelma-analyysi
Kun otetaan esimerkiksi 4J29 Kovar-seos ja 022Cr17Ni12Mo2 ruostumaton teräs tietyn tyyppisen tiivistekuoren analysointiin, tiivistekuoren osien rakenne on samanlainen, ja sisäontelon reikärivi on tarpeen käsitellä. Reikäriviä käytetään lasin tiivistetappeihin ja lasitiivistykseen Liitäntätekniikka edellyttää, että rivin reiän sisäpinnan karheusarvo on Ra=0,8μm. Lasin sulkemisprosessissa pätemättömiä tuotteita tuotetaan monta kertaa, ja saanto on alhainen. Suunnittelijan ja käsityöläisten analyysin mukaan tiivistekuoren rivireiän sisäpinnan pinnan karheudella on tärkeä vaikutus lasitiivisteen saantoon. Reikärivin purseet ja sisäontelon muoto ja urakäsittely eivät ole helppoja poistaa, mikä vaikuttaa myös osien tiivistysvaikutukseen.
3.1 Osareiän sisäseinän laatuun vaikuttavien syiden analysointi
Tuotantolinjalla käytetty alkuperäinen reikärivien käsittelytekniikka on poraus → kalvaus. Koska 4J29 Kovar -seosmateriaalilla on hyvä plastisuus, se on helppo tarttua veitseen käsittelyn aikana; Ruostumattoman teräksen (022Cr17Ni12Mo2) korkean lämpötilan kovuuden ja huonon lämmönhajoamisen vuoksi se eroaa muista metallimateriaaleista. Vahva affiniteetti [1], joten poranterä kuluu nopeasti, pääasiassa seuraavissa asioissa.
Poranterän pääleikkausreuna kuluu liian nopeasti ja halkeilee jopa. Vaikeasti koneistettavia materiaaleja porattaessa lämpötila on korkea, leikkausmuodonmuutos ja jäähdytys ovat vakavia, ja työkalu on helppo tarttua muodostamaan kasaantunutta reunaa, mikä johtaa epäyhtenäiseen pinnan epätasaisuuteen saman osan eri sisärei'issä, ja poranterän kulumistilaa ei voida havaita ja hallita käsittelyn aikana. Pyri parantamaan sisäreiän pinnan laatua ja käsittelytehoa käyttämällä volframi-kobolttisementoituja kovametalliporeja (YG, YT ja YW), jotka soveltuvat paremmin vaikeasti työstettävien materiaalien käsittelyyn. Työkalun kulumisen periaatteen [2] mukaan havaitaan, että YG-työkalua hallitsee edelleen liimakuluminen hitaalla leikkausnopeudella, mutta YT-työkaluun liittyy tietty määrä oksidatiivista kulumista ja diffuusiokulumista samanaikaisesti. kuten joukkovelkakirjalainan kulumista; YW-työkalussa on kolme kulumista. Kulutusmekanismi on samassa asennossa, joten hidasleikkaukseen voidaan suosia YG-kovametalliporia ja nopeaan leikkaukseen YW- tai YG-kovametalliporia. Tämän kulumisperiaatteen mukaan sisäreiän pinnan laatu paranee, kun on valittu sopiva poranterä reikärivin käsittelyyn. Kuitenkin halkaisijaltaan pienen volframi-kobolttikarbidiporan korkean hinnan vuoksi työkalun hinta nousee, eikä massatuotannon ja -käsittelyn tehokkuus ole korkea.
3.2 Analyysi syistä, jotka vaikuttavat osan muotoon ja sisäontelon pinnan laatuun
Käsiteltäessä 4J29 Kovar-seosmateriaalia ja ruostumatonta teräsmateriaalia (022Cr17Ni12Mo2), työstössä käytetään tavallisen raekoon omaavaa kovametallityökalua. Jyrsimen alareuna ja sivureuna kuluvat nopeasti ja työkalun käyttöikä on lyhyt, joten leikkausnopeus voi olla vain alle 50 m / Jos valitaan alue min, käsittelyteho on alhainen. Alumiinipohjaisten metalliseosten käsittelyyn verrattuna jyrsimien käyttöikä on vain 1/5 alumiinipohjaisten metalliseosten käsittelystä; 314 ruostumattoman teräksen käsittelyyn verrattuna jyrsimien käyttöikä on vain 1/3 ruostumattoman teräksen 314 käsittelystä.
Tällaisten vaikeasti työstettävien materiaalien leikkausprosessissa on helppo tuottaa suuri määrä leikkauslämpöä leikkausalueelle, mikä vahingoittaa vakavasti käsiteltyjen osien mittatarkkuutta ja suorituskykyä. Leikkauslämmön poisto voidaan suorittaa vain leikkausnesteellä ja sisäisillä jäähdytystyökaluilla. Tämän tyyppisen rakenteen tiivistetyssä kuoressa käytetään sisäreiän ja sisäontelon pienen koon vuoksi enimmäkseen halkaisijaltaan pienikokoisia tai muotoiltuja työkaluja. Suuri määrä leikkauslämpöä on vaikea haihduttaa nopeasti ja työkalu kuluu liian nopeasti, mikä lisää osan pinnan karheutta. Jos se on liian korkea eikä täytä teknisiä vaatimuksia, se katsotaan kelpaamattomaksi. Jos reikäväli on pieni, aukon viiste tuhoaa viereisen aukon koon; jos viiste on liian pieni, purseessa on edelleen laippa, joka vaikuttaa tiivistyksen laatuun.
4 ongelmanratkaisu
4.1 Reiän sisäseinän laadun parantaminen
Suljetun vaipan sisäreiän epäyhtenäisen pinnan karheuden vuoksi on tarpeen parantaa käsittelymenetelmää ja valita sopiva työkalu. Koeleikkausprosessin kautta reikärivien käsittelytekniikka muutetaan ensin poraukseen → kalvaukseen → sisäreiän hienojyrsintään, sisäreiän pinnan laatu paranee selvästi, mutta reikien määrä on suuri ja työkalu on edelleen kulunut, kun halkaisijaltaan pienen jyrsintä käytetään sisäreiän hienojyrsimiseen Nopeasti, ja syntyy lastun takertuminen ja työkalun välys, käsittelyteho ei ole vieläkään korkea ja työkalun hinta nousee. Toiseksi se vaihdetaan poraukseen → kalvaukseen → hienoporaukseen. Sisäreiän pinnan karheus täyttää vaatimukset, ja yksittäisen reiän käsittelytehokkuus paranee, mutta halkaisijaltaan pieni poraustyökalu on mukautettava, työkalun hinta on korkea, poraustyökalun käyttöikä on lyhyt ja se ei voi täyttää monta riviä reikiä. tylsä.
Viitaten kiinteän halkaisijan reiän kalvaustekniikkaan, kalvausprosessin aukko on yleensä 3-100 mm. Kalvimen pitkästä leikkuureunasta johtuen jokainen leikkaussärmä osallistuu katkaisuun samanaikaisesti kalvoituksen aikana, joten tuotannon tehokkuus on korkea ja sitä käytetään laajasti reikien viimeistelyssä. Lopullinen käsittelytekniikka määritetään poraus → kalvaus → kalvaus. Koska halkaisijaltaan pienien reikien kalvaustekniikka (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Valitse kohtuulliset leikkausparametrit laskemalla ja koeleikkauksella. Periaate on seuraava.
Tarkista kalvimen tiedot ja kerätyt kalvinparametrit ja käsittele vaikeasti työstettävät materiaalit, kuten ruostumaton teräs. Kalvin nopeus ei saa olla liian suuri [3] ja valitse viitearvo: leikkausnopeus vc=(6 ~ 12) m/min, syöttönopeus f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Suorakaiteen muotoisen tiivistetyn kuoren sisäontelon halkaisija on (1,7–1,8) mm, joten φ1,8 mm:n kalvin valitaan laskemaan karan nopeus n ja syöttönopeus vf käsittelyn aikana, missä vc=7m/min , f=0.06 mm /r.
Koska leikkausnopeus vc=πDn/1000 (D on työkalun halkaisija, n on karan nopeus), joten karan nopeus n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (r/min).
Tästä voidaan laskea syöttönopeus vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min).
Laskentatulosten mukaan todelliset työstö- ja leikkausparametrit valitaan muodossa n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, ja poraus → kalvaus → kalvausprosessi otetaan käyttöön. Vaipan tiivistyksen ansiosta Reikien väli on pieni ja reiän halkaisija on pieni, joten marginaali ennen kalvausta on säädetty arvoon 0,05 mm. Lopullinen todellinen prosessointivaikutus on esitetty kuvassa 3. Kun φ1,83mm kalvimessa on yli 1000 kalvettua reikää, sisäreiän pinnan karheus Ra voi silti olla 0,8 μm, mikä täyttää prosessin vaatimukset ja parantaa käsittelyn tehokkuutta.
4.2 Pintakäsittelyn laadun ja työkalun käyttöiän parantaminen
Korkean lämpötilan kovuuden ja huonon lämmönhajoamisen omaavien materiaalien, kuten korkean lämpötilan metalliseosten, titaaniseosten ja ruostumattomien terästen, käsittelytehokkuuden ja työkalun käyttöiän parantamiseksi maahantuotuja kovametallityökaluja käytetään usein karkeassa ja viimeistellyssä koneistuksessa. työkalujen käyttökustannukset ovat erittäin korkeat. Vertaileva analyysi eri työkalumateriaalien kulumiseroista leikattaessa titaaniseoksia suurella nopeudella, mukaan lukien päällystämätön sementoitu kovametalli, TiAlN PVD -pinnoitettu sementoitu kovametalli ja PCBN jne., havaitaan, että PCBN-työkalumateriaalit ovat suurella leikkausnopeudella ja alhaisella syöttönopeudella. ja matala Leikkaamalla titaaniseoksia takaleikkauksella saadaan suhteellisen vakaa leikkausvoima ja pienempi pinnan karheusarvo [4]. Soveltamalla nopean jyrsinnän periaatetta ja käyttämällä kotimaisia PCBN-työkaluja korkeampi leikkaus Nopean ja pienen syötön käsittelymenetelmä pidentää työkalun käyttöikää.
Analyysi osoittaa usean koeleikkauksen ja verifioinnin avulla, että kun leikataan vaikeasti työstettävää materiaalia suurella nopeudella, vuorovaikutus hammasta kohden syötteen fz ja takakiinnityksen ap välillä vaikuttaa merkittävästi pinnan karheuteen suhteellisen suurella todennäköisyydellä. Vaikutus. Tämä ilmiö osoittaa, että syötteen vaikutus hammasta kohti tai jyrsintäsyvyyttä pinnan karheuteen liittyy läheisesti jyrsintäsyvyyden ja hammastussyötön valintaan. Sitä vastoin keskinopeuksilla ja hitailla leikkausolosuhteilla eri leikkausparametrien välinen vuorovaikutus ei ole ilmeinen tai vuorovaikutusta ei ole. Tämä tarkoittaa, että tietyissä leikkausolosuhteissa pelkkä syötteen yksitekijävaikutus hammasta kohti tai takaisinleikkausmäärä pinnan karheuteen ei voi ennustaa tarkasti käsitellyn pinnan karheuden arvoa. Siksi ihanteellisen pinnan karheuden saavuttamiseksi, määritettäessä syöttönopeutta hammasta kohti, se on valittava yhdessä takatartunnan määrän kanssa ja päinvastoin.
4-Kotimainen kovametallijyrsin on valittu muodon ja sisäontelon nopeaan karkeakoneistukseen. Pienen takakiinnitysap:n ja pienen leikkauspaksuuden ae ansiosta se voi suojata tehokkaasti työkalun ala- ja sivureunaa. Syntynyt leikkauslämpö johtaa nopeasti, vähentää työkalun kärjen reunan muodostumisen todennäköisyyttä ja lisää vastaavasti jyrsintänopeutta vc ja syöttönopeutta hammasta kohti fz, mikä ei ainoastaan takaa työstön laatua, vaan myös parantaa työstötehokkuutta. Karkean jyrsimen työstökulumisajan laskemiseksi tarvitsee vain leikata tehokkaasti käytetty kulunut osa, ja jyrsimen jäljellä oleva osa voi silti täyttää rouhintatarpeet uudelleen teroituksen jälkeen, mikä parantaa huomattavasti jyrsimen käyttöastetta. leikkuria ja vähentää leikkurin kustannuksia.
Vaikeasti työstettävistä materiaaleista syntyvien purseiden poistaminen käsin on vaikea täyttää olemassa olevat tekniset vaatimukset, joten käytetään CNC-työstöä ja viistejyrsinkäsittelyyn valitaan TiC-pinnoitettuja pikateräsmateriaaleja. Karkeajyrsintä parantaa laatua, vaipan osat ovat hienoja Jyrsinnässä syntyvät purseet ovat suhteellisen pieniä ja viistejyrsin tarvitsee vain työstää kappaleen ääriviivan mukaan varmistaakseen terävien reunojen tasaisen siirtymisen. Tiivistekuoren reikien laipalle ja purseille käytetään käsittelymenetelmää, jossa jyrsitään reikien viisto viistejyrsimellä → hieno kalvaus kalvimella varmistaakseen, että reiät ovat jäysteettömiä ja sidottu. Työkalun leikkausparametrit ennen ja jälkeen parannusta on esitetty taulukossa 1 ja kuoren prosessointivaikutus on esitetty kuvassa 4 ja kuva 5.
Taulukko 1 Työkalun leikkausparametrit ennen ja jälkeen parantamisen
kuva
kuva
Kuva 4 4J29 Kovar -seoskuoren käsittelyvaikutus
kuva
Kuva 5 Ruostumattoman teräksen materiaalin (022Cr17Ni12Mo2) kuoren käsittelyvaikutus
5 Kalvaustekniikan popularisointi ja soveltaminen vaikeasti työstettäville materiaaleille
Tietyntyyppiset työntötangon osat (katso kuva 6) on valmistettu 00Cr17Ni14Mo2 ruostumattomasta teräksestä, joka on vaikeasti työstettävä materiaali. Ulkoympyrän φ5 mm:n läpimenevä reikä on käsitelty, syvyys on 15 mm ja pinnan karheusarvo Ra=1,6 μm vaaditaan. Alkuperäinen prosessi on: asentajan poraus→reiän seinämän kiillotus. Koska materiaali on ruostumatonta terästä, asentajaprosessissa käytetään poraa reikien poraamiseen, poranterä kuluu nopeasti, reiän asento on toleranssin ulkopuolella ja sisäreiän kiillotuksen tehokkuus on alhainen. Siksi parannettu prosessi on: sorviporaus → Poraus. Koska sorvausprosessissa on käytettävä erikoistyökaluja työntötangon osien kiinnittämiseen ja erikoistyökalun koko on liian suuri, sitä ei ole helppo asentaa. Siksi, vaikka varsinainen käsittely on taannut pinnan karheusarvon Ra=1,6 μm, käsittelytehoa ei ole parannettu. 00Rostumattoman teräksen aiheuttama Cr17Ni14Mo2 Poraustyökalu kuluu nopeasti ja työkalun hinta on korkea.
Kuva Kuva 6 Kaksiulotteinen kaavio työntötangosta
Halkaisijaltaan pienten reikien kalvauksesta saatua kokemusta hyödyntäen poraus → kalvaus → kalvaus työstökeskuksessa on ratkaistu φ 5 mm:n läpivientireikien alhaisen käsittelytehokkuuden ja pinnan karheusarvon Ra{{ 2}},6 μm. Toteutusprosessi on seuraava.
Valitse viitearvo: leikkausnopeus vc{{0}}(6~12) m/min, syöttö f=(0.15~0,2) mm/r. Valitse φ5mm kaavin työkalun nopeuden ja syöttönopeuden laskemiseksi käsittelyn aikana, ota vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Koska leikkausnopeus vc=πDn/1000 (D on työkalun halkaisija, n on karan nopeus), joten karan nopeus n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), syöttömäärä vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
Laskentatulosten mukaan todelliset koneistus- ja leikkausparametrit valitaan seuraavasti: karan nopeus n {0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, varaus ennen kalvausta säädetään arvoon 0,1 mm ja lopullinen varsinainen koneistus Lopullinen kohde on esitetty kuvassa 7. Kun φ5,02 mm kalvimessa (katso kuva 8) on yli 500 kalvattua reikää, pinta Sisäreiän karheus Ra voi silti olla 1,6 μm, mikä täyttää prosessin vaatimukset ja parantaa käsittelytehoa. Valmistettu asemointityökalu (katso kuva 9) on rakenteeltaan yksinkertainen ja helppo kiinnittää.
kuva
Kuva 7 Työntötangon todellinen kohde käsittelyn jälkeen
kuva
Kuva 8 φ5,02mm avarrus
kuva
Kuva 9 Paikoitustyökalujen vaikutus työntötangon käsittelyyn
6 Saavutettu vaikutus
Tämän tutkimuksen kautta olemme keränneet teknistä kokemusta vaikeasti työstettävien materiaalien käsittelystä. Myös vaikeasti työstettävistä materiaaleista, kuten korkeissa lämpötiloissa kestävistä metalliseoksista ja titaaniseoksista, valmistettujen osien myöhempää tutkimusta ja kehitystä voidaan käsitellä kalvausteknologian avulla, ja hyviä tuloksia on saatu aikaan. Esimerkiksi φ2,12 mm:n kalvinta käyttämällä superseosmateriaalien, halkaisijakuvien ja syvien reikien, joiden syvyys on yli 40 mm, täydellinen kalvaus. Kalvinkäsittelytekniikka ei ainoastaan säästä työkalukustannuksia, vaan myös parantaa käsittelyn tehokkuutta. Katso Taulukko 2-Taulukko 4, jos haluat vertailla osien prosessointivaikutuksia ennen ja jälkeen parantamisen.
Taulukko 2 Kuvien käsittely suorakaiteen muotoisista tiivistekuoren reikistä ennen ja jälkeen parantamisen
Taulukko 3 Työntötangon reikien käsittely ennen ja jälkeen parannuksen
kuva
Taulukko 4 Työkalukustannukset ennen ja jälkeen parantamisen
kuva
Taulukosta 2 taulukkoon 4 voidaan päätellä, että parannetun käsittelymenetelmän käyttö on parantanut käsittelyn laatua, osien läpäisyaste on noussut 99 prosenttiin, tuotannon tehokkuus on kasvanut 33 prosenttia ja työkalukustannukset ovat nousseet. vähentynyt suuresti.
7 Johtopäätös
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa esiin nousevat uudet materiaalit ja vaikeasti työstettävät materiaalit ovat asettaneet korkeampia vaatimuksia leikkausprosessointiteknologialle. Vain vaikeasti työstettävien materiaalien leikkausominaisuuksien syvällisen tutkimuksen ja uusien materiaalien ominaisuuksien lisäämisen avulla voimme valita sopivat työkalut leikkaamiseen. Työkalun leikkaustilan valvontajärjestelmä otetaan käyttöön työkalun käytön tilan seuraamiseksi reaaliajassa. Eri materiaalien erilaisen käyttöiän mukaan työkalu voidaan arvioida ja valita ajoissa, mikä voi alentaa kustannuksia ja lisätä tehokkuutta ja parantaa samalla avaruusaluksen tukiosien työstötarkkuutta. Vaikutus.
