Basierend auf der Anwendung des Indexierkopfes für Werkzeugmaschinenzubehör und des Hängegetriebes auf einer gewöhnlichen vertikalen Hubtischfräsmaschine, am Beispiel des Zylinders eines Schiffs-Dieselmotorteils mit hoher Leistung und niedriger Drehzahl, ist die ebene Nockenführungsoberfläche des Kolbens gemahlen. Analysieren Sie unter den Bedingungen der vorhandenen Werkzeugmaschinenausrüstung in der Werkstatt die Zylinderkolbennockenprofilstruktur und die Führungsparameter, kombinieren Sie die Berechnungsformel für das Übersetzungsverhältnis und die Anwendungsfunktion des Indexierkopfs und analysieren Sie die Werkzeugmaschinen, Fräser und Indexierung Köpfe und Getriebe beteiligt. Die relevanten technischen Parameter werden berechnet und sorgfältig zusammengestellt. Nach der Bearbeitungspraxis und der Bewegungsfunktionsprüfung der Kolbenteile nach dem Einbau in den Auslassventil-Luftzylinder des Dieselmotors wird eine Reihe stabiler Qualitäts- und kostengünstiger Bearbeitungsprozesslösungen zusammengefasst.
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Vorwort
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Für die Präzisionsbearbeitung flacher Nockenprofile ist die CNC-Werkzeugmaschinenfräsung die idealste Prozesslösung, insbesondere CNC-Bearbeitungszentren mit CNC-Rotationsachsen (A-Achse oder B-Achse). Teile für Hochleistungs-Schiffsdieselmotoren mit niedriger Drehzahl werden alle in Kleinserien und in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Die Kapitalinvestitionen in die Ausrüstung von NC-Bearbeitungszentren sind relativ hoch. Das Input-Output-Verhältnis der neuen NC-Werkzeugmaschine mit Mehrachsbearbeitungsfunktion ist für dieses Teil allein nicht ideal. Gewöhnliche vertikale Hubtischfräsmaschinen gehören in den meisten traditionellen mechanischen Bearbeitungsbetrieben zur Standardproduktionsausrüstung. Das Ziel der Prozessforschung von Werkstatttechnikern ist es, die Verarbeitungsfunktionen vorhandener Werkzeugmaschinenausrüstung vollständig auszunutzen und einen kostengünstigen Input und einen hocheffizienten Output zu erzielen. Die Kolbenebenennocke ist die Führungsfläche der Führungsstangenbewegung und weist eine hohe Präzision auf. Beim Fräsprozess handelt es sich um eine Gestängebearbeitung, bei der die Linearachse und die Rotationsachse in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Das Fräsen auf Nicht-CNC-Werkzeugmaschinen ist schwierig. Die Steigung des Kolbenebenennockens ist klein, das heißt, um einen großen Drehwinkel in einem kurzen linearen Abstand zu bilden, ist es notwendig, die Funktionen einer gewöhnlichen vertikalen Fräsmaschine zu nutzen, um eine neuartige und ausgereifte lineare Achse zu entwickeln Schema der Verarbeitungstechnologie für Drehachsenverbindungen [1]. Entdecken Sie die Verarbeitungstechnologie von ebenen Nockenteilen und die Zahnradanwendungstechnologie, um die Qualität der Teilebearbeitung sicherzustellen.
#02
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Anwendung der Fräsmaschine und des Indexierkopf-Begleitgetriebes
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Die Anwendung einer gewöhnlichen vertikalen Fräsmaschine und eines Indexierkopfes mit hängender Zahnradbearbeitung ist in Abbildung 1 dargestellt. Wie in Abbildung 1a gezeigt, hat die gewöhnliche vertikale Hubtischfräsmaschine X53K eine Längsvorschubspindelsteigung von P =6 mm. Der Universal-Indexierkopf FW250 hat eine feste Anzahl von 40 und ist mit einer standardmäßig verfügbaren Getriebebibliothek ausgestattet. Die optionalen Verzahnungen z sind 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 und 100[2]. Das Hauptantriebsrad ist an einem Ende der Längsspindelwelle der Vertikalfräsmaschine installiert, und das angetriebene Zahnrad ist an der Heckseite des Indexierkopfs installiert. Zwischen dem Hauptantriebsrad und dem Abtriebsrad ist ein Zahnradsatz mit entsprechender Übersetzung eingehängt. Der Zahnradsatz wird auf die entsprechende Zahneingriffung eingestellt. Nachdem der Spalt beseitigt ist, befestigen Sie ihn mit der Halterung, die an der Indexierungskopf- und -schwanzseite verriegelt ist. Nach Abschluss der Installation treibt die Längsschraube der Vertikalfräsmaschine den Arbeitstisch zum Längsvorschub an. Gleichzeitig überträgt das in die Längsschnecke integrierte Hauptantriebszahnrad über den Zahnradsatz mit entsprechender Übersetzung die entsprechende Drehbewegung auf den Indexierkopf. Durch die Drehung des Indexierkopfes werden die Teile entsprechend gedreht, um eine synchrone Verknüpfungsbearbeitung der Linearachse und der Drehachse zu realisieren.
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a) Vertikalfräsmaschine X53K
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b) Der Indexierkopf ist mit einem Hängegetriebe ausgestattet
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c) Plannockenfräsen
Abbildung 1: Anwendungsdiagramm einer gewöhnlichen Vertikalfräsmaschine und eines Indexierkopfes mit hängender Zahnradbearbeitung
#03
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Flache Nockenführungsoberfläche des Kolbenteils
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Der Zylinderkolben im Luftzylinderhohlraum der Auslassventilbaugruppe für Hochleistungs-Dieselmotoren mit niedriger Drehzahl ist ein präzise bewegliches Teil. Unter der Wirkung des Zylinderdrucks dreht sich der Kolben nach oben oder unten. Die Nockenführungsfläche an der Stirnfläche des Kolbens treibt die Bewegung der damit in Kontakt stehenden Führungsstange an. Die Drehung des Kolbens. Die Genauigkeit des Winkels und der Auf- und Abbewegungsstrecke ist für Funktionen wie die Auslasssteuerung von entscheidender Bedeutung. Die Anforderungen an die Verarbeitungsgröße für die Führungsfläche (0 Grad ~144,3 Grad) des flachen Nockens des Kolbens sind in Abbildung 2 dargestellt. Der flache Nocken hat die Form einer Endringnabe mit einem Innenkreis von R6{{ 10}}mm und ein Außenkreis von R70mm. Es dreht sich spiralförmig im Uhrzeigersinn von 0 Grad nach oben (ausgedehnt auf den Umfang von R65 mm, Anstiegswinkel 1,75 Grad). Wenn es 144,3 Grad erreicht, endet es auf der hinteren Nockenoberfläche mit einer Höhe von 5 mm. , der Oberflächenrauheitswert der Nockenoberfläche Ra=3.2μm. Das Material der Teile ist QT400.
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a) Draufsicht auf den Kolben
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b) Querschnittsansicht des Kolbens
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c) Diagramm der Bleioberflächenausdehnung
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d) isometrische Zeichnung des Kolbens
Abbildung 2 Abmessungen der ebenen Nockenfläche des Kolbens eines bestimmten Modells
#04
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Bearbeitung der Nockenführungsfläche
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4.1 Prozessvorbereitung
Die Maßanforderungen des Drehprozesses vor dem Kolbennockenoberflächenfräsprozess sind in Abbildung 3 dargestellt. Der Drehprozess wird in diesem Artikel nicht vorgestellt.
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Abbildung 3 Maßanforderungen für den Drehprozess vor dem Fräsen der Kolbennockenoberfläche
4.2 Berechnung Auswahl passender Zahnräder
(1) Berechnung der Nockensteigung L: Der Höhenabstand, der dem axialen Anstieg der Nockenoberflächenspirale um 360 Grad entspricht, ist die Nockensteigung L. Gemäß den Abmessungen des Steigungsoberflächenausdehnungsdiagramms in Abbildung 2c beträgt die Die Nockenoberfläche steigt um h=5mm von 0 Grad auf 144,3 Grad und die Nockensteigung L wird auf dieser Grundlage berechnet. Aus 5/L=144.3/360 können wir L=12.474 (mm) erhalten.
(2) Berechnung des Übersetzungsverhältnisses i Die Formel zur Berechnung des Übersetzungsverhältnisses [2] lautet
i＝40t/L (1)
In der Formel ist i das Übersetzungsverhältnis; 40 ist die feste Nummer des Indexierkopfes; t ist die Schraubensteigung in Längsrichtung der Werkzeugmaschine (mm), und t der Vertikalfräsmaschine X53K beträgt im Allgemeinen 6 mm; L ist die Nockensteigung (mm).
Gemäß Formel (1) ergibt die Berechnung, dass i=40×6/12,474≈19,24.
(3) Die Anzahl der Zahnradzähne wird auf der Grundlage der Anzahl der optionalen Zahnradzähne, die mit dem FW250-Indexierkopf ausgestattet sind, und den Anforderungen an das Übersetzungsverhältnis berechnet. Gemäß den herkömmlichen 2 Sätzen (ein Satz Haupt- und Abtriebsräder bezogen auf Direktgetriebe) 4 Gangkonfigurationen. Die Anforderung an das Übersetzungsverhältnis 19,24 kann nicht erfüllt werden. Je nach Einbauraum und Halterungsbedingungen werden 3 Gruppen mit je 6 Gängen ausgewählt und konfiguriert. Die Berechnungsformel für das Übersetzungsverhältnis [3] lautet
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
In der Formel ist I das Übersetzungsverhältnis; z1, z3 und z5 sind jeweils die Zähne jedes aktiven Hängezahnrads, und die Auswahl aus den Standardzahnrädern des Indexierungskopfes hat Vorrang. z2, z4 und z6 sind jeweils die Anzahl der Zähne jedes angetriebenen hängenden Zahnrads, und die Auswahl hat Vorrang. Der Indexierungskopf ist standardmäßig mit der Anzahl der wählbaren Zahnradzähne ausgestattet.
Nach Formel (2) kann ein Getriebe mit 3 Gruppen zu je 6 Zähnen erhalten werden
Das Verhältnis I=90×80×70/(35×30×25)=19.2 liegt nahe am Übersetzungsverhältnis i (19,24), berechnet aus der Nockensteigung.
4.3 Fehlerüberprüfung
Das Übersetzungsverhältnis I{{0}}.2 wird basierend auf der Auswahl der Zähnezahlbedingungen ausgelegt. Die angenommene Steigung L=40×6/19.2=12.5 (mm) wird mit Gleichung (1) berechnet. Dann wird entsprechend dem Teilnocken-Führungsflächenwinkel von 144,3 Grad umgekehrt angenommen, dass die Höhe h=144,3×12,5/360=5,01 (mm) in Richtung der berechneten Nocken-Führungsfläche und die Der Fehler von 5 mm gegenüber der in der Zeichnung erforderlichen Größe beträgt 0,01 mm, was den zulässigen Anforderungen der Teilegrößentoleranz entspricht.
4.4 Praktische Anwendung
Wenn das Plannockenfräsen des Kolbens am Indexierungskopf festgeklemmt ist, klemmt der Indexierungskopf die Prozessspindel mit einem selbstzentrierenden Spannfutter und stellt den Konzentrizitätsfehler der Spindelrotation auf weniger als oder gleich 0,01 mm ein. Positionieren Sie den Kolben mit dem Kolbeninnenloch und der Prozessspindel und verwenden Sie Zugstangenschrauben und Druckplattenscheiben, um den Kolben im Gewindeloch am Ende des Prozessdorns festzuklemmen und festzuziehen, und verwenden Sie eine Messuhr, um die Drehung zu überprüfen Unrundheit des Kolbens. Das Kolbennockenoberflächenfräsgetriebe ist in Abbildung 4 dargestellt. Die Hauptantriebszahnräder Z1 und Z2 sind am Längsschraubenende der Werkzeugmaschine an der festen Halterung installiert. Z2 ist das angetriebene Zahnrad von Z1. Z3 und Z2 sind koaxiale Synchrongetriebe. Z3 treibt Z4 und Z2 an. Z5 und Z4 sind koaxiale Synchrongetriebe. Z5 treibt das Z6-Zahnrad an, das an der Rückseite des Indexierkopfes aufgehängt ist (das heißt, es treibt die hängende Radwelle des Indexierkopfes an), das letztendlich die Führung für die Drehbewegung der vom Indexierkopf gehaltenen Teile und den Längsvorschub bildet Bewegung der Werkzeugmaschine. Die Beziehung zwischen dem Hubverhältnis besteht darin, dass die Längsbewegungsstrecke der Werkzeugmaschine 12,5 mm beträgt und sich der Kolben synchron um 360 Grad dreht. Die Längsbewegungsstrecke der Werkzeugmaschine beträgt 5,01 mm und der Kolben dreht sich synchron um 144,3 Grad.
Das Fräswerkzeug ist ein φ20mm-Hochgeschwindigkeitsstahl-Schaftfräser. Die Schnittparameter sind Schnittgeschwindigkeit vc=23,55 m/min, Spindeldrehzahl n=375U/min und Vorschub f=0,1mm/U. Richten Sie die Achsenlinie des Schaftfräsers so aus, dass sie mit der Mittellinie des Kolbens übereinstimmt. Stellen Sie die Seitenkante des Schaftfräsers so ein, dass sie sich am unteren Ende der Nockenführungsfläche (-5mm) befindet, und drehen Sie die Längsvorschubstange der Werkzeugmaschine nach rechts, d. Die Linearachse und die Rundachse des Fräsens werden gleichzeitig bearbeitet. Der Prozess ist in die Bereiche Grobbearbeitung, Vorschlichten und Schlichten unterteilt. Der Startpunkt des Schaftfräsers liegt bei 0 Grad in der radialen Richtung der Führungsfläche, und die axiale Position der Führungsfläche ist auf -3,5 mm geplant (wobei ein Spielraum von 1,5 mm verbleibt). ), -4,8 mm (lassen Sie einen Rand von 0,2 mm) und -5mm, insgesamt 3 Schritte der Fräsbearbeitung. Nach Abschluss des Fräsvorgangs jedes Arbeitsschritts wird der Fräser axial in eine sichere Position zurückgezogen und der Längsvorschub der Werkzeugmaschine in die Ausgangsposition des vorherigen Arbeitsschritts zurückgefahren. Unter Berücksichtigung des Rückwärtsfehlers des Getriebespiels überschreitet jede Rückwärtsfahrt die Ausgangsposition. Kehren Sie nach etwa einer Umdrehung der Ausgangsposition in Vorwärtsrichtung in die Ausgangsposition zurück und ziehen Sie den Kipphebelstift des Indexierkopfes heraus (die Drehbewegung des Indexierkopfes löst sich von den Zwängen des passenden Zahnrads, d. h. er bricht ab). vom Längsvorschub des Werkzeugmaschinentisches. Gestängebeschränkung), nachdem die Werkzeugmaschine in Längsrichtung von Hand angekurbelt wurde, um den entsprechenden Schnittbetrag vorzuschieben, wird das Bolzengestänge-Beschränkungsgetriebe eingesetzt. Nachdem das Werkzeug auf die entsprechende Position abgesenkt wurde, wird der Verbindungsbearbeitungsprozess des vorherigen Schritts wiederholt, bis die Nockenführungsoberfläche auf die fertige Größe bearbeitet ist.
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Abschluss
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Die Bearbeitungsanwendung einer gewöhnlichen vertikalen Hubtischfräsmaschine und eines Indexierkopfes, der mit einer hängenden Zahnradfräskolben-Nockenoberfläche ausgestattet ist, hat das Bearbeitungsproblem des patentierten Hauptmotors von MAN ES wie 420 mm, 460 mm und andere Schiffsdiesel mit niedrigem Drehzahl- und Hochleistungsdiesel mit Bohrungsdurchmesser erfolgreich gelöst Motor-Auslassventil-Zylinder-Kolben-Ebenenocken, wobei die Verarbeitungsmöglichkeiten vorhandener gewöhnlicher Werkzeugmaschinen in der Werkstatt voll ausgenutzt werden, die Kosten für Produktionsausrüstung gesenkt, die Flexibilität der Produktionsorganisation der Werkstatt erhöht und eine gute Produktqualität und hohe Produktionseffizienz erreicht werden. beim Einsatz gewöhnlicher Fräsmaschinen für ähnliche Teile. Es bietet eine Referenz für die schnelle Bearbeitung mit hängenden Zahnrädern.
