Efektīvas metodes plānsienu cauruļu detaļu deformācijas novēršanai ražošanā

 

Faktiskajā ražošanā parasti tiek apstrādāti dažādu formu un izmēru plānsienu cauruļu veidgabali, kas apstrādes laikā ir pakļauti deformācijai. Izšķiroša nozīme ir deformāciju novēršanas metožu izpētei, lai nodrošinātu, ka detaļas atbilst izmēru un stabilitātes prasībām. Plānās sienas komponenti rada izaicinājumu virpošanas un frēzēšanas procesos, galvenokārt to zemās stingrības un izturības dēļ. Apstrādes laikā tie ir ļoti jutīgi pret deformāciju, kas palielina formas un izmēru kļūdas, apgrūtinot nemainīgas detaļu kvalitātes nodrošināšanu.

 

 

I Galvenie faktori, kas ietekmē plānsienu cauruļu sagatavju precizitāti

 

1. Jutība pret deformāciju spēka ietekmē

Plānās sienas sagataves ir ļoti pakļautas deformācijai saspiešanas spēku ietekmē, kas ietekmē gan to izmēru, gan formas precizitāti. Piemēram, izmantojot trīsžokļu patronu, lai nostiprinātu ārējo diametru, vienlaikus apstrādājot iekšējo diametru, ārējais diametrs var nedaudz deformēties trīsstūra formā saspiešanas spēka dēļ. Lai gan tiek izveidots cilindrisks caurums, atlaižot patronu, ārējais diametrs atgūst cilindrisku formu, bet iekšējais caurums kļūst lokveida vai trīsstūrveida.

 

2. Siltuma izraisīta deformācija

Griešanas karstums var izraisīt sagataves termisko deformāciju, kas apgrūtina tā izmēru kontroli. Plānās sienas metāla detaļas, īpaši tās, kurām ir augsts lineārās izplešanās koeficients, ir īpaši jutīgas pret termisko deformāciju, ko izraisa griešanas karstums, kas būtiski ietekmē to izmēru precizitāti.

 

3. Vibrāciju izraisīta deformācija

Zem griešanas spēkiem radiālās detaļas var izraisīt apstrādājamā priekšmeta saliekšanos. Ja apstrādājamās detaļas ārējai virsmai ir tādas pazīmes kā rievas vai iegriezumi, griezējinstrumentam var rasties nevienmērīgi spēki, kas var izraisīt vibrāciju. Šī vibrācija var negatīvi ietekmēt sagataves izmērus, formu un pozīcijas precizitāti, kā arī tās virsmas raupjumu.

 

 

II Metodes plānsienu detaļu deformācijas samazināšanai un novēršanai

 

1. Aksiālo iespīlēšanas stiprinājumu izmantošana

Virpojot un frēzējot plānsienu sagataves, ieteicams izmantot aksiālo, nevis radiālo iespīlēšanu. Aksiālā iespīlēšanas metode, kurā tiek izmantota aksiālā iespīlēšanas uzmava (vītņotā uzmava), nodrošina, ka iespīlēšanas spēki tiek sadalīti pa sagataves asi. Tā kā sagataves aksiālā stingrība ir lielāka, šī metode samazina deformācijas risku.

 

2. Spīlējošo kontakta laukuma palielināšana

Izmantojot šķēles uzmavas vai īpaši izstrādātas mīkstās žokļus, tiek palielināts saskares virsmas laukums, kas palīdz vienmērīgi sadalīt iespīlēšanas spēku pa apstrādājamo priekšmetu. Tas samazina lokālas deformācijas iespējamību iespīlēšanas laikā.

 

3. Griešanas instrumenta ģeometrijas un griešanas parametru optimizēšana

Lai samazinātu griešanas spēkus un karstumu, ir svarīgi rūpīgi izvēlēties griezējinstrumentu ģeometriju un griešanas parametrus. Mazāki griešanas spēki un karstums samazinās deformācijas iespējamību.

 

4. Atbilstoša griešanas šķidrumu izmantošana

Griešana rada siltumu, kas galvenokārt koncentrējas skaidās un griezējinstrumentā. Griešanas šķidrumiem ir izšķiroša nozīme dzesēšanā, eļļošanā, skaidu noņemšanā un rūsas novēršanā. Atbilstoši pielietojot griešanas šķidrumus, var samazināt griešanas temperatūru, novēršot sagataves termisko deformāciju.

 

5. Procesa ribu pievienošana

Dažām plānām sienām apstrādājamām detaļām ir īpaši izstrādātas apstrādes ribiņas stiprinājuma vietās, lai palielinātu stingrību. Saspiedes spēks tiek pielikts šīm ribām, samazinot deformāciju. Pēc apstrādes procesa ribas var noņemt.

 

 

III gadījuma izpēte: Aksiālā spēka pielietojums plānsienu sagatavju virpošanai un frēzēšanai

 

1. Plānsienu sagataves sarežģītības analīze

Izvēlētais materiāls ir ciets alumīnijs 2A12T4, un tiek izmantots dobs cilindrisks raupjš materiāls. Iekšējā dobumā ir nepieciešama četru malu frēzēšana, un ārsienā ir četri lieli caurumi (Φ26 mm), kā arī daži ar montāžu saistīti skrūvju caurumi un caurumi ar vītni. Maksimālais ārējais diametrs ir 180mm ±0,05 mm, un minimālais sienas biezums ir 3 mm. Apaļuma deformācija nedrīkst pārsniegt 0,15 mm. Papildus plānsienu detaļām raksturīgajām deformācijas problēmām, šim sagatavei ir nepieciešama arī četru iekšējo malu un ārējā diametra caurumu apstrāde, kas rada nevienmērīgu un asimetrisku sienu biezumu, kas palielina deformāciju. Lai nodrošinātu iekšējo un ārējo pazīmju precizitāti, ir nepieciešama precīza pozicionēšana.

 

▲ plānsienu daļas

 

2. Pirmsuzlabošanas procesa maršruts

1). Pagrieziet iekšējo diametru, rupji pagrieziet ārējo diametru, izmantojot trīsžokļu patronu, un atstājiet 1 mm atlaidi abās pusēs iekšējam un ārējam diametram.

2). Izmantojiet apstrādes centru, lai aptuveni izfrēzētu iekšējo dobumu ar 1 mm pielaidi katrā pusē, un izlīdziniet iekšējās virsmas, lai neapstrādātu frēzētu četrus Φ26 lielus caurumus ar 2 mm pielaidi.

3). Stresu mazinoša ārstēšana.

4). Virpai veiciet iekšējās pakāpes sekundāro neapstrādātu frēzēšanu ar 0,5 mm pielaidi katrā pusē un ārējo diametru ar 0,5 mm pielaidi.

5). Izmantojiet apstrādes centru, lai sekundāri neapstrādātu iekšējo dobumu ar 0,5 mm atlaidi.

6). Stresu mazinoša ārstēšana.

7). Uz virpas nolīdziniet abas gala virsmas pēc izmēra, veiciet iekšējā diametra pusapgriešanu un pabeidziet apgriešanu līdz galīgajam izmēram.

8). Izmantojiet apstrādes centru, lai pabeigtu iekšējās dobuma frēzēšanu līdz izmēram.

9). Virpas galā pagrieziet ārējo diametru pēc izmēra.

10). Apstrādes centrā pabeidziet frēzēt visus ārējos caurumus un elementus.

 

3. Pirmsuzlabošanas procesa problēmas

1). Armatūra, ko izmantoja iekšējā dobuma neapstrādātai un apdarei frēzēšanai, bija armatūra ar šķēlumu, kas bija piestiprināta ar trīsžokļu patronu. Šis uzstādījums rada radiālu spēku uz apstrādājamo priekšmetu, kā rezultātā veidojas deformācija plānsienu komponentu zemās stingrības dēļ. Apstrādājamā detaļa apstrādes laikā mēdz deformēties trīsstūrveida formā. Saspiedes spēks tika noregulēts neapstrādātas frēzēšanas laikā, lai atbrīvotu stresu, taču tas izraisīja sagataves nestabilitāti, izraisot kustību vai sasvēršanos apstrādes laikā. Instrumentu ceļš bija jāpalēnina, pagarinot ražošanas ciklus.

 

2). Iekšējai virpošanai tika izmantotas specializētas misiņa mīkstās spīles ārējā diametra nostiprināšanai, lai pagrieztu iekšējo diametru, taču, saspiežot un atbrīvojot apstrādājamo priekšmetu, joprojām notika deformācija, jo sagatavei ir tendence absorbēt griešanas siltumu un atbrīvot iekšējo spriegumu. Pēc sagataves noņemšanas iekšējais un ārējais diametrs mainīsies, tādējādi apgrūtinot deformācijas kontroli.

 

3). Ārējo caurumu un rievu apdarei tika izmantots divu punktu balsts ar savilkšanas spēku, ko nodrošina skrūves. Tomēr plānā siena un zemā stingrība izraisīja vibrāciju, īpaši urbšanas laikā, ietekmējot precizitāti.

 

4. Pēcuzlabošanas procesa plūsmas analīze

1) Izmantojiet trīsžokļu patronu uz virpas, lai apgrieztu iekšējo diametru, veiciet ārējā diametra rupju pagriešanu, pēc tam atkārtoti piestipriniet ārējo diametru, lai rupji pagrieztu iekšējo diametru.

2) Izmantojiet apstrādes centru, lai rupji izfrēzētu iekšējo dobuma kvadrātu un rupji izfrēzētu četrus lielus caurumus ar 1 mm atlaidi katrā pusē.

3) Veikt stresu mazinošu ārstēšanu.

4) Izmantojiet virpu, lai saplacinātu abas gala virsmas, atstājiet 0,5 mm atlaidi ārējam diametram un daļēji apstrādājiet iekšējo diametru.

5) Veikt stresu mazinošu ārstēšanu.

6). Izmantojiet virpu, lai pabeigtu abas gala virsmas un iekšējo diametru līdz galīgajam izmēram.

7) Izmantojiet apstrādes centru, lai precīzi frēzētu iekšējās dobuma formu.

8) Virpas galā pagrieziet ārējo diametru, lai tas atbilstu apaļuma un izmēru prasībām.

9) Izmantojiet apstrādes centru, lai precīzi frēzētu visas ārējās funkcijas.

 

5. Galvenās apstrādes metodes un sasniegtie rezultāti pēc uzlabošanas

 

1) Iekšējā dobuma rupja frēzēšana

Iekšējā dobuma rupjas frēzēšanas process neatšķiras no iepriekšējas uzlabošanas metodes. Lai nofiksētu ārējo diametru, tiek izmantots iegriezts uzmavas stiprinājums, savukārt trīsžokļu patrona notur armatūru, lai frēzētu iekšējos kvadrātveida elementus. Ārējo caurumu rupjai frēzēšanai tiek izmantots īpašs liels mīksts žoklis, lai nostiprinātu sagataves ārējā diametra labo galu, izlīdzinot to ar iekšējo kvadrātveida formu kreisajā pusē. Precīzas iekšējās dobuma frēzēšanas laikā tiek izmantota šāda stiprinājuma konstrukcija (2. un 3. attēls):

 

▲ precīza frēzēšana no armatūras

 

▲ precīza frēzēšana

 

Piezīme:

1. Spirālveida vāciņš– Spirālveida vāciņš iegriežas gaiši zilajā daļā armatūras augšējā galā, nostiprinot un saspiežot sagataves augšējo daļu. Spirālveida vāciņa cauruma diametrs ir par 2 mm lielāks nekā sagataves iekšējais diametrs, un sagataves sienas biezums ir 3 mm, radot 2 mm platu kompresijas kontakta virsmu. Šis dizains netraucē griezējinstrumenta spēju veidot sagataves iekšējo dobumu.

 

2. Augšējais atbalsta gredzens– Atbalsta gredzena ārējā zilā siena ir saskaņota ar armatūras augšējo zilo daļu, savukārt iekšējā siena atbilst sagataves ārējam diametram. Tas novērš apstrādājamā izstrādājuma augšējā gala kustību visos virzienos (pa kreisi, pa labi, priekšā, aizmugurē) un nodrošina precīzu pozicionēšanu, garantējot, ka sagataves rotācijas centrs paliek konsekvents katrā iestatījumā.

 

3. Sagatave– Apstrādājamā detaļa.

 

4. Armatūras korpuss(3. attēls) – Armatūras korpusa apakšējā iekšējā galā ir 15 mm dziļa pakāpju apļveida rieva, kas atbilst apstrādājamās detaļas apakšējam ārējam diametram. Centrālā violetā daļa ir izgatavota no melna gumijas materiāla, kas iekļaujas spraugā starp armatūru un detaļas ārējo sienu, lai novērstu vibrāciju un pļāpāšanu apstrādes laikā.

 

5. Mazais pieturas bloks– Šī daļa ir armatūras galvenā iezīme. Tas savienojas ar armatūras korpusa ārējiem rievu caurumiem, izvirzītajai daļai pieskaroties sagataves Φ26 apļa iekšējai sienai. Tas gan bloķē apstrādājamo priekšmetu, gan ierobežo tā griešanos pulksteņrādītāja virzienā. Apturēšanas blokam arī ir izšķiroša loma izlīdzināšanā. Tā kā instruments griežas pulksteņrādītāja virzienā, uz apstrādājamo priekšmetu tiek iedarbots spēks pulksteņrādītāja virzienā, kam atduras bloks iedarbojas pretī. Armatūras korpusa skrūves caurums un vītņotais caurums stingri nostiprina atdures bloku, novēršot vibrāciju vai pārvietošanos apstrādes laikā. Mijiedarbība starp mazo atdures bloku un sagataves Φ26 apļa iekšējo sienu ir parādīta 4. attēlā.

 

▲ mijiedarbība

 

Sasniegtais efekts:

 

Šim armatūrai ir nepieciešams tikai minimāls aksiālais iespīlēšanas spēks no spirālveida vāciņa, lai pilnībā ierobežotu visas sešas sagataves brīvības pakāpes. Tas nodrošina, ka apstrādājamo priekšmetu nedeformē radiālie spēki. Turklāt pats mazais apturēšanas bloks palīdz pozicionēt un izlīdzināt, spēlējot izšķirošu lomu, lai novērstu sagataves rotāciju. Apstrādājamā detaļa ir droši novietota armatūras iekšpusē, ar atbalsta gredzenu stabilitātes nodrošināšanai, gumijas materiālu vidū vibrāciju slāpēšanai un 15 mm dziļu apļveida rievu apakšā pozicionēšanai. Sistēmas stingrība ir uzlabota, kas ļauj sasniegt ievērojami augstākus griešanas parametrus, uzlabojot kopējo ražošanas efektivitāti. Pirms uzlabošanas šis process prasīja 30 minūtes; pēc uzlabošanas apstrādes laiks ir samazināts līdz 15 minūtēm. Turklāt šo armatūru var izmantot arī precīzas iekšējās dobuma pagriešanas laikā, samazinot kopējās ražošanas izmaksas.

 

2) Iekšējā dobuma raupja un beidzama pagriešana

Armatūra, kas paredzēta iekšējā dobuma rupjai un apdarei virpošanai, darbojas pēc tāda paša principa kā iekšējās dobuma precīzā frēzēšana. Tomēr mazais apturēšanas bloks kalpo tikai sagataves rotācijas ierobežošanai, kā parādīts 5. attēlā.

 

▲ Iekšējā dobuma rupja un pilnīga pagriešana

 

Apstrādājamo priekšmetu aksiāli nostiprina spirālveida vāciņš, novēršot deformāciju saspiešanas spēku dēļ. Griežot iekšējo caurumu, apstrādājamā detaļa paliek gandrīz pilnībā brīva, nodrošinot, ka apstrādātais caurums atbilst nepieciešamajām tehniskajām specifikācijām. Pirms uzlabošanas, lai samazinātu radiālo iespīlēšanas spēku un novērstu deformāciju, savilkšanas spēks bija jāsamazina līdz minimumam, kas arī samazināja griešanas parametrus. Pēc uzlabošanas nav jāuztraucas par iespīlēšanas deformāciju, kas ļauj sasniegt augstākus griešanas parametrus un palielināt ražošanas efektivitāti. Procesa laiks samazināts no 35 minūtēm līdz 25 minūtēm.

 

3) Ārējo sienu caurumu precīza frēzēšana

 

▲ Precīza frēzēšana

 

Armatūra ārējās sienas caurumu precīzai frēzēšanai ir parādīta 6. attēlā. Armatūras dizains koncentrējas uz stiprinājuma galveno korpusu labajā malā:

 

Armatūras dizains: Armatūras korpuss ir fiksēts un izlīdzināts ar četru asu rotējošo galdu. Iepriekš apstrādāti pamatnes caurumi un ieejas spraugas novērš instrumenta traucējumus apstrādes laikā. Armatūras gaiši violetā daļa izlīdzinās ar apstrādājamā priekšmeta labās puses iekšējo caurumu, bet kreisā puse atbilst sagataves iekšējai kvadrātveida formai, nodrošinot izlīdzināšanu un novēršot rotāciju. Pēc augšējo un spirālveida vāciņu uzstādīšanas armatūra droši novieto apstrādājamo priekšmetu, novēršot nepieciešamību pēc atkārtotas novietošanas. Armatūra nodrošina apmēram 0,03 mm atstarpi starp armatūru un sagatavi, lai ņemtu vērā nelielas sagataves deformācijas un nodrošinātu vieglu noņemšanu.

 

Ietekme: Apstrādes laikā apstrādājamā detaļa paliek stabila un nav nevēlamas vibrācijas, kas ļauj sasniegt augstākus griešanas parametrus un uzlabotu precizitāti. Salīdzinot ar iepriekšējo armatūru, šī konstrukcija ievērojami samazina iestatīšanas laiku, uzlabojot sistēmas stingrību un nodrošinot, ka apstrādājamā detaļa apstrādes laikā paliek stabila. Rezultātā kopējais apstrādes laiks ir samazināts no 55 minūtēm līdz 35 minūtēm.