Высокоточный метод точения тонкостенной дуговой канавки

Учитывая технологические характеристики и трудности токарной обработки тонкостенных вращающихся металлических деталей на станках с ЧПУ, а также проблемы низкой эффективности и квалифицированной скорости использования общих обрабатывающих приспособлений, разработано специальное комбинированное приспособление, которое может повысить равномерность усилия зажимаемых деталей. части. , В CNC-обработка В проекте приняты разумные параметры токарной обработки для обеспечения точности обработки профиля детали, а также решены проблемы плохой жесткости тонкостенных вращающихся металлических деталей и деформации во время обработки.

Превосходные методы токарной обработки с ЧПУ повышают эффективность

Тонкостенные вращающиеся металлические детали обладают малым весом, экономией материала и компактной конструкцией и широко используются в аэрокосмической области [1]. Тонкостенные вращающиеся металлические детали легко деформируются из-за плохой жесткости и малой прочности деталей при точении. Из-за необоснованного выбора инструмента и неправильного зажима приспособления в процессе обработки увеличивается геометрическая погрешность и возникают деформации, а обеспечить качество обработки деталей непросто.

Анализ процесса производства продукта

1 Структура детали

Металлические части вращающегося тела противосопла (см. рисунок 1), материал изделия - 30CrMnSiA, твердость закалки и отпуска - 42-46HRC. Максимальный диаметр изделия составляет 153 мм, форма коническая, внутренняя полость представляет собой цилиндрическую конструкцию с уклоном, среднее положение представляет собой дуговую дорожку качения в миллиметрах, а внешний круг диаметром 147 мм образует тонкую стенку толщиной 4 мм. В процессе токарной обработки с ЧПУ необходимо не только обеспечить точность обработки дорожки качения дуги, но и контролировать деформацию, чтобы обеспечить соосность внутреннего отверстия и внешней окружности относительно центра после обработки.

Рисунок 1 Металлические части вращающегося тела противосопла

2 Трудности технологии обработки

Толщина стенки детали составляет менее 1/13 ее отверстия, а жесткость обработки низкая. Ключевым размером является дорожка качения дуги, для которой требуется небольшой диапазон допусков на размеры. Материал – закаленная и отпущенная сталь повышенной твердости. Сама тонкостенная заготовка имеет низкую жесткость, ее трудно зажать при токарной обработке с ЧПУ, ее легко деформировать, а влияющие факторы включают силу зажима, силу резания, теплоту резания и упругое восстановление.

Поэтому при точении тонкостенных деталей необходимо в первую очередь решать проблемы зажима и резки. Во-вторых, необходимо решить проблему разумного выбора державок, пластин и параметров резания в процессе обработки и, наконец, решить проблему обнаружения шариковых баллистических канавок. Эффективное высвобождение тепла при резке и внутренних напряжений между процессами во время обработки может обеспечить качество обработки деталей, а баллистическую канавку шарика можно измерить косвенно.

3 Анализ деформации зажима универсального патрона

Наиболее часто используемым приспособлением для зажима вращающихся деталей при токарной обработке является самоцентрирующийся патрон. Этот патрон, как правило, не требует выравнивания при зажиме заготовки, а скорость зажима высокая, но при зажиме тонкостенных деталей используется обычный трехкулачковый зажим. Поверхность удерживающей силы слишком мала, что относится к точечному контакту, а сила зажима неоднородна, в результате чего после удаления детали цилиндрическость внутреннего и внешнего диаметра не может соответствовать технологическим требованиям. как показано на рисунке 2.

На рис. 2а показана деталь до чистовой обработки после черновой обработки тремя захватами. Поскольку основная точка силы расположена в контактной части между захватом и прижимной поверхностью изделия, происходит прижимная деформация изделия. На рисунке 2б видно, что после обработки внутреннего отверстия трехкулачковой зажимной детали из-за деформации зажима результаты измерений показывают, что округлость внутреннего отверстия соответствует требованиям, но толщина стенки неравномерна. На рис. 2в показана деталь после обработки и выгрузки. В естественном состоянии после исчезновения силы зажима внешний круг детали возвращается в круг, но внутреннее отверстие становится призмой, и обработанное изделие становится неквалифицированным.

Рисунок 2. Универсальное крепление приспособления

а) Схема черновой обработки и зажима б) Схема чистовой обработки после точения в) Схема контролируемых изделий

4 Черновая и чистовая обработка выполняются отдельно.

Черновая и чистовая обработка деталей выполняются отдельно, при этом при черновой обработке удаляется как можно больше припуска, сила резания и выделяемое при резании тепло велики, температура быстро повышается при повороте заготовки, а деформация велика. Между черновой и чистовой обработкой добавляется определенное время охлаждения, чтобы исключить нагрев при резании и внутренние напряжения после обработки.

Схема технологии обработки

Уточните выбор инструментов и пластин и оптимизируйте параметры резания, чтобы снизить нагрузку при резании и нагрев. В сочетании с вышеперечисленными факторами обработки, влияющими на тонкостенные детали, при обработке обратного сопла выполняются следующие технологические этапы. Конструкция и размеры обратного сопла показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Конструкция и размер обратного сопла.

1 Процедура обработки

1) Входящий материал: кольцо диаметром 160 мм × 125 мм × 72 мм, материал — поковка 30CrMnSiA.

2) Черновая токарная обработка: используйте универсальный самоцентрирующийся патрон, чтобы удерживать внешний круг левого конца детали, и поворачивайте внешний круг правого конца. Размер готового изделия на рисунке составляет мм, и сначала он обрабатывается до φ(157±0.2) мм; размер внешнего круга ступени на рисунке мм. Первая обработка до φ(144±0.2) мм; размер готового внутреннего отверстия указан на рисунке в мм, сначала поверните его на φ(129 ± 0.2) мм; диаметр готовой дорожки качения указан на рисунке в мм, сначала поверните на φ(136 ± 0.2) мм; Глубина готового изделия составляет (20±0.05) мм, его сначала обтачивают на (22±0.05) мм; длина шага гарантированно составляет мм, а фаска – 0.5 мм×45°.

Универсальный самоцентрирующийся патрон используется для зажима внешнего круга правого конца детали, а левый конец обтачивается. Размер готового внешнего круга на рисунке составляет мм, сначала повернутого на φ(151±0.2) мм; 144±0.2) мм; общая длина детали (65±0.065) мм, сначала обточенная до (69±0.2) мм; длина шага (9±0.08) мм, сначала доведена до (13±0.1) мм; длина скоса в готовом размере (20±0.08), первый поворот до (22±0.2) мм; Токарная обработка внутреннего отверстия на станке с ЧПУ, угол 15°±10′, снятие фаски 0.5 мм×45°.

3) Термическая обработка закалки и отпуска: твердость закалки и отпуска 42～46HRC.

4) Получистовая обработка: после термообработки детали являются полуфабрикатами, внешний круг на левом конце детали зажимается веерообразным мягким когтем, а правый конец обрабатывается, оставляя чистовую обработку 0.5 мм. припуск с одной стороны и поворот внешнего круга на мм на рисунке; Изображение мм; внутреннее отверстие на фото мм; дорожка качения на фото мм; глубина детали до (20.5±0.05) мм; Обеспечьте длину шага, размер изображения мм, фаску 0.5 мм × 45°.

Внутренним опорным когтем поддержите внутреннее отверстие правого конца, обработайте левый конец, оставьте припуск на чистовую обработку 0.5 мм с одной стороны, поверните внешний круг в соответствии с рисунком на мм; внешний круг ступени на рисунке мм; общая длина детали - (66±0.065) мм; длина шага К (10±0.08) мм; длина скоса до (20.5±0.08) мм; угол внутреннего отверстия 15°±10′; снятие фаски 0.5 мм×45°. Снимите деталь и оставьте на некоторое время, чтобы полностью снять напряжение.

5) Тонкая токарная обработка: Обработайте внутреннее отверстие веерообразного мягкого захвата до мм, показанного на рисунке, и зажмите внешний круг левого конца детали. Усилие зажима не должно быть слишком большим. Динамометрическим ключом контролируйте его при (10±1) Н м и контролируйте глубину резания каждого инструмента. В 0.15 ~ 0.2 мм. Поверните внешний круг и внутреннее отверстие правого конца, чтобы убедиться, что размер внешнего круга (мм) и рисунок (мм) на чертеже конструкции указаны в мм; Изображение размера внутреннего отверстия составляет мм; угол внутреннего отверстия 15°±8′; баллистический диаметр шара – мм; рисунок дуги дорожки качения – мм; Ширина дорожки точения (20±0.05) мм; гарантированный размер шага в мм; фаска 0.5мм×45°.

Используйте мягкий коготь в форме веера, чтобы поддержать внутреннее отверстие правого конца детали, и поверните внешний круг и внутреннее отверстие левого конца, чтобы убедиться, что размер внешнего круга равен мм, размер внешнего круга ступени равен мм, размер длины (65±0.065) мм, длина шага (9±0.08) мм, угол внутреннего отверстия 15°±10', длина фаски (20±0.08) мм, угол снятия фаски составляет 0.5 мм×45°.

2 Усовершенствование крепления заготовки.

Сделайте включающий мягкий захват, чтобы уменьшить прижимную деформацию детали. Концевые зубья в нижней части мягкого захвата расположены на патроне для обеспечения высокой точности повторной установки. Мягкий захват секторной формы приваривается к патрону и растачивается до диаметра, немного большего наружного диаметра детали. Внутреннее отверстие обычно на 0.02-0.04 мм больше внешнего диаметра детали, что максимально увеличивает площадь зажима и равномерно распределяет силу зажима на детали, что может эффективно уменьшить деформацию детали и обеспечить плотное соединение губок. с заготовкой. Чтобы обеспечить стабильность зажима. Как показано на рисунке 4.

Рисунок 4 Принципиальная схема приспособления для обработки внутренних отверстий

Поместите обратное сопло после получистового превращения на станке с ЧПУ в обработанный мягкий коготь и обработайте правую концевую ступеньку и внутреннее отверстие. Затем сделайте пару круглых распорок (см. Рисунок 5) и используйте внутреннее отверстие диаметром в мм, как показано на рисунке размеров справа на Рисунок 3, в качестве зажимной поверхности для обработки внутренней и внешней конусных поверхностей на левом конце.

Рисунок 5. Принципиальная схема круговой опоры.

3 Выберите правильный инструмент

В процессе резки характеристики инструментального материала тесно связаны с эффективностью резания и качеством обработанной поверхности. Таким образом, выбор разумного инструмента может обеспечить качество и эффективность производства продукта. В таблице 1 показаны обрабатывающие инструменты, которые автор исследовал в процессе обработки. По сравнению с ранее выбранными инструментами он может лучше снизить силу резания и эффективно контролировать деформацию деталей.

Таблица 1. Инструменты и сплавы

4. Выбирайте разумные параметры резки.

В зависимости от материала детали, требований к размеру и требованиям к шероховатости поверхности определите параметры резки, см. Таблицу 2.

Таблица 2 Параметры резки
картина

Осмотр и измерение

1 Метод измерения диаметра дорожки качения

Диаметр конструктивной дорожки качения указан на рисунке в мм, а обычный штангенциркуль не может быть измерен напрямую из-за структурных ограничений, поэтому необходимо изготовить специальный инструмент для проверки, и для измерения используется метод сравнения. Конкретный метод: снять концевую гайку циферблатного индикатора с минимальной точностью измерения 0.01 мм и диапазоном 10 мм, изготовить самодельный удлинитель диаметром 8 мм и длиной 25 мм и использовать M2.5. винт с головкой под торцевой ключ. Закрепите его, подсоедините к циферблатному индикатору, другой конец удлинителя обработайте в дугу радиусом 4 мм, длину винта, подключаемого к циферблатному индикатору, сделайте > 140 мм и отрегулируйте микрометр наружного диаметра с диапазоном. от 125-150 мм до 139 мм. Откалибруйте циферблатный индикатор.

При использовании циферблатного индикатора для измерения диаметра дорожки качения циферблат обращен к оператору и измеряется максимальное значение вершины дуги. Разница между максимальным значением, измеренным циферблатным индикатором, и значением калибровки является припуском на обработку. Самодельный инструмент для измерения диаметра дорожек качения (см. рисунок 6) может точно измерить фактическое значение диаметра обработанной дорожки качения, тем самым предоставляя данные для документации процесса проектирования.

Рисунок 6. Самодельный инструмент для измерения диаметра дорожки качения.

2 Метод измерения радиуса дуги дорожки качения

На рисунке радиус дуги дорожки качения составляет мм. Стальной шарик диаметром 12.0 мм помещается в нижнюю часть канавки дорожки качения для измерения, а для его обнаружения используется щуп. Когда считается, что радиус дуги дорожки качения соответствует требованиям и соответствует проектным требованиям.

Информация о станках с ЧПУ Tuofa - tuofa-cncmachining.com

Анализируя технологические характеристики тонкостенных вращающихся металлических деталей и ключевые элементы, которые влияют на качество обработки, Tuofa CNC-обработка разъясняет дефекты общего приспособления для токарной обработки с ЧПУ и применяет оптимизированную схему зажима, инструменты и параметры токарной обработки с ЧПУ для предоставить комплекс токарных решений для тонкостенных металлических деталей вращения. Практика показала, что данная технологическая схема подходит для обработки таких тонкостенных деталей и повышает квалификацию обработки деталей с 55% до 99.7%.