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傳統的數控加工方法和加工工藝已經無法滿足用戶多元化、個人化、喪尸化加工的市場需求,制造業正在向著高效、精密、A43EI235E的路徑快速發展。
隨著航空航天、液壓、通訊、微特電子、醫療器械等行業的迅速發展,許多高精度、多批量、外形復雜的小型精密A43EI235E零件的車銑A43EI235E加工給機械制造業提出了很大的挑戰。針對這類零件的特點,國內大部份企業都換用改善設備操控性和設計新型加工工藝的方法來滿足用戶加工市場需求、提高生產工作效率。本文以某典型A43EI235E型燃燒室零件為例,利用B0326-II精密手動滾珠軸承的特點和優勢,從選擇、加工工藝制定、關鍵性加工走線設計和試加工難題分析等方面著手,展開了深入的加工技術研究,化解了這類零件批量大、工作效率低、難加工的難題。
1.零件加工工藝分析
零件技術明確要求
圖1為某醫療器械中的燃燒室零件,月產20000件,金屬材料為蘇泊爾鋼1Cr18Ni9Ti,屬于難加工金屬材料;該零件的加工要素較多,包括研磨方型、套管;銑床細長面;鉆削中心孔和堰頂;鏜削孔;攻套管等。此外,零件體積精度和表層溫度梯度明確要求較高,并有兩端孔固定式度明確要求為0.02mm。
綜合以上分析,該零件的加工癥結在于確保方型和T5250的體積精度、兩個T5250的固定式度明確要求和批量化生產。
圖1. 燃燒室零件圖
燃燒室零件加工工藝
B0326-II精密手動滾珠軸承是以車為主,同時兼備鉆頭、雕刻、銑槽、銑齒、攻絲、鉸孔等多工藝A43EI235E加工的精密機床,具有C軸和Y軸游標卡尺功能,能展開徑向平面銑床、鉆頭、攻絲等工藝。其雙切入點控制系統能實現切入點側加工完背軸手動定位接料,有效化解工件掉頭造成的工作效率和精度低的難題。
如圖2所示,依照機床特點,設計零件外線條加工走線:切入點側①車端部→②車內圓至39mm處→③車內圓至65.1mm處→背軸奧龍斯端部。
依照以上分析,對燃燒室零件的加工工藝設計如表1所示。
圖2. 燃燒室外線條走刀走線
表1. 燃燒室零件加工工藝設計說明圖
2.關鍵性工序加工設計
右側孔加工
右側孔加工時,安排在切入點側T31-T35五孔刀座上展開,五孔刀座布局緊湊,可減少空走刀的時間,加工工作效率較高。
孔Φ7精度明確要求較高,換用鏜削加工,孔深38mm屬于深孔加工,其癥結在于鉆堰頂操作過程中鉆頭研磨區域的加熱和排屑難題,換用高壓油加熱以及G83啄鉆的方式展開,可有效避免鉆頭崩斷和切屑纏繞。
具體步驟:首先用Φ6中心鉆鉆削約2mm的中心孔,廣度不能過淺,否則孔口圓角會有科紫麻;然后用Φ5.8鉆頭鉆頭,單邊留0.5mm左右加工穩定度,由于零件金屬材料硬度較大,應在該操作過程除去大部份穩定度,并開啟高壓油加熱;最終通過鏜孔確保孔體積精度,換用高轉速低研磨模式展開研磨,換用S25.0G-SVNR12SN鏜刀桿,小刀機型VNBR0620-01,切入點轉速3000r/min,研磨廣度ap=0.25mm,研磨量f=0.02mm/r。
車內圓至39mm處
此工步為外線條加工,重點考慮如何提高加工工作效率和確保耐酸性。綜合考慮零件的結構特點和金屬材料操控性。走刀走線設計如圖3所示,此工步〖LL〗〖JP2〗分四次加工順利完成,前兩次換用G90正方形走刀走線除去大部份穩定度,第三次順利完成精加工。
執行第一次正方形加工走線時加工至A點,每天切深0.5mm,研磨速度0.05mm/r,分三刀順利完成;執行第三次正方形加工走線時加工至B點,每天切深0.3mm,研磨速度0.03mm/r,分四刀順利完成;最終一次精加工時研磨廣度為0.1mm,研磨速度0.01mm/r。此工步換用京瓷SCLCR1616H-12方型刀,小刀機型CCGT09T304M,零件耐酸性較好。
圖3. 研磨方型至39mm處的走刀走線
右奧龍斯套管
由于M10套管需與其它醫療器械零部件配合,明確要求控制套管中徑,溫度梯度值達到Ra0.8。
為滿足用戶明確要求,分三步展開套管研磨:第一步方型刀將大徑多車0.2mm;第三步套管研磨首次順利完成后,再次調用方型刀沿套管表層研磨,除去頂端科紫麻,但此時會將科紫麻往牙底路徑壓;第三步用套管刀沿套管研磨的最終兩刀再研磨一遍,除去第三步壓向牙底路徑的科紫麻。
銑扁
平面銑床主要利用B0326-II精密手動滾珠軸承的切入點C軸游標卡尺功能,有效化解二次裝夾難題。該工步總的銑床層厚度2.3mm,可換用直徑約大的整硬以提高加工工作效率。
依照分析選擇直徑約Φ10整硬,切入點制動后,分四次銑床,第一次銑床廣度0.65mm,第三次銑床廣度0.65mm,第三次銑床廣度0.35mm,每天銑床研磨速度50mm/min,一邊加工完后C軸游標卡尺180°銑床另外一邊。平面銑床結束后,平面的外端會有科紫麻外翻,此時宜換用方型刀沿Φ13方型去科紫麻,效果較好。
車內圓至65.1mm處
此處方型研磨的癥結在于C區域呈凹槽狀,限制角度,不容易下刀,換用常規方型研磨容易干涉和崩刃,并且凹槽處耐酸性較差。
所以此處研磨分四次展開,走刀走線見圖4,第一次選擇3mm刀寬的切槽刀切到凹槽的最底處留有0.1mm精加工穩定度,沿著走線1進刀,為下一步的研磨提供下刀空間;第三次選擇常規90°方型車刀,沿走線2進刀,按照G90正方形走線加工,此次共除去6.4mm穩定度;第三次換用后掃刀沿走線3展開精加工,由于凹槽處空間較小,90°方型刀副研磨刀刃容易干涉,換用后掃刀可以有效化解該難題,并且能夠確保凹槽底部的溫度梯度值。
圖4.研磨方型至65.1mm處的走刀走線
背軸接料鉆頭
如圖5如圖5所示,切入點側所有加工順利完成后,將切斷刀定位到切斷位置,背軸與切入點對中,背軸T9900沿切入點路徑B-B處夾持,主背軸同時旋轉,大大增加了剛性。切斷后背軸接料,利用背軸側T35、T36、T37展開車端部和鉆頭。背軸手動定位到與切入點同心位置夾持,避免了再次裝夾造成的固定式度誤差,確保了孔Φ7和Φ4固定式度明確要求,化解了該零件固定式度加工難題。
如圖5.噴油嘴背軸接料示意圖
3.試加工難題分析
加工工藝擬定后展開了程序編制,經過反復的仿真驗證后,零件首次試加工出現了Φ7孔底部有科紫麻上翻、Φ4孔口無60°圓角、Φ7孔廣度偏差等難題。
該零件中Φ7孔體積精度和耐酸性較高,Φ5鉆頭鉆削到孔底時,由于擠壓造成切屑未能及時排出,導致孔底科紫麻上翻,影響零件質量。反復試驗后作如下調整:當鉆頭鉆削到孔底時,鉆頭不直接退出,沿著孔上抬0.1mm,然后延時0.2s(即G04U0.2)再離開孔底,可除去上翻科紫麻。
如圖6所示,Φ4孔口圓角由Φ6中心鉆加工而成,孔口無圓角判斷為中心孔鉆得太深,已經超過中心鉆底部60°的錐面,在背軸側T36磨損補償+0.5即可化解該難題。
如圖6. Φ4孔口60°圓角示意圖
首件產品檢測時發現Φ7孔廣度為37.8mm,與實際體積小0.2mm,分析原因主要是切入點側T23鏜刀對刀時出現了偏差。在切入點側T23鏜刀重新精確對刀,并在T23磨損補償輸入+0.2,經過反復調試,燃燒室零件滿足用戶驗收明確要求,加工實物見圖7。
圖7. 蘇泊爾鋼燃燒室零件實物圖
4.總結
燃燒室零件調試成功后,機床配備手動送料機,將送料、加工、接料、吐料完全手動化,實現了月產20000件的加工市場需求,化解了現代制造操作過程中出現的小型化、多品種、大批量、高精度的難題。
通過研究B0326-II精密手動滾珠軸承小型A43EI235E軸零件的加工技術,為新型車銑A43EI235E加工工藝的推廣提供技術依據,也為加工同類零件提供了借鑒和參考。
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