Melalui analisis shell penyegelan paduan 4J29 Kovar dan material baja tahan karat 022Cr17Ni12Mo2, sebuah metode menggunakan teknologi milling dan reaming berkecepatan tinggi untuk memproses material yang sulit dikerjakan dengan mesin diusulkan, yang tidak hanya meningkatkan akurasi pemesinan dan efisiensi pemesinan dari bentuk dan lubang bagian dalam, tetapi juga menghemat energi. biaya alat potong.
1 pembukaan
Untuk meningkatkan kinerja dan masa pakai pesawat ruang angkasa di berbagai lingkungan ruang angkasa yang dalam, sebagian besar suku cadang dirgantara memilih bahan dengan ketahanan panas yang baik seperti paduan titanium dan paduan suhu tinggi. Bahan paduan tersebut memiliki kinerja pemrosesan yang buruk dan sulit untuk diproses. Pemilihan alat pemotong Persyaratan tinggi dan biaya pemrosesan tinggi. Sesuai dengan karakteristik material yang sulit dikerjakan dengan mesin tersebut, melakukan penelitian tentang teknologi pemrosesan material yang sulit dikerjakan dengan mesin dan memperpanjang masa pakai alat akan membantu meningkatkan presisi bagian pendukung pesawat ruang angkasa dan meningkatkan efisiensi pemrosesan. Pada saat yang sama, dapat memperluas potensi pasar perusahaan dan menciptakan keuntungan ekonomi yang lebih besar. .
2 Ikhtisar masalah
Cangkang penyegel seri persegi panjang adalah bagian produk yang baru dikembangkan oleh perusahaan dalam beberapa tahun terakhir, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, bahan utamanya adalah paduan 4J29 Kovar dan baja tahan karat. Karena struktur desain produk memerlukan penggunaan teknologi penyegelan kaca, persyaratan yang lebih tinggi diajukan untuk kekasaran permukaan dan lubang bagian dalam dari jenis bagian cangkang yang disegel ini, sehingga meningkatkan kesulitan pemrosesan, mengurangi masa pakai alat, meningkatkan biaya alat, dan mengurangi efisiensi pemrosesan. Tingkat kelulusannya rendah.
3 Analisis Masalah
Mengambil paduan 4J29 Kovar dan baja tahan karat 022Cr17Ni12Mo2 sebagai contoh untuk menganalisis jenis cangkang penyegel tertentu, struktur bagian cangkang penyegel serupa, dan perlu untuk memproses deretan lubang di rongga bagian dalam. Deretan lubang digunakan untuk pin penyegelan kaca, dan penyegelan kaca. Teknologi koneksi mensyaratkan bahwa nilai kekasaran permukaan bagian dalam dari lubang baris adalah Ra=0.8μm. Dalam proses penyegelan kaca, produk yang tidak memenuhi syarat diproduksi berkali-kali, dan hasilnya rendah. Menurut analisis desain dan pengrajin, kekasaran permukaan permukaan bagian dalam lubang baris cangkang penyegel memiliki dampak penting pada hasil penyegelan kaca. Gerinda pada baris lubang dan bentuk serta pemrosesan alur rongga bagian dalam tidak mudah dihilangkan, yang juga memengaruhi efek penyegelan bagian-bagian tersebut.
3.1 Analisis penyebab yang mempengaruhi kualitas dinding bagian dalam lubang bagian
Teknologi pemrosesan baris lubang asli yang digunakan dalam lini produksi adalah pengeboran → reaming. Karena bahan paduan Kovar 4J29 memiliki plastisitas yang baik, mudah menempel pada pisau selama pemrosesan; karena kekerasan suhu tinggi dari baja tahan karat (022Cr17Ni12Mo2) dan pembuangan panas yang buruk, berbeda dengan bahan logam lainnya. Afinitas yang kuat [1], sehingga mata bor cepat aus, terutama dalam aspek berikut.
Pinggiran tajam utama mata bor aus terlalu cepat, dan bahkan terkelupas. Saat mengebor material yang sulit dikerjakan, suhunya tinggi, deformasi pemotongan dan pendinginan serius, dan alat mudah menempel untuk menghasilkan tepian yang terbentuk, menghasilkan kekasaran permukaan yang tidak konsisten dari lubang bagian dalam yang berbeda pada bagian yang sama, dan kondisi keausan mata bor tidak dapat dideteksi dan dikendalikan selama pemrosesan. Coba tingkatkan kualitas permukaan dan efisiensi pemrosesan lubang bagian dalam dengan menggunakan bor karbida semen tungsten-kobalt (YG, YT, dan YW), yang lebih cocok untuk memproses material yang sulit dikerjakan dengan mesin. Menurut prinsip keausan pahat [2], ditemukan bahwa pahat YG masih didominasi oleh keausan perekat selama pemotongan kecepatan rendah, tetapi pahat YT disertai dengan sejumlah keausan oksidatif dan keausan difusi pada saat yang bersamaan. sebagai ikatan yang dipakai; alat YW memiliki tiga jenis keausan. Mekanisme keausan menempati posisi yang sama, sehingga bor karbida YG lebih disukai untuk pemotongan kecepatan rendah, dan bor karbida YW atau YG dapat digunakan untuk pemotongan kecepatan tinggi. Menurut prinsip keausan ini, kualitas permukaan lubang bagian dalam ditingkatkan setelah memilih mata bor yang sesuai untuk memproses baris lubang. Namun, karena tingginya harga mata bor tungsten-kobalt karbida berdiameter kecil, biaya alat meningkat, dan efisiensi produksi dan pemrosesan massal tidak tinggi.
3.2 Analisis alasan yang mempengaruhi bentuk bagian dan kualitas permukaan rongga bagian dalam
Saat memproses material paduan Kovar 4J29 dan material baja tahan karat (022Cr17Ni12Mo2), alat karbida semen dengan ukuran butiran biasa digunakan untuk pemrosesan. Tepi bawah dan tepi samping pemotong frais cepat aus, dan masa pakai alat pendek, sehingga kecepatan potong hanya bisa lebih rendah dari 50m/ Jika kisaran min dipilih, efisiensi pemrosesan rendah. Dibandingkan dengan pemrosesan paduan berbasis aluminium, masa pakai pemotong penggilingan hanya 1/5 dari pemrosesan paduan berbasis aluminium; dibandingkan dengan pemrosesan baja tahan karat 314, masa pakai pemotong penggilingan hanya 1/3 dari pemrosesan baja tahan karat 314.
Dalam proses pemotongan material yang sulit dikerjakan dengan mesin, mudah untuk menghasilkan panas pemotongan dalam jumlah besar di area pemotongan, yang sangat merusak akurasi dimensi dan kinerja bagian yang diproses. Pembuangan panas pemotongan hanya dapat dilakukan dengan cairan pemotongan dan alat pendingin internal. Untuk cangkang tersegel dari jenis struktur ini, karena ukuran lubang bagian dalam dan rongga bagian dalam yang kecil, sebagian besar digunakan alat berdiameter kecil atau alat berbentuk. Panas pemotongan dalam jumlah besar sulit untuk dihilangkan dengan cepat, dan pahat terlalu cepat aus, mengakibatkan peningkatan kekasaran permukaan bagian tersebut. Jika terlalu tinggi dan gagal memenuhi persyaratan teknis, maka akan dinilai tidak memenuhi syarat. Jika jarak lubang kecil, talang lubang akan menghancurkan ukuran lubang yang berdekatan; jika chamfering terlalu kecil, burr masih memiliki flanging, yang akan mempengaruhi kualitas penyegelan.
4 pemecahan masalah
4.1 Peningkatan kualitas dinding bagian dalam lubang
Mengingat kekasaran permukaan yang tidak konsisten dari lubang bagian dalam cangkang yang disegel, perlu untuk meningkatkan metode pemrosesan dan memilih alat yang sesuai. Melalui proses pemotongan percobaan, teknologi pemrosesan baris lubang pertama-tama diubah menjadi pengeboran → reaming → penggilingan halus lubang bagian dalam, kualitas permukaan lubang bagian dalam jelas ditingkatkan, tetapi jumlah lubangnya besar, dan alatnya masih dipakai ketika pemotong penggilingan berdiameter kecil digunakan untuk penggilingan halus lubang dalam Cepat, dan fenomena keterikatan chip dan jarak pahat dihasilkan, efisiensi pemrosesan masih belum tinggi, dan biaya pahat meningkat. Kedua, diubah menjadi drilling → reaming → fine boring. Kekasaran permukaan lubang dalam memenuhi persyaratan, dan efisiensi pemrosesan lubang tunggal ditingkatkan, tetapi alat bor berdiameter kecil secara keseluruhan perlu disesuaikan, biaya alat tinggi, masa pakai alat membosankan pendek, dan tidak dapat memenuhi beberapa baris lubang. membosankan.
Dengan mengacu pada teknologi reaming lubang berdiameter tetap, bukaan proses reaming umumnya 3 hingga 100mm. Karena ujung potong yang panjang dari reamer, setiap ujung potong berpartisipasi dalam pemotongan pada saat yang sama selama reaming, sehingga efisiensi produksinya tinggi, dan banyak digunakan dalam penyelesaian lubang. Teknologi pemrosesan akhir ditentukan sebagai pengeboran → reaming → reaming. Karena teknologi pemrosesan reaming dari lubang berdiameter kecil (<φ2mm) has="" not="" been="" adopted="" in="" our="" company,="" a="" suitable="" domestic="" small-diameter="" custom="" carbide="" reamer="" is="" selected="" (see="" figure="">
Melalui perhitungan dan pemotongan percobaan, pilih parameter pemotongan yang masuk akal. Prinsipnya adalah sebagai berikut.
Periksa informasi alat reamer dan kumpulkan parameter reaming, dan proses material yang sulit dikerjakan dengan mesin seperti baja tahan karat. Kecepatan reamer tidak boleh terlalu tinggi [3], dan pilih nilai referensi: cutting speed vc=(6 ~ 12) m/min, feed rate f=(0. 05 ~ 0,1) mm/r. Diameter rongga bagian dalam cangkang tersegel persegi panjang adalah (1,7~1,8) mm, sehingga reamer φ1,8mm dipilih untuk menghitung kecepatan spindel n dan kecepatan umpan vf selama pemrosesan, dengan vc=7m/min , f=0.06mm / r.
Karena kecepatan potong vc=πDn/1000 (D adalah diameter pahat, n adalah kecepatan spindel), jadi kecepatan spindel n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×1,8 )≈1238 (r/mnt).
Dari sini, kecepatan umpan vf=fn=0.06×1238≈74 (mm/min) dapat dihitung.
Menurut hasil perhitungan, parameter pemesinan dan pemotongan sebenarnya dipilih sebagai n{{0}}(1200-1300) r/min, vf=(70-80) mm / mnt, dan proses pengeboran → reaming → reaming diadopsi. Karena penyegelan cangkang Jarak lubangnya kompak dan diameter lubangnya kecil, sehingga margin sebelum pelebaran dikontrol ke 0.05mm. Efek pemrosesan aktual terakhir ditunjukkan pada Gambar 3. Ketika reamer φ1,83mm memiliki lebih dari 1000 lubang ream, kekasaran permukaan Ra lubang dalam masih dapat mencapai 0,8 μm, yang memenuhi persyaratan proses dan meningkatkan efisiensi pemrosesan.
4.2 Peningkatan Kualitas Pemrosesan Permukaan dan Masa Pakai Alat
Untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan dan masa pakai alat dari material dengan kekerasan suhu tinggi dan pembuangan panas yang buruk, seperti paduan suhu tinggi, paduan titanium, dan baja tahan karat, alat karbida semen impor sering digunakan untuk pemesinan kasar dan akhir, dan biaya penggunaan alat sangat tinggi. Analisis komparatif dari perbedaan keausan bahan pahat yang berbeda saat memotong paduan titanium dengan kecepatan tinggi, termasuk karbida semen yang tidak dilapisi, karbida semen berlapis TiAlN PVD dan PCBN, dll., ditemukan bahwa bahan pahat PCBN berada pada kecepatan potong tinggi, laju umpan rendah dan rendah Saat memotong paduan titanium dengan back cutting, dapat diperoleh gaya potong yang relatif stabil dan nilai kekasaran permukaan yang lebih rendah [4]. Dengan menerapkan prinsip penggilingan berkecepatan tinggi dan menggunakan alat PCBN domestik, pemotongan yang lebih tinggi Metode pemrosesan kecepatan tinggi dan pengumpanan kecil meningkatkan masa pakai alat.
Melalui beberapa percobaan pemotongan dan verifikasi, analisis menunjukkan bahwa ketika memotong material yang sulit dikerjakan dengan kecepatan tinggi, interaksi antara umpan per gigi fz dan ap pengikatan belakang memiliki efek yang signifikan pada kekasaran permukaan dengan probabilitas kepercayaan yang relatif tinggi. Pengaruh. Fenomena ini menunjukkan bahwa pengaruh feed per gigi atau kedalaman milling terhadap kekasaran permukaan berhubungan erat dengan pemilihan kedalaman milling dan feed per gigi. Sebaliknya, pada kondisi pemotongan kecepatan sedang dan rendah, interaksi antara berbagai parameter pemotongan tidak jelas, atau tidak ada interaksi. Ini berarti bahwa dalam kondisi pemotongan tertentu, hanya dengan memeriksa efek faktor tunggal dari umpan per gigi atau jumlah potongan balik pada kekasaran permukaan tidak dapat secara akurat memprediksi nilai kekasaran permukaan yang diproses. Oleh karena itu, untuk mendapatkan kekasaran permukaan yang ideal, saat menentukan laju pemakanan per gigi perlu dipilih hubungannya dengan jumlah back engagement, begitu pula sebaliknya.
4-Blade domestic solid carbide milling cutter dipilih untuk pemesinan kasar berkecepatan tinggi pada bentuk dan rongga dalam. Karena ap keterlibatan belakang kecil dan ketebalan pemotongan kecil ae, ini dapat secara efektif melindungi tepi bawah dan tepi samping alat. Panas pemotongan yang dihasilkan mengalir dengan cepat, mengurangi kemungkinan terbentuknya tepi pada ujung pahat, dan secara bersamaan meningkatkan kecepatan milling vc dan laju pemakanan per gigi fz, yang tidak hanya memastikan kualitas pemrosesan, tetapi juga meningkatkan efisiensi pemrosesan. Untuk menghitung waktu keausan pemesinan dari pemotong penggilingan kasar, hanya perlu memotong bagian aus yang digunakan secara efektif, dan bagian pemotong yang tersisa masih dapat memenuhi kebutuhan pengasaran lagi setelah penajaman, yang sangat meningkatkan tingkat pemanfaatan pemotong dan mengurangi biaya pemotong.
Untuk gerinda yang dihasilkan oleh material yang sulit dikerjakan, penghilangan manual sulit untuk memenuhi persyaratan teknis yang ada, sehingga mesin CNC digunakan, dan material baja berkecepatan tinggi berlapis TiC dipilih untuk pemrosesan pemotong frais chamfering. Setelah penggilingan kasar meningkatkan kualitas, bagian cangkang halus Gerinda yang dihasilkan selama penggilingan relatif kecil, dan pemotong penggilingan talang hanya perlu diproses sesuai dengan jalur kontur bagian untuk memastikan transisi tepi tajam yang mulus. Untuk flanging dan gerinda lubang cangkang penyegelan, metode pemrosesan penggilingan lubang talang dengan pemotong penggilingan talang → reaming halus dengan reamer digunakan untuk memastikan bahwa lubang bebas dari gerinda dan terikat. Parameter pemotongan pahat sebelum dan sesudah peningkatan ditunjukkan pada Tabel 1, dan efek pemrosesan cangkang ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Tabel 1 Parameter pemotongan pahat sebelum dan sesudah perbaikan
gambar
gambar
Gambar 4 Efek pemrosesan cangkang paduan 4J29 Kovar
gambar
Gambar 5 Efek pemrosesan cangkang material stainless steel (022Cr17Ni12Mo2).
5 Mempopulerkan dan menerapkan teknologi reaming untuk material yang sulit dikerjakan dengan mesin
Jenis bagian batang dorong tertentu (lihat Gambar 6) terbuat dari baja tahan karat 00Cr17Ni14Mo2, yang merupakan bahan yang sulit dikerjakan. Lubang tembus φ5mm pada lingkaran luar diproses, kedalamannya 15mm, dan nilai kekasaran permukaan Ra=1.6μm diperlukan. Proses aslinya adalah: pengeboran yang lebih tepat → memoles dinding lubang. Karena bahannya stainless steel, proses pemasangan menggunakan bor untuk mengebor lubang, mata bor cepat aus, posisi lubang di luar toleransi, dan efisiensi pemolesan lubang bagian dalam rendah. Oleh karena itu, proses yang ditingkatkan adalah: pengeboran bubut → Boring. Karena proses pembubutan perlu menggunakan perkakas khusus untuk menjepit bagian batang dorong, dan ukuran perkakas khusus terlalu besar, tidak mudah dipasang. Oleh karena itu, meskipun pemrosesan sebenarnya telah menjamin nilai kekasaran permukaan Ra=1.6μm, efisiensi pemrosesan belum ditingkatkan. 00Baja tahan karat Cr17Ni14Mo2 menyebabkan alat bor cepat aus dan biaya alat tinggi.
Gambar Gambar 6 Diagram dua dimensi push rod
Menggunakan pengalaman yang diperoleh dari pelebaran lubang berdiameter kecil, teknologi pemrosesan pengeboran → pelebaran → pelebaran di pusat permesinan digunakan untuk mengatasi masalah rendahnya efisiensi pemrosesan φ 5mm melalui lubang dan kesulitan dalam menjamin nilai kekasaran permukaan Ra{{ 2}}.6μm. Proses implementasinya adalah sebagai berikut.
Pilih nilai referensi: kecepatan potong vc{{0}}(6~12) m/min, feed f=(0.15~0.2) mm/r. Pilih reamer φ5mm untuk menghitung kecepatan pahat dan laju pemakanan selama pemrosesan, ambil vc=7m/mnt, f=0.18mm/r.
Karena kecepatan potong vc=πDn/1000 (D adalah diameter pahat, n adalah kecepatan spindel), jadi kecepatan spindel n=1000vc/(πD)=1000×7/(3,14×5 )≈445 (r/mnt), Kuantitas umpan vf=fn=0.18×445≈80 (mm/mnt).
Menurut hasil perhitungan, parameter pemesinan dan pemotongan aktual dipilih sebagai: kecepatan spindel n {{0}} (450-500) r/min, vf=({{3} }) mm/mnt, kelonggaran sebelum reaming dikontrol ke 0,1mm, dan pemesinan aktual akhir Objek akhir ditunjukkan pada Gambar 7. Ketika reamer φ5,02mm (lihat Gambar 8) memiliki lebih dari 500 lubang reamed, permukaan kekasaran Ra lubang bagian dalam masih bisa mencapai 1,6 μm, yang memenuhi persyaratan proses dan meningkatkan efisiensi pemrosesan. Alat pemosisian yang diproduksi (lihat Gambar 9) memiliki struktur sederhana dan mudah dijepit.
gambar
Gambar 7 Objek sebenarnya dari push rod setelah diproses
gambar
Gambar 8 φ5.02mm reamer
gambar
Gambar 9 Pengaruh perkakas pemosisian untuk pemrosesan batang dorong
6 Efek tercapai
Melalui penelitian ini, kami telah mengumpulkan pengalaman teknis dalam memproses material yang sulit dikerjakan dengan mesin. Penelitian selanjutnya dan pengembangan suku cadang yang terbuat dari bahan yang sulit dikerjakan dengan mesin seperti paduan suhu tinggi dan paduan titanium juga dapat diproses dengan mengacu pada teknologi reaming, dan hasil yang baik telah tercapai. Misalnya, menggunakan reamer φ2,12mm, Reaming lengkap material superalloy, gambar diameter, dan lubang dalam dengan kedalaman lebih dari 40mm. Teknologi pemrosesan reaming tidak hanya menghemat biaya alat, tetapi juga meningkatkan efisiensi pemrosesan. Lihat Tabel 2-Tabel 4 untuk perbandingan efek pemrosesan komponen sebelum dan sesudah perbaikan.
Tabel 2 Mengolah gambar lubang cangkang segel persegi panjang sebelum dan sesudah perbaikan
Tabel 3 Pengolahan lubang push rod sebelum dan sesudah perbaikan
gambar
Tabel 4 Biaya alat sebelum dan sesudah perbaikan
gambar
Dari Tabel 2 hingga Tabel 4 dapat disimpulkan bahwa penggunaan metode pengolahan yang disempurnakan telah meningkatkan kualitas pemrosesan, tingkat kelulusan suku cadang meningkat menjadi 99 persen, efisiensi produksi meningkat sebesar 33 persen, dan biaya alat telah meningkat. telah sangat berkurang.
7 Kesimpulan
Material baru yang muncul dan material yang sulit dikerjakan di bidang kedirgantaraan telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk teknologi pemrosesan pemotongan. Hanya dengan penelitian mendalam tentang karakteristik pemotongan bahan yang sulit dikerjakan dan menguasai lebih banyak sifat bahan baru, kita dapat memilih alat yang cocok untuk pemotongan. Sistem pemantauan status pemotongan alat diperkenalkan untuk memantau status penggunaan alat secara real time. Menurut masa pakai yang berbeda dari bahan yang berbeda, alat dapat dinilai dan dipilih tepat waktu, yang dapat mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi sekaligus meningkatkan akurasi pemesinan bagian pendukung pesawat ruang angkasa. Memengaruhi.
