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传统的数控加工方法和加工工艺已经无法满足用户多元化、个人化、丧尸化加工的市场需求,制造业正在向着高效、精密、A43EI235E的路径快速发展。
随着航空航天、液压、通讯、微特电子、医疗器械等行业的迅速发展,许多高精度、多批量、外形复杂的小型精密A43EI235E零件的车铣A43EI235E加工给机械制造业提出了很大的挑战。针对这类零件的特点,国内大部份企业都换用改善设备操控性和设计新型加工工艺的方法来满足用户加工市场需求、提高生产工作效率。本文以某典型A43EI235E型燃烧室零件为例,利用B0326-II精密手动滚珠轴承的特点和优势,从选择、加工工艺制定、关键性加工走线设计和试加工难题分析等方面着手,展开了深入的加工技术研究,化解了这类零件批量大、工作效率低、难加工的难题。
1.零件加工工艺分析
零件技术明确要求
图1为某医疗器械中的燃烧室零件,月产20000件,金属材料为苏泊尔钢1Cr18Ni9Ti,属于难加工金属材料;该零件的加工要素较多,包括研磨方型、套管;铣床细长面;钻削中心孔和堰顶;镗削孔;攻套管等。此外,零件体积精度和表层温度梯度明确要求较高,并有两端孔固定式度明确要求为0.02mm。
综合以上分析,该零件的加工症结在于确保方型和T5250的体积精度、两个T5250的固定式度明确要求和批量化生产。
图1. 燃烧室零件图
燃烧室零件加工工艺
B0326-II精密手动滚珠轴承是以车为主,同时兼备钻头、雕刻、铣槽、铣齿、攻丝、铰孔等多工艺A43EI235E加工的精密机床,具有C轴和Y轴游标卡尺功能,能展开径向平面铣床、钻头、攻丝等工艺。其双切入点控制系统能实现切入点侧加工完背轴手动定位接料,有效化解工件掉头造成的工作效率和精度低的难题。
如图2所示,依照机床特点,设计零件外线条加工走线:切入点侧①车端部→②车内圆至39mm处→③车内圆至65.1mm处→背轴奥龙斯端部。
依照以上分析,对燃烧室零件的加工工艺设计如表1所示。
图2. 燃烧室外线条走刀走线
表1. 燃烧室零件加工工艺设计说明图
2.关键性工序加工设计
右侧孔加工
右侧孔加工时,安排在切入点侧T31-T35五孔刀座上展开,五孔刀座布局紧凑,可减少空走刀的时间,加工工作效率较高。
孔Φ7精度明确要求较高,换用镗削加工,孔深38mm属于深孔加工,其症结在于钻堰顶操作过程中钻头研磨区域的加热和排屑难题,换用高压油加热以及G83啄钻的方式展开,可有效避免钻头崩断和切屑缠绕。
具体步骤:首先用Φ6中心钻钻削约2mm的中心孔,广度不能过浅,否则孔口圆角会有科紫麻;然后用Φ5.8钻头钻头,单边留0.5mm左右加工稳定度,由于零件金属材料硬度较大,应在该操作过程除去大部份稳定度,并开启高压油加热;最终通过镗孔确保孔体积精度,换用高转速低研磨模式展开研磨,换用S25.0G-SVNR12SN镗刀杆,小刀机型VNBR0620-01,切入点转速3000r/min,研磨广度ap=0.25mm,研磨量f=0.02mm/r。
车内圆至39mm处
此工步为外线条加工,重点考虑如何提高加工工作效率和确保耐酸性。综合考虑零件的结构特点和金属材料操控性。走刀走线设计如图3所示,此工步〖LL〗〖JP2〗分四次加工顺利完成,前两次换用G90正方形走刀走线除去大部份稳定度,第三次顺利完成精加工。
执行第一次正方形加工走线时加工至A点,每天切深0.5mm,研磨速度0.05mm/r,分三刀顺利完成;执行第三次正方形加工走线时加工至B点,每天切深0.3mm,研磨速度0.03mm/r,分四刀顺利完成;最终一次精加工时研磨广度为0.1mm,研磨速度0.01mm/r。此工步换用京瓷SCLCR1616H-12方型刀,小刀机型CCGT09T304M,零件耐酸性较好。
图3. 研磨方型至39mm处的走刀走线
右奥龙斯套管
由于M10套管需与其它医疗器械零部件配合,明确要求控制套管中径,温度梯度值达到Ra0.8。
为满足用户明确要求,分三步展开套管研磨:第一步方型刀将大径多车0.2mm;第三步套管研磨首次顺利完成后,再次调用方型刀沿套管表层研磨,除去顶端科紫麻,但此时会将科紫麻往牙底路径压;第三步用套管刀沿套管研磨的最终两刀再研磨一遍,除去第三步压向牙底路径的科紫麻。
铣扁
平面铣床主要利用B0326-II精密手动滚珠轴承的切入点C轴游标卡尺功能,有效化解二次装夹难题。该工步总的铣床层厚度2.3mm,可换用直径约大的整硬以提高加工工作效率。
依照分析选择直径约Φ10整硬,切入点制动后,分四次铣床,第一次铣床广度0.65mm,第三次铣床广度0.65mm,第三次铣床广度0.35mm,每天铣床研磨速度50mm/min,一边加工完后C轴游标卡尺180°铣床另外一边。平面铣床结束后,平面的外端会有科紫麻外翻,此时宜换用方型刀沿Φ13方型去科紫麻,效果较好。
车内圆至65.1mm处
此处方型研磨的症结在于C区域呈凹槽状,限制角度,不容易下刀,换用常规方型研磨容易干涉和崩刃,并且凹槽处耐酸性较差。
所以此处研磨分四次展开,走刀走线见图4,第一次选择3mm刀宽的切槽刀切到凹槽的最底处留有0.1mm精加工稳定度,沿着走线1进刀,为下一步的研磨提供下刀空间;第三次选择常规90°方型车刀,沿走线2进刀,按照G90正方形走线加工,此次共除去6.4mm稳定度;第三次换用后扫刀沿走线3展开精加工,由于凹槽处空间较小,90°方型刀副研磨刀刃容易干涉,换用后扫刀可以有效化解该难题,并且能够确保凹槽底部的温度梯度值。
图4.研磨方型至65.1mm处的走刀走线
背轴接料钻头
如图5如图5所示,切入点侧所有加工顺利完成后,将切断刀定位到切断位置,背轴与切入点对中,背轴T9900沿切入点路径B-B处夹持,主背轴同时旋转,大大增加了刚性。切断后背轴接料,利用背轴侧T35、T36、T37展开车端部和钻头。背轴手动定位到与切入点同心位置夹持,避免了再次装夹造成的固定式度误差,确保了孔Φ7和Φ4固定式度明确要求,化解了该零件固定式度加工难题。
如图5.喷油嘴背轴接料示意图
3.试加工难题分析
加工工艺拟定后展开了程序编制,经过反复的仿真验证后,零件首次试加工出现了Φ7孔底部有科紫麻上翻、Φ4孔口无60°圆角、Φ7孔广度偏差等难题。
该零件中Φ7孔体积精度和耐酸性较高,Φ5钻头钻削到孔底时,由于挤压造成切屑未能及时排出,导致孔底科紫麻上翻,影响零件质量。反复试验后作如下调整:当钻头钻削到孔底时,钻头不直接退出,沿着孔上抬0.1mm,然后延时0.2s(即G04U0.2)再离开孔底,可除去上翻科紫麻。
如图6所示,Φ4孔口圆角由Φ6中心钻加工而成,孔口无圆角判断为中心孔钻得太深,已经超过中心钻底部60°的锥面,在背轴侧T36磨损补偿+0.5即可化解该难题。
如图6. Φ4孔口60°圆角示意图
首件产品检测时发现Φ7孔广度为37.8mm,与实际体积小0.2mm,分析原因主要是切入点侧T23镗刀对刀时出现了偏差。在切入点侧T23镗刀重新精确对刀,并在T23磨损补偿输入+0.2,经过反复调试,燃烧室零件满足用户验收明确要求,加工实物见图7。
图7. 苏泊尔钢燃烧室零件实物图
4.总结
燃烧室零件调试成功后,机床配备手动送料机,将送料、加工、接料、吐料完全手动化,实现了月产20000件的加工市场需求,化解了现代制造操作过程中出现的小型化、多品种、大批量、高精度的难题。
通过研究B0326-II精密手动滚珠轴承小型A43EI235E轴零件的加工技术,为新型车铣A43EI235E加工工艺的推广提供技术依据,也为加工同类零件提供了借鉴和参考。
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