Wir konzentrierten uns auf die Lösung des Problems der hochpräzisen Bearbeitung der Lochbodenendfläche eines abgedichteten Ventillochs in einem Luftfahrtventilgehäuse, führten unabhängige Untersuchungen durch und führten eine motorisierte Endflächenschleifvorrichtung mit einstellbarem/stabilisiertem Druck und Präzisionsführungspaar ein. sphärische Passung sowie Übertragungs- und Positionierungsfehlerkompensation. (ZL201820823098.4) Die neue Prozesstechnologie hat die prozesstechnischen Probleme wie Ebenheit, Oberflächenrauheit und Vertikalität basierend auf der Achse des Führungslochs, die eine hohe Präzision für die untere Endfläche tiefer Löcher erfordern, erfolgreich gelöst und die Höhe erweitert -Präzise untere Endfläche mit tiefen Löchern. Die Verarbeitungstechnologie bietet die Vorteile einer guten Praktikabilität der Vorrichtung und einer hohen Verarbeitungseffizienz.
1 Vorwort
Ein bestimmtes Servoventilprodukt weist eine spezielle Struktur auf. Ein Ventilteil wird in einem φ15H7 94mm tiefen Loch im Ventilkörperteil installiert. Der Ventilaußendurchmesser und der Ventillochinnendurchmesser sind durch eine verschiebbare Ventilkupplungsdichtung verbunden (siehe Abbildung 1). Wenn die Ventilteile gezwungen werden, sich in verschiedene Positionen zu bewegen, wird die Umschaltung des Ölkreislaufs realisiert [1]. Im Ruhezustand ist die untere Ebene des Ventillochs gleichzeitig die Dichtfläche. Seine Ebenheit, Oberflächenrauheit und Rechtwinkligkeit zur Lochachse liegen bei IT7 und höher. Seine Bodenoberflächenstruktur und charakteristische Werte sind in Abbildung 2 dargestellt.
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a) Die Position der Ventilverbindungslöcher B und C beim Öffnen
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b) Position der Ventilverbindungslöcher A und B im normalerweise geschlossenen Zustand
Abbildung 1 Schematische Darstellung der Dichtung der Schieberkupplung
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Abbildung 2 Schematische Darstellung der unteren Endfläche des Ventillochs und der Struktur des Ventillochs
Wenn diese technische Errungenschaft erfolgreich umgesetzt wird, muss eine Tiefloch-Bodenendfläche-Schleifvorrichtung mit präziser Führung, geringer Druckkraft und stabiler Steuerbarkeit auf der Grundlage des Planschleifprinzips entwickelt werden, um eine präzise Bearbeitung der Lochboden-Endfläche zu erreichen. Aufgrund der technischen Blockade unseres Landes durch ausländische Luftfahrttechnologie ist es schwierig, entsprechende Schleiftechnologie zu erhalten. In der bestehenden Technologie wird zum Schleifen der Bodenebene des Lochs im Allgemeinen die magnetische Schleifschleiftechnologie verwendet [2], die Vorteile bei der Endbearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen bietet. , der Oberflächenrauheitswert nimmt ab und die Effizienz ist höher, aber die Fähigkeit, die geometrische Genauigkeit, wie z. B. die Ebenheit der Grundebene, zu ändern oder zu verbessern, ist schlecht, sodass die Vielseitigkeit schlecht ist. Im Stand der Technik gibt es auch ein Verfahren zum Schleifen der unteren Endebene des Lochs unter Verwendung eines Schleifstabs mit einer Endebene. Beispielsweise offenbart das Patentdokument CN201361804Y ein Tiefloch-Bodenschleifwerkzeug für eine CNC-Bohr- und Fräsmaschine. Diese Schleifkomponente wurde jedoch noch nicht verwendet. Es kann die Anforderungen an die Rechtwinkligkeit der zu schleifenden Endfläche und der Achse des Referenzlochs berücksichtigen. Im eigentlichen Arbeitsvorgang ist es beim Schleifen der unteren Endebene von Löchern mit unterschiedlichen Lochtiefen erforderlich, den Splint herauszuziehen und dann die Schleifstange von der Übertragungsstange zu trennen. Erst dann kann der Mahlstab mit der entsprechenden Länge ausgetauscht werden. Gleichzeitig ist die Verarbeitung von Tiefloch- und Schlitzstrukturen umständlich, weist im eigentlichen Herstellungsprozess eine geringe Effizienz auf und ist unpraktisch in der Installation [3].
Die durch diese technologische Errungenschaft unabhängig entwickelte Schleifkomponente (Patentnummer ZL201820823098.4) kann nicht nur Qualitätsanforderungen wie Ebenheit, Oberflächenrauheit und Rechtwinkligkeit relativ zur Referenzlochachse der unteren Endfläche des Lochs berücksichtigen, sondern auch zum Flächenschleifen unterschiedlicher Lochtiefen eingesetzt werden. , kann es direkt gestoppt und der entsprechende Mahlstab entnommen und ausgetauscht werden. Die Bedienung ist komfortabler und kann die Schleifeffizienz weiter verbessern.
Alle vorhandenen Schlüsseltechnologien wurden gelöst und verschiedene technische Indikatoren haben nicht nur die Anforderungen an die Designqualität erfüllt, sondern auch das inländische fortgeschrittene Niveau erreicht. Diese technologische Errungenschaft wurde erfolgreich gefördert und bei der Herstellung von Ventilkörperteilen für Servoventilprodukte für eine Vielzahl wichtiger nationaler Flugzeugmodelle eingesetzt, was zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führte und zur Entwicklung der Luftfahrtindustrie meines Landes beitrug.
2 Forschungsideen
2.1 Analyse von Prozessschwierigkeiten
Bei der Tieflochbearbeitung ist die Flachbodenbearbeitung eine traditionelle Bearbeitungsschwierigkeit. Insbesondere für das Ventilloch in diesem Projekt beträgt das Verhältnis von Lochtiefe zu Lochdurchmesser mehr als 6:1, was zur Tieflochbearbeitung gehört. Aufgrund der geringen Werkzeugsteifigkeit und starken Werkzeugvibrationen und -durchbiegung ist es bei herkömmlichen Dreh- und Bohrverfahren schwierig, gleichzeitig die Oberflächenrauheit, Ebenheit und Rechtwinkligkeit zum Referenzloch am Boden hochpräziser Tieflöcher sicherzustellen. Die bestehende Schleif- und Poliertechnologie kann die drei Schlüsselindikatoren dieses Projekts nicht berücksichtigen, daher ist es notwendig, technische Untersuchungen zum Oberflächenschleifen des Lochbodenendes durchzuführen.
Darüber hinaus sind die Hauptmerkmale dieses Projekts die Ebenheit der unteren Endfläche des Lochs {{0}},01 mm und die Rechtwinkligkeit der unteren Endfläche des Lochs und der Achse des Ventillochs 0,03 mm, kann direkt mithilfe dreidimensionaler Koordinaten erfasst werden, aber der Oberflächenrauheitswert der unteren Endfläche des Lochs beträgt Ra=0,1 μm, da das Loch tief ist und das Oberflächenrauheitsmessgerät keine direkte Erkennung durchführen kann Daher muss nach einer zuverlässigen indirekten Messmethode gesucht werden.
2.2 Allgemeine Idee
1) Das φ15H7-Loch ist auf den Mikrospielraum des Ventils abgestimmt und nutzt die Präzisionskupplungs-Unterverarbeitungstechnologie voll aus, um ein Präzisionsführungspfosten- und Führungsbuchsenwerkzeug zu entwickeln, das hochpräzise Vertikalität und andere Anforderungen erfüllt. Anschließend stützen wir uns auf bestehende Technologie- und Planschleifprinzipien und Erfahrungen, um eine einstellbare Druck-/Stabilisierungskraft zu entwickeln, und das Mechanismusdesign wie Kugelgelenkverbindung und unendlicher Fehler werden übernommen [4], um eine Präzisionsbearbeitung des unteren Endes zu erreichen Vorderseite des Lochs.
2) Schleifen ist ein Endbearbeitungsprozess, der für die Bearbeitung mit kleinen Mikrobearbeitungszugaben geeignet ist und bei dem die Selbstschädigung von Schleifwerkzeugen schwerwiegend ist. Um die Produktionseffizienz zu verbessern, ist es notwendig, ein neues Verfahren zur Bearbeitung des Lochbodens vor dem Schleifen zu entwickeln.
3) Angesichts des schwierigen Problems der Messung des Oberflächenrauheitswerts Ra=0,1 μm an der Bodenfläche des Lochs wird zur Lösung des Problems die Methode der Erststück-Schnittprüfung eingesetzt.
Daher liegt der Schlüssel zum Erfolg dieses Projekts in der entwickelten Schleifwerkzeug-Prozessausrüstung, die gleichzeitig die Anforderungen an Oberflächenrauheit, Ebenheit und Vertikalität sowie die Anforderungen an die Produktionseffizienz vor Ort erfüllen muss.
2.3 Technische Lösungen
(1) Entwicklung einer Schleifvorrichtungstabelle: Unabhängige Entwicklung eines neuen Typs einer motorisierten Lochboden-Oberflächenschleifvorrichtung. Um eine qualitativ hochwertige und effiziente Schleifbearbeitung der Lochbodenendfläche zu erreichen und die Endanforderungen des Produkts zu erfüllen, ist das Schleifen der Lochbodenendfläche das Wichtigste. Das Schleifgerät muss die Ebenheit und Oberflächenrauheit der unteren Endfläche des Lochs sowie die Anforderungen an die Vertikalität relativ zur Achse des Referenzlochs berücksichtigen und hochpräzise passende Löcher als Führungen verwenden. Um diesen Qualitätsanspruch sicherzustellen, entwickelte das Projektteam eigenständig eine Schleifvorrichtung (Schleifkomponente ZL201820823098 .4).
Das Schleifen der Ebene am Boden des Lochs dient nicht nur dazu, einen kleineren Oberflächenrauheitswert zu erzielen, sondern, was noch wichtiger ist, um eine höhere Ebenengenauigkeit zu erzielen [5]. Je kleiner der Ebenheitsfehlerwert ist, desto besser und es ist notwendig, den (traditionellen) Schleifvorgang zu reduzieren. Die Abhängigkeit von hochqualifizierten Bedienern während des Prozesses verringert die Arbeitsintensität und verbessert dadurch die Schleifeffizienz.
(2) Struktur des Schleifgeräts: Das entworfene und hergestellte Schleifgerät ist ein motorisiertes Flachschleifgerät für Lochbodenenden (siehe Abbildung 3), das mithilfe einer stufenlosen Geschwindigkeitseinstellung und einer begrenzbaren Werkzeughöhe (z. B. Koordinatenbohren) zuverlässige Leistung liefert Maschinen und andere Geräte). Das Schleifgerät besteht aus 4 Teilen: einem Spannungsregulierungs-/Stabilisierungsmechanismus, einem Kugelkopf-Hilfsübertragungsmechanismus, einem Führungspaar und einem Schleifstab. Spannungsregulierungs-/Stabilisierungsmechanismus, steuerbarer Federdruck zur Stabilisierung der Kraft auf der Schleiffläche. Der Kugelkopf-Hilfsübertragungsmechanismus erleichtert die Kupplungsbetätigung. Die Funktion des Kugelkopfes besteht darin, den Vertikalitätsfehler zwischen der Endfläche des Schleifstabs und der Spindelachse bei der Installation zu korrigieren und auszugleichen und sicherzustellen, dass die Arbeitsendfläche des Schleifstabs und die zu schleifende Endfläche übereinstimmen in zuverlässiger Passform. Das ist der Schlüssel: Die äußere Umfangsfläche des Stifts ist so gestaltet, dass sie tiefer liegt als die Mitte des Kugelkopfs. Das Führungspaar eignet sich zur Führung beim Schleifen des Bodens tiefer Löcher, um die Rechtwinkligkeitsanforderungen zwischen der zu schleifenden Endfläche und dem Referenzloch sicherzustellen. Bei der Konstruktion einer Vorrichtung zum Schleifen der Bodenendfläche mit flachem Loch ist es nicht erforderlich, eine Führung zu konstruieren, und der Kugelkopf kann automatisch direkt ausgerichtet werden, sodass die Arbeitsendfläche des Schleifstabs zur zu schleifenden Endfläche passt. Der Mahlstab selbst erfordert eine hohe Fertigungspräzision. Beispielsweise sind die Ebenheit der Schleifstirnfläche und die Rechtwinkligkeit der Schleifstirnfläche relativ zur Rotationsreferenzachse erforderlich, um das Mikrometerniveau zu erreichen. Gleichzeitig beeinflusst die Adergröße der Mahlstabstirnfläche die Mahlqualität und -effizienz. Es ist auch riesig. Die durch experimentelle Überprüfung gewonnene Konstruktionserfahrung mit „guten“ Rillen (Rillenbreite 0,25 mm, Tiefe 0,5–1 mm, Abstand 1 mm und gleichmäßig verteilt), hat die Wirkung, die Qualität und Effizienz beim Schleifen zu verbessern die untere Endfläche des φ15H7-Lochs mit einer Tiefe von 94 mm. Besser (siehe Abbildung 4 und Abbildung 5).
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Abbildung 3 Aufbau der Schleifvorrichtung
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Abbildung 4 Adern auf der Endfläche des Mahlstabs
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Abbildung 5 Vergleichsergebnisse der Schleifeffekte
Auch die Produktionsanforderungen an dieses Gerät sind sehr hoch. Während der Prozesskonstruktion müssen Kupplungsteile mit einem passenden Spalt von {{0}}.004 bis 0,006 mm gehont/geschliffen werden, um das Innenloch zu bearbeiten, und spitzenlos geschliffen/rundgeschliffen werden, um die Bearbeitung durchzuführen das zylindrische Präzisionsspiel zur Erfüllung der Positionierungs- und Führungsfunktionen. Für Baugruppen mit einer passenden Spaltanforderung von 0,03 mm werden Bearbeitungstechniken wie Reiben/Drehen angewendet, um die Baugruppenanforderungen zu erfüllen (siehe Abbildung 6).
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Abbildung 6 Tatsächliche Arbeitskleidung
Die praktischen Schritte für die Werkzeugausstattung sind wie folgt.
1) Bestimmen Sie den Grad der Federkompression anhand der elastischen Kraft der Feder (siehe Abbildung 7), zeichnen Sie eine Markierungslinie auf der Außenfläche der Führungsstange (eine rote Markierung reicht aus) und ziehen Sie die Druckschraube zur Fixierung vor Es.
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Abbildung 7 Federkompressionsbetrag
2) Das Werkzeugmaschinenfutter hält den Spannungsregulierungs-/Stabilisierungsmechanismus, wie in Abbildung 8 dargestellt.
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Abbildung 8 Werkzeugtest
3) Platzieren Sie das Teil richtig oder befestigen Sie es mit einer Vorrichtung, sodass die zu schleifende Oberfläche in einem horizontalen Zustand ist.
4) Stellen Sie die Werkzeugmaschine oder Teile so ein, dass die konkave Kugeloberfläche der Führungsstange zur konvexen Kugeloberfläche der Schleifstange passt, und prüfen Sie, ob die Installation vorhanden ist, indem Sie die Hebeschraube lösen.
5) Tragen Sie eine gleichmäßige Dicke der Schleifpaste auf die Schleiffläche des Schleifstabs auf, setzen Sie den Schleifstab in das entsprechende Loch ein und bestätigen Sie manuell, dass die Installation vorhanden ist.
6) Führen Sie die Stiftstange in das Loch ein, das dem Kugelkopf der Schleifstange entspricht, sodass die freiliegenden Längen beider Enden der Stiftstange ungefähr gleich sind, und überprüfen Sie manuell, ob die Verbindung zuverlässig ist.
7) Stellen Sie die Werkzeugmaschinenparameter ein, starten Sie die Werkzeugmaschine für den Schleifvorgang und stoppen Sie sie nach dem einmaligen Schleifen.
Fahren Sie mit dem nächsten Arbeitszyklus fort, bis die Qualität der geschliffenen Endfläche bestätigt ist. Es ist zu beachten, dass beim Herausnehmen des Schleifstabes nach jedem Schleifvorgang Wasserschleifpapier zum Reinigen der umliegenden Grate verwendet werden sollte.
Dieses Gerät erfüllt die Produktionsanforderungen kontinuierlicher und stabiler Schleifvorgänge. Es ermöglicht nicht nur, dass die Qualität der Schleifoberfläche den Designqualitätsanforderungen entspricht, sondern verbessert auch die Schleifeffizienz um mehr als das Fünffache im Vergleich zum herkömmlichen manuellen Schleifen. Insbesondere werden die Anforderungen an das Qualifikationsniveau des Bedieners erheblich reduziert, und die Benennung von Monteuren und Personal mit einem höheren Qualifikationsniveau für den Betrieb (es reicht aus, die Ausrüstung bedienen zu können) reduziert die Arbeitsintensität des Bedieners erheblich.
Abbildung 9 zeigt den Schleiftest. Die empirischen Parameter wurden durch mehrere Tests ermittelt. Erfahrungsdaten für φ15mm Schleiffläche 1: Spindeldrehzahl 60U/min, Federelastizität 4,6N·mm, Beschichtung W5 Schleifpastenfilmdicke ca. 0,2mm, Schleifdauer 15s/Zeit. Erfahrungsdaten für Schleiffläche 2 mit einem Durchmesser von 15 mm: Spindelgeschwindigkeit 60 U/min, elastische Federkraft 4,6 N·mm, Schichtdicke der Schleifpastenschicht M5 etwa 0,4 mm, Schleifdauer 2,5 s/Zeit. Es ist zu beachten, dass unabhängig von der verwendeten Methode bei einer zu langen Zeitüberschreitung die Gefahr von Schleifkratzern besteht. Die Schleifpaste sollte rechtzeitig ausgetauscht werden und der Zyklusvorgang sollte durchgeführt werden, bis die Teile qualifiziert sind.
