Сосредоточив внимание на решении проблемы высокоточной обработки нижнего торца отверстия герметичного клапана в корпусе авиационного клапана, мы провели независимое исследование и внедрили моторизованное шлифовальное торцевое устройство с регулируемым/стабилизированным давлением, прецизионную направляющую пару, сферическая посадка, компенсация ошибок передачи и позиционирования. (ZL201820823098.4) Новая технология процесса успешно решила технические проблемы процесса, такие как плоскостность, шероховатость поверхности и вертикальность на основе оси направляющего отверстия, которые требуют высокой точности для нижнего торца глубоких отверстий, и расширила возможности -точность нижнего торца глубоких отверстий. Технология обработки имеет такие преимущества, как практичность крепления и высокая эффективность обработки.
1 Предисловие
Определенный сервоклапан имеет специальную конструкцию. Деталь клапана устанавливается в отверстие глубиной φ15H7 94 мм в части корпуса клапана. Внешний диаметр клапана и внутренний диаметр отверстия клапана соединены уплотнением скользящей муфты клапана (см. рисунок 1). При принудительном перемещении частей клапана в разные положения осуществляется переключение масляного контура [1]. В нормально закрытом состоянии нижняя плоскость отверстия клапана также является уплотнительной поверхностью. Его плоскостность, шероховатость поверхности и перпендикулярность оси отверстия достигают IT7 и выше. Структура его нижней поверхности и характеристические значения показаны на рисунке 2.
картина
а) Положение клапана, соединяющего отверстия В и С при открытии
картина
б) Положение соединительных отверстий клапана А и В в нормально закрытом состоянии.
Рисунок 1. Принципиальная схема уплотнения муфты золотникового клапана.
картина
Рисунок 2 Принципиальная схема нижнего торца клапанного отверстия и конструкция клапанного отверстия
Если это техническое достижение будет успешно реализовано, необходимо разработать устройство для шлифования поверхности нижнего торца глубокого отверстия с точным наведением, низкой силой давления и стабильной управляемостью на основе принципа плоского шлифования для достижения прецизионной обработки поверхности нижнего торца отверстия. Из-за технической блокады нашей страны со стороны иностранной авиационной техники трудно получить соответствующую технологию измельчения. В существующей технологии для шлифования нижней плоскости отверстия обычно применяют технологию магнитно-абразивного шлифования [2], имеющую преимущества при чистовой обработке сложных криволинейных поверхностей. , значение шероховатости поверхности уменьшается, а эффективность выше, но возможность изменять или улучшать геометрическую точность, такую как плоскостность плоскости заземления, плохая, поэтому универсальность плохая. В уровне техники также известен способ шлифования нижней торцевой плоскости отверстия с использованием шлифовального стержня с торцевой плоскостью. Например, в патентном документе CN201361804Y раскрыт инструмент для глубокого шлифования дна для расточно-фрезерного станка с ЧПУ. Однако этот измельчающий компонент до сих пор не использовался. Он может учитывать требования перпендикулярности шлифоваемой торцевой поверхности и оси контрольного отверстия. В реальном процессе эксплуатации при шлифовании нижней торцевой плоскости отверстий различной глубины необходимо вытащить шплинт, а затем отделить шлифовальный стержень от передаточного стержня. Только после этого можно будет заменить шлифовальный стержень на соответствующую длину. В то же время обработка глубоких отверстий и щелевых конструкций трудоемка, имеет низкую эффективность в реальном процессе изготовления и неудобна в монтаже [3].
Шлифовальный компонент (номер патента ZL201820823098.4), независимо разработанный в результате этого технологического достижения, может не только учитывать требования к качеству, такие как плоскостность, шероховатость поверхности и перпендикулярность относительно базовой оси нижнего торца отверстия, но также может Используется для поверхностного шлифования отверстий разной глубины. , его можно остановить напрямую, а соответствующий шлифовальный стержень можно снять и заменить. Эта операция более удобна и может еще больше повысить эффективность измельчения.
Все существующие ключевые технологии были решены, а различные технические показатели не только соответствуют требованиям качества проектирования, но и достигли передового отечественного уровня. Это технологическое достижение успешно продвигается и применяется при производстве деталей корпуса клапанов для сервоклапанов, используемых в различных ключевых национальных моделях самолетов, принося значительные экономические выгоды и способствуя развитию авиационной промышленности моей страны.
2 исследовательские идеи
2.1 Анализ сложностей процесса
Традиционной трудностью обработки при обработке глубоких отверстий является обработка плоского дна. Особенно для отверстия клапана в этом проекте соотношение глубины отверстия к диаметру отверстия превышает 6: 1, что относится к обработке глубоких отверстий. Из-за плохой жесткости инструмента, сильной вибрации и отклонения инструмента традиционным методам точения и растачивания трудно одновременно обеспечить шероховатость, плоскостность и перпендикулярность поверхности к эталонному отверстию на дне высокоточных глубоких отверстий. Существующая технология шлифования и полировки не может учесть три ключевых показателя данного проекта, поэтому необходимо провести технические исследования по шлифовке нижних торцевых поверхностей отверстий.
Кроме того, ключевыми характеристиками этого проекта являются плоскостность нижнего торца отверстия {{0}}.01 мм и перпендикулярность нижнего торца отверстия и оси соответствующего отверстия клапана. 0,03 мм, можно определить напрямую с использованием трехмерных координат, но значение шероховатости поверхности нижнего торца отверстия Ra=0.1 мкм из-за того, что отверстие глубокое, и измеритель шероховатости поверхности не может выполнить прямое обнаружение , поэтому необходимо искать надежный косвенный метод измерения.
2.2 Общая идея
1) Отверстие φ15H7 соответствует микрозазору клапана, что позволяет в полной мере использовать технологию предварительной обработки прецизионных муфт для разработки прецизионного направляющего столба и направляющей втулки, отвечающих высокоточной вертикальности и другим требованиям. Затем мы опираемся на существующие технологии, принципы и опыт плоского шлифования для разработки регулируемого давления/стабилизирующей силы и применяем такую конструкцию механизма, как шаровое соединение и бесконечную погрешность [4] для достижения точной обработки нижнего конца. Лицо дыры.
2) Шлифование — это чистовой процесс, подходящий для обработки с небольшими припусками на микрообработку, поэтому самоповреждение шлифовальных инструментов серьезно. В целях повышения эффективности производства необходимо разработать новый технологический процесс обработки забоя отверстия перед шлифованием.
3) Ввиду сложности измерения значения шероховатости поверхности Ra=0.1 мкм на нижней поверхности отверстия для решения этой проблемы был принят метод проверки первой детали.
Поэтому залог успеха данного проекта заключается в разработанном технологическом оборудовании шлифовальной оснастки, которое должно одновременно отвечать требованиям по шероховатости поверхности, плоскостности и вертикальности, а также отвечать требованиям эффективности производства на месте.
2.3 Технические решения
(1) Разработка стола для шлифовального устройства: Самостоятельно разработать новый тип устройства для шлифования поверхности нижнего конца отверстия с электроприводом. Чтобы добиться качественной и эффективной шлифовки нижней торцевой поверхности отверстия и удовлетворить конечные требования к изделию, самым важным является шлифование нижней торцевой поверхности отверстия. Шлифовальное устройство должно учитывать плоскостность и шероховатость поверхности нижнего торца отверстия, а также требования вертикальности относительно оси опорного отверстия и использовать в качестве направляющих высокоточные согласующие отверстия. Чтобы обеспечить это требование качества, команда проекта самостоятельно разработала шлифовальное устройство (шлифовальный компонент ZL201820823098.4).
Шлифование плоскости дна отверстия предназначено не только для получения меньшего значения шероховатости поверхности, но, что более важно, для получения более высокой точности плоскости [5]. Чем меньше значение ошибки плоскостности, тем лучше, и необходимо сократить (традиционную) операцию шлифования. Использование высококвалифицированных операторов во время процесса снижает трудоемкость и тем самым повышает эффективность шлифования.
(2) Структура шлифовального устройства: Спроектированное и изготовленное шлифовальное устройство представляет собой устройство для шлифования поверхности нижнего торца отверстия с электроприводом (см. Рисунок 3), которое обеспечивает надежную мощность с помощью бесступенчатой регулировки скорости и ограниченной высоты инструмента (например, координатное растачивание). машины и другое оборудование). Шлифовальное устройство состоит из 4 частей: механизма регулирования/стабилизации напряжения, механизма вспомогательной передачи с шаровой головкой, направляющей пары и шлифовального стержня. Механизм регулирования/стабилизации напряжения, контролируемое сжатие пружины для стабилизации силы, действующей на шлифовальную поверхность. Механизм вспомогательной передачи с шаровой головкой облегчает работу сцепления. Функция шаровой головки состоит в том, чтобы исправить и компенсировать ошибку вертикальности между торцевой поверхностью шлифовального стержня и осью шпинделя при ее установке, гарантируя, что рабочая торцевая поверхность шлифовального стержня и торцевая поверхность, подлежащая шлифованию, совпадают. в надежной посадке. Это ключевой момент. Внешняя окружная поверхность пальца спроектирована так, чтобы располагаться ниже центра шаровой головки. Направляющая пара подходит для направления при шлифовании дна глубоких отверстий, чтобы обеспечить требования перпендикулярности между шлифоваемой торцевой поверхностью и эталонным отверстием. При проектировании устройства для шлифования нижней торцевой поверхности с мелким отверстием нет необходимости проектировать направляющую, а шаровая головка может быть автоматически выровнена напрямую так, чтобы рабочая торцевая поверхность шлифовального стержня соответствовала торцевой поверхности, подлежащей шлифованию. Сам шлифовальный стержень требует высокой точности изготовления. Например, для достижения микронного уровня необходимы плоскостность шлифовальной торцевой поверхности и перпендикулярность шлифовальной торцевой поверхности относительно базовой оси вращения. В то же время размер жилок торца шлифовального стержня влияет на качество и эффективность измельчения. Это также огромно. Опыт проектирования «колодцев» канавок (ширина канавки 0,25 мм, глубина 0,5~1 мм, расстояние между ними 1 мм и равномерное распределение), полученный путем экспериментальной проверки, приводит к повышению качества и эффективности при шлифовании. нижний торец отверстия φ15H7 глубиной 94мм. Лучше (см. рисунок 4 и рисунок 5).
картина
Рисунок 3. Конструкция измельчительного устройства.
картина
Рисунок 4. Жилки на торцевой поверхности шлифовального стержня
картина
Рисунок 5. Результаты сравнения эффектов измельчения
Требования к производству этого устройства также очень высоки. При технологическом изготовлении детали муфты с соответствующим зазором от {{0}}.004 до 0,006 мм необходимо хонинговать/шлифовать для обработки внутреннего отверстия и бесцентровое шлифование/круглое шлифование для обработки цилиндрический прецизионный зазор для выполнения функций позиционирования и направления. Для сборок, для которых требуется соответствующий зазор 0,03 мм, для удовлетворения требований сборки применяются такие методы обработки, как развертывание/токарная обработка (см. Рисунок 6).
картина
Рисунок 6. Фактическая рабочая одежда.
Практические шаги по использованию инструментов заключаются в следующем.
1) Определите величину сжатия пружины исходя из силы упругости пружины (см. рисунок 7), нарисуйте линию разметки на внешней поверхности направляющего стержня (достаточно красного маркера) и предварительно затяните винтовой домкрат для фиксации. это.
картина
Рисунок 7 Степень сжатия пружины
2) Патрон станка удерживает механизм регулирования/стабилизации напряжения, как показано на рисунке 8.
картина
Рисунок 8. Тест инструмента
3) Правильно расположите деталь или зафиксируйте ее приспособлением так, чтобы шлифуемая поверхность находилась в горизонтальном состоянии.
4) Отрегулируйте станок или детали так, чтобы вогнутая сферическая поверхность направляющего стержня совпадала с выпуклой сферической поверхностью шлифовального стержня, и проверьте, на месте ли установка, ослабив домкратный винт.
5) Нанесите абразивную пасту одинаковой толщины на шлифовальную торцевую поверхность шлифовального стержня, поместите шлифовальный стержень в соответствующее отверстие и вручную убедитесь, что установка установлена на месте.
6) Вставьте штифт в отверстие, соответствующее шаровой головке шлифовального стержня, так, чтобы открытые длины обоих концов стержня были примерно равны, и вручную убедитесь, что соединение надежно.
7) Установите параметры станка, запустите станок для шлифования и остановите его после шлифования на один раз.
Введите следующий рабочий цикл, пока качество шлифованной торцевой поверхности не будет проверено. Следует отметить, что при вынимании шлифовального стержня после каждого цикла шлифования следует использовать водную наждачную бумагу для очистки окружающих заусенцев.
Это устройство отвечает производственным потребностям непрерывного и стабильного шлифования. Это не только позволяет качеству шлифовальной поверхности соответствовать проектным требованиям к качеству, но и повышает эффективность шлифования более чем в 5 раз по сравнению с традиционным ручным шлифованием. В частности, требования к уровню квалификации оператора значительно снижаются, и нет необходимости назначать слесарей-техников и персонал с уровнем квалификации выше для работы (достаточно уметь управлять оборудованием) значительно снижает трудоемкость операторов.
На рисунке 9 показан тест на измельчение, а эмпирические параметры были получены в результате нескольких тестов. Опытные данные для шлифовальной поверхности 1 диаметром 15 мм: скорость шпинделя 60 об/мин, эластичность пружины 4,6 Н·мм, толщина пленки шлифовальной пасты покрытия W5 около 0,2 мм, продолжительность шлифования 15 с/время. Опытные данные для шлифовальной поверхности 2 диаметром 15 мм: скорость шпинделя 60 об/мин, сила упругости пружины 4,6 Н·мм, толщина пленки шлифовальной пасты M5 около 0,4 мм, продолжительность шлифования 2,5 с/время. Следует отметить, что какой бы метод не использовался, существует риск зашлифовать царапины, если таймаут слишком велик. Шлифовальную пасту следует своевременно заменять и выполнять циклическую операцию до тех пор, пока детали не будут проверены.
