Gjennom analysen av forseglingsskallet til 4J29 Kovar-legering og 022Cr17Ni12Mo2 rustfrie stålmaterialer, foreslås en metode for å bruke høyhastighets fresing og rømmeteknologi for å behandle materialer som er vanskelige å maskinere, som ikke bare forbedrer maskineringsnøyaktigheten og maskineringseffektiviteten til formen og det indre hullet til delene, men sparer også energi. kutte verktøykostnader.
1 ingress
For å forbedre ytelsen og levetiden til romfartøyer i ulike miljøer i dype rom, velger romfartsdeler for det meste materialer med god varmebestandighet som titanlegeringer og høytemperaturlegeringer. Slike legeringsmaterialer har dårlig bearbeidingsytelse og er vanskelige å bearbeide. Utvalget av skjæreverktøy Høye krav og høye prosesseringskostnader. I henhold til egenskapene til slike materialer som er vanskelige å maskinere, vil å utføre forskning på prosesseringsteknologien til materialer som er vanskelig å maskinere og forlenge verktøyets levetid bidra til å forbedre presisjonen til romfartøyets støttedeler og forbedre prosesseringseffektiviteten. Samtidig kan det utvide selskapets markedspotensial og skape større økonomiske fordeler. .
2 Problemoversikt
Det rektangulære tetningsskallet er en produktdel som er nylig utviklet av selskapet de siste årene, som vist i figur 1, materialet er hovedsakelig 4J29 Kovar-legering og rustfritt stål. Siden produktdesignstrukturen krever bruk av glassforseglingsteknologi, stilles det høyere krav til overflateruheten til overflaten og det indre hullet til denne typen forseglede skalldeler, noe som resulterer i økte bearbeidingsvansker, redusert verktøylevetid, økte verktøykostnader, og redusert behandlingseffektivitet. Beståttprosenten er lav.
3 Problemanalyse
Ved å ta 4J29 Kovar-legering og 022Cr17Ni12Mo2 rustfritt stål som et eksempel for å analysere en viss type tetningsskall, er strukturen til tetningsskalldelene lik, og det er nødvendig å behandle hullrekken i det indre hulrommet. Hullrekken brukes til glasstetningsstifter, og glassforseglingen. Tilkoblingsteknologien krever at den indre overflateruhetsverdien til radhullet er Ra=0.8μm. I glassforseglingsprosessen produseres ukvalifiserte produkter mange ganger, og utbyttet er lavt. I henhold til analysen av design og håndverkere har overflateruheten til den indre overflaten av hullet i forseglingsskallet en viktig innvirkning på utbyttet av glassforsegling. Gradene ved hullraden og form- og sporbehandlingen til det indre hulrommet er ikke lett å fjerne, noe som også påvirker tetningseffekten til delene.
3.1 Analyse av årsakene som påvirker kvaliteten på den indre veggen til delhullet
Den originale hullradbehandlingsteknologien som brukes i produksjonslinjen er boring → rømme. Siden 4J29 Kovar-legeringsmaterialet har god plastisitet, er det lett å holde seg til kniven under bearbeiding; på grunn av den høye temperaturhardheten til rustfritt stål (022Cr17Ni12Mo2) og dårlig varmeavledning, er det forskjellig fra andre metallmaterialer. Sterk affinitet [1], så borkronen slites raskt, hovedsakelig i følgende aspekter.
Hovedskjæret på borekronen slites for fort, og det oppstår jevn flis. Ved boring av vanskelig bearbeidede materialer er temperaturen høy, kuttedeformasjon og nedkjøling er alvorlig, og verktøyet er lett å feste for å produsere oppbygd kant, noe som resulterer i inkonsekvent overflateruhet av forskjellige indre hull i samme del, og slitasjetilstanden til borkronen kan ikke oppdages og kontrolleres under behandlingen. Prøv å forbedre overflatekvaliteten og bearbeidingseffektiviteten til det indre hullet ved å bruke wolfram-kobolt sementerte karbidbor (YG, YT og YW), som er mer egnet for bearbeiding av materialer som er vanskelige å maskinere. I henhold til prinsippet om verktøyslitasje [2] er det funnet at YG-verktøyet fortsatt domineres av limslitasje under lavhastighetsskjæring, men YT-verktøyet er ledsaget av en viss mengde oksidativ slitasje og diffusjonsslitasje på samme tid som obligasjonen slitasje; YW-verktøyet har tre typer slitasje. Slitemekanismen har samme posisjon, så YG-karbidbor kan foretrekkes for skjæring med lav hastighet, og YW- eller YG-karbidbor kan brukes til høyhastighetsskjæring. I henhold til dette slitasjeprinsippet forbedres overflatekvaliteten til det indre hullet etter å ha valgt riktig borkrone for å behandle hullraden. På grunn av den høye prisen på den lille diameteren av wolfram-koboltkarbidborekronen, øker kostnadene for verktøyet, og effektiviteten til masseproduksjon og prosessering er ikke høy.
3.2 Analyse av årsakene som påvirker formen på delen og overflatekvaliteten til det indre hulrommet
Ved bearbeiding av 4J29 Kovar-legeringsmateriale og rustfritt stålmateriale (022Cr17Ni12Mo2), brukes hardmetallverktøyet med vanlig kornstørrelse til bearbeiding. Underkanten og sidekanten på freseren slites raskt, og verktøyets levetid er kort, så skjærehastigheten kan bare være lavere enn 50m/ Hvis området min er valgt, er bearbeidingseffektiviteten lav. Sammenlignet med bearbeiding av aluminiumsbaserte legeringer, er levetiden til freser bare 1/5 av den for bearbeiding av aluminiumsbaserte legeringer; sammenlignet med bearbeiding av 314 rustfritt stål, er levetiden til freser bare 1/3 av den for bearbeiding av 314 rustfritt stål.
I prosessen med å kutte slike materialer som er vanskelige å bearbeide, er det lett å generere en stor mengde skjærevarme i skjæreområdet, noe som alvorlig skader dimensjonsnøyaktigheten og ytelsen til de behandlede delene. Spredningen av skjærevarme kan bare utføres av skjærevæske og interne kjøleverktøy. For det forseglede skallet av denne typen struktur, på grunn av den lille størrelsen på det indre hullet og det indre hulrommet, brukes for det meste verktøy med liten diameter eller formede verktøy. En stor mengde skjærevarme er vanskelig å spre raskt, og verktøyet slites for raskt, noe som resulterer i en økning i overflateruheten til delen. Hvis den er for høy og ikke oppfyller de tekniske kravene, vil den bli vurdert som ukvalifisert. Hvis hullavstanden er liten, vil avfasingen av åpningen ødelegge størrelsen på den tilstøtende åpningen; hvis avfasingen er for liten, vil graten fortsatt ha flenser, noe som vil påvirke tetningskvaliteten.
4 problemløsning
4.1 Forbedring av hulls indre veggkvalitet
I lys av den inkonsekvente overflateruheten til det indre hullet i det forseglede skallet, er det nødvendig å forbedre behandlingsmetoden og velge et passende verktøy. Gjennom prøveskjæringsprosessen blir hullradbehandlingsteknologien først endret til boring → rømme → finfresing av det indre hullet, overflatekvaliteten til det indre hullet er åpenbart forbedret, men antallet hull er stort, og verktøyet er fortsatt slitt når freseren med liten diameter brukes til å finfrese det indre hullet Rask, og fenomenet med sponsammenfiltring og verktøyklaring genereres, er prosesseringseffektiviteten fortsatt ikke høy, og kostnadene for verktøyet øker. For det andre endres det til boring → rømme → finboring. Overflateruheten til det indre hullet oppfyller kravene, og behandlingseffektiviteten til enkelthullet er forbedret, men det totale boreverktøyet med liten diameter må tilpasses, verktøykostnaden er høy, boreverktøyets levetid er kort, og den kan ikke møtes. flere rader med hull. kjedelig.
Ved å referere til hullrømmingsteknologien med fast diameter, er åpningen til rømmeprosessen vanligvis 3 til 100 mm. På grunn av den lange skjærekanten til rømmeren, deltar hver skjærekant i skjæringen samtidig under rømmen, så produksjonseffektiviteten er høy, og den er mye brukt i etterbehandling av hull. Den endelige prosesseringsteknologien bestemmes som boring → rømme → rømme. Fordi rømmebehandlingsteknologien til hull med liten diameter (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Velg rimelige skjæreparametere gjennom beregning og prøveskjæring. Prinsippet er som følger.
Sjekk informasjonen om rømmeverktøyet og innsamlede rømmeparametere, og bearbeid materialer som er vanskelige å maskinere, for eksempel rustfritt stål. Rømmerhastigheten bør ikke være for høy [3], og velg referanseverdien: skjærehastighet vc=(6 ~ 12) m/min, matehastighet f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Diameteren på det indre hulrommet til det rektangulære forseglede skallet er (1,7~1,8) mm, så φ1,8 mm-rømmeren er valgt for å beregne spindelhastigheten n og matehastigheten vf under prosessering, der vc=7m/min. , f=0,06 mm /r.
Fordi skjærehastighet vc=πDn/1000 (D er verktøydiameter, n er spindelhastighet), så spindelhastighet n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )=1238 (r/min).
Fra dette kan matehastigheten vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min) beregnes.
I henhold til beregningsresultatene er de faktiske maskinerings- og skjæreparametrene valgt som n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm /min, og bore → rømme → rømme prosessen blir tatt i bruk. På grunn av forseglingen av skallet er hullavstanden kompakt og hulldiameteren er liten, så marginen før rømmen er kontrollert til 0.05 mm. Den endelige faktiske prosesseringseffekten er vist i figur 3. Når φ1,83 mm-rømmeren har mer enn 1000 rømmede hull, kan overflateruheten Ra til det indre hullet fortsatt nå 0,8 μm, noe som oppfyller prosesskravene og forbedrer prosesseringseffektiviteten.
4.2 Forbedring av overflatebehandlingskvalitet og verktøylevetid
For å forbedre prosesseringseffektiviteten og verktøylevetiden til materialer med høy temperaturhardhet og dårlig varmeavledning, slik som høytemperaturlegeringer, titanlegeringer og rustfritt stål, brukes ofte importerte hardmetallverktøy til grov- og finishbearbeiding, og kostnadene ved bruk av verktøy er svært høye. Sammenlignende analyse av slitasjeforskjellen til forskjellige verktøymaterialer ved skjæring av titanlegeringer ved høy hastighet, inkludert ubestrøket hardmetall, TiAlN PVD-belagt hardmetall og PCBN, etc., er det funnet at PCBN-verktøymaterialer har høy kuttehastighet, lav matehastighet og lav Ved skjæring av titanlegeringer med tilbakeskjæring kan en relativt stabil skjærekraft og en lavere overflateruhetsverdi oppnås [4]. Ved å bruke prinsippet om høyhastighetsfresing og bruk av innenlandske PCBN-verktøy, høyere kutting. Behandlingsmetoden med høy hastighet og liten mating øker verktøyets levetid.
Gjennom flerprøveskjæring og verifikasjon viser analysen at ved kutting av vanskelig bearbeidede materialer med høy hastighet, har samspillet mellom matingen per tann fz og rygginngrepet ap en signifikant effekt på overflateruheten med en relativt høy konfidenssannsynlighet. Innflytelse. Dette fenomenet viser at effekten av mating per tann eller fresedybde på overflateruhet er nært knyttet til valg av fresedybde og mating per tann. I motsetning til dette, under skjæreforholdene med middels og lav hastighet, er ikke samspillet mellom de forskjellige skjæreparametrene åpenbart, eller det er ingen interaksjon. Dette betyr at under en spesifikk skjærebetingelse, bare å undersøke enkeltfaktoreffekten av matingen per tann eller tilbakeskjæringsmengden på overflateruheten, kan ikke forutsi verdien av den behandlede overflateruheten nøyaktig. Derfor, for å oppnå den ideelle overflateruheten, når matingshastigheten per tann bestemmes, må den velges i forbindelse med mengden av rygginngrep, og omvendt.
Den 4-bladede husholdningsfreseren i solid karbid er valgt for høyhastighets grovbearbeiding av formen og det indre hulrommet. På grunn av den lille ryggkoblingen og den lille skjæretykkelsen ae, kan den effektivt beskytte verktøyets underkant og sidekant. Den genererte skjærevarmen leder raskt, reduserer sannsynligheten for oppbygging av egg på verktøyspissen, og øker tilsvarende fresehastigheten vc og matingshastigheten per tann fz, noe som ikke bare sikrer bearbeidingskvaliteten, men også forbedrer bearbeidingseffektiviteten. For å beregne bearbeidingsslitasjetiden til grovfreseren, er det bare nødvendig å kutte av den effektivt brukte slitte delen, og den gjenværende delen av fresen kan fortsatt møte behovene til grovfresing igjen etter sliping, noe som i stor grad forbedrer utnyttelsesgraden på kutteren og reduserer kostnaden for kutteren.
For grader generert av materialer som er vanskelige å bearbeide, er manuell fjerning vanskelig for å oppfylle de eksisterende tekniske kravene, så CNC-bearbeiding brukes, og TiC-belagte høyhastighetsstålmaterialer velges for avfasing av freser. Etter at grovfresing forbedrer kvaliteten, er skalldelene fine. Gradene som genereres under fresingen er relativt små, og fasfreseren trenger bare å behandle i henhold til kontursporet til delen for å sikre en jevn overgang av skarpe kanter. For flensing og grader av hullene i tetningsskallet, brukes behandlingsmetoden for fresing av avfasingen av hullene med en avfasing fres → finrømme med en rømmer for å sikre at hullene er fri for grader og limt. Skjæreparametrene til verktøyet før og etter forbedring er vist i tabell 1, og prosesseringseffekten til skallet er vist i figur 4 og figur 5.
Tabell 1 Verktøyskjæringsparametere før og etter forbedring
bilde
bilde
Figur 4 Behandlingseffekt av 4J29 Kovar legeringsskall
bilde
Figur 5 Behandlingseffekt av skall i rustfritt stålmateriale (022Cr17Ni12Mo2)
5 Popularisering og anvendelse av rømmeteknologi for materialer som er vanskelige å bearbeide
En viss type trykkstangsdeler (se figur 6) er laget av 00Cr17Ni14Mo2 rustfritt stål, som er et materiale som er vanskelig å bearbeide. Det gjennomgående φ5mm-hullet på den ytre sirkelen behandles, dybden er 15mm, og overflateruhetsverdien Ra=1.6μm kreves. Den opprinnelige prosessen er: montørboring→polering av hullveggen. Siden materialet er rustfritt stål, bruker montørprosessen en bor for å bore hull, borkronen slites raskt, hullets posisjon er utenfor toleranse, og effektiviteten av å polere det indre hullet er lav. Derfor er den forbedrede prosessen: dreiebenkboring → Boring. Siden dreieprosessen må bruke spesialverktøy for å klemme trykkstangdelene, og størrelsen på spesialverktøyet er for stort, er det ikke lett å installere. Selv om selve behandlingen har garantert overflateruhetsverdien Ra=1.6μm, har derfor ikke prosesseringseffektiviteten blitt forbedret. 00Cr17Ni14Mo2 rustfritt stål forårsaket. Det kjedelige verktøyet slites raskt og kostnadene for verktøyet er høye.
Bilde Figur 6 Todimensjonalt diagram av skyvestangen
Ved å bruke erfaringen fra å rømme hull med liten diameter, brukes prosesseringsteknologien for boring → rømme → rømme i maskinsenteret for å løse problemene med lav prosesseringseffektivitet på φ 5 mm gjennom hull og vanskeligheter med å garantere overflateruhetsverdien Ra{{ 2}}.6μm. Implementeringsprosessen er som følger.
Velg referanseverdien: skjærehastighet vc{{0}}(6~12) m/min, mate f=(0.15~0.2) mm/r. Velg φ5 mm-rømmeren for å beregne verktøyets hastighet og matehastighet under prosessering, ta vc=7m/min, f=0.18mm/r.
Fordi skjærehastighet vc=πDn/1000 (D er verktøydiameter, n er spindelhastighet), så spindelhastighet n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/min), tilførselsmengde vf=fn=0.18×445≈80 (mm/min).
I henhold til beregningsresultatene er de faktiske maskinerings- og skjæreparametrene valgt som: spindelhastighet n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/min, kvoten før rømmen kontrolleres til 0,1 mm, og den endelige faktiske maskineringen. Det endelige objektet er vist i figur 7. Når φ5,02 mm rømmeren (se figur 8) har mer enn 500 rømmede hull, vil overflaten ruhet Ra i det indre hullet kan fortsatt nå 1,6 μm, noe som oppfyller prosesskravene og forbedrer prosesseringseffektiviteten. Det produserte posisjoneringsverktøyet (se figur 9) har en enkel struktur og er lett å klemme fast.
bilde
Figur 7 Den virkelige gjenstanden til skyvestangen etter bearbeiding
bilde
Figur 8 φ5,02 mm rømmer
bilde
Figur 9 Effekt av posisjoneringsverktøy for skyvestangbehandling
6 Effekten oppnådd
Gjennom denne forskningen har vi samlet teknisk erfaring med å behandle materialer som er vanskelige å maskinere. Senere forskning og utvikling av deler laget av vanskelig bearbeidede materialer som høytemperaturlegeringer og titanlegeringer kan også bearbeides med referanse til rømmeteknologi, og gode resultater er oppnådd. For eksempel ved å bruke en φ2,12 mm rømmer, Fullstendig rømme av superlegeringsmaterialer, diameterbilder og dype hull med en dybde på mer enn 40 mm. Rømmebehandlingsteknologien sparer ikke bare verktøykostnadene, men forbedrer også prosesseringseffektiviteten. Se Tabell 2-Tabell 4 for sammenligning av delbehandlingseffekt før og etter forbedring.
Tabell 2 Behandlingsbilder av rektangulære tette skallhull før og etter forbedring
Tabell 3 Behandling av skyvestanghull før og etter utbedring
bilde
Tabell 4 Verktøykostnader før og etter forbedring
bilde
Fra tabell 2 til tabell 4 kan det konkluderes med at bruken av den forbedrede prosesseringsmetoden har forbedret prosesseringskvaliteten, gjennomgangsraten for deler har økt til 99 prosent, produksjonseffektiviteten har økt med 33 prosent, og verktøykostnaden har økt. blitt kraftig redusert.
7 Konklusjon
De nye materialene og materialene som er vanskelig å maskinere innen romfartsfeltet har stilt høyere krav til skjæreprosesseringsteknologi. Bare ved dyptgående forskning på skjæreegenskapene til materialer som er vanskelige å bearbeide og mestre flere egenskaper til nye materialer kan vi velge matchende verktøy for skjæring. Overvåkingssystemet for verktøyskjæringsstatus er introdusert for å overvåke bruksstatusen til verktøyet i sanntid. I henhold til den forskjellige levetiden til forskjellige materialer, kan verktøyet bedømmes og velges i tide, noe som kan redusere kostnadene og øke effektiviteten samtidig som det forbedrer maskineringsnøyaktigheten til de støttende delene av romfartøyet. Effekt.
