Concentrandoci sulla risoluzione del problema della lavorazione ad alta precisione della faccia inferiore del foro di una valvola sigillata in un corpo valvola aeronautico, abbiamo effettuato ricerche indipendenti e adottato un dispositivo motorizzato per la rettifica della faccia finale con pressione regolabile/stabilizzata, coppia di guide di precisione, adattamento sferico e compensazione degli errori di trasmissione e posizionamento. (ZL201820823098.4) La nuova tecnologia di processo ha risolto con successo i problemi tecnici del processo quali planarità, ruvidità superficiale e verticalità in base all'asse del foro guida che richiede un'elevata precisione per la faccia inferiore dei fori profondi e ha ampliato l'alta -faccia inferiore di precisione dei fori profondi. La tecnologia di elaborazione presenta i vantaggi di una forte praticabilità degli impianti e di un'elevata efficienza di elaborazione.
1 Prefazione
Un determinato prodotto della servovalvola è progettato con una struttura speciale. Una parte della valvola è installata in un foro profondo φ15H7 94mm nella parte del corpo della valvola. Il diametro esterno della valvola e il diametro interno del foro della valvola sono collegati da una guarnizione di accoppiamento della valvola scorrevole (vedere Figura 1). Quando le parti della valvola sono costrette a muoversi in posizioni diverse, si realizza la commutazione del circuito dell'olio [1]. Quando normalmente chiuso, il piano inferiore del foro della valvola funge anche da superficie di tenuta. La sua planarità, ruvidità superficiale e perpendicolarità all'asse del foro sono pari a IT7 e superiori. La sua struttura della superficie inferiore e i valori caratteristici sono mostrati nella Figura 2. mostrato.
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a) La posizione dei fori di collegamento B e C della valvola durante l'apertura
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b) Posizione dei fori di collegamento A e B della valvola quando normalmente chiusa
Figura 1 Diagramma schematico della guarnizione di accoppiamento della valvola a cassetto
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Figura 2 Diagramma schematico della faccia inferiore del foro della valvola e della struttura del foro della valvola
Se questo risultato tecnico viene implementato con successo, è necessario sviluppare un dispositivo di rettifica della superficie dell'estremità inferiore del foro profondo con guida di precisione, forza a bassa pressione e controllabilità stabile basato sul principio della rettifica piana per ottenere una lavorazione di precisione della superficie dell'estremità inferiore del foro. A causa del blocco tecnico imposto al nostro paese dalla tecnologia aeronautica straniera, è difficile ottenere la tecnologia di rettifica adeguata. Nella tecnologia esistente, per la rettifica del piano inferiore del foro, viene generalmente utilizzata la tecnologia di rettifica abrasiva magnetica [2], che presenta vantaggi nella lavorazione di finitura di superfici curve complesse. , il valore di rugosità superficiale diminuisce e l'efficienza è maggiore, ma la capacità di modificare o migliorare la precisione geometrica come la planarità del piano terra è scarsa, quindi la versatilità è scarsa. Nella tecnica precedente esiste anche un metodo per rettificare il piano terminale inferiore del foro utilizzando un'asta di molatura con un piano terminale. Ad esempio, il documento di brevetto CN201361804Y descrive un utensile per la rettifica del fondo di fori profondi per un'alesatrice e fresatrice CNC. Tuttavia, questo componente di macinazione non è stato ancora utilizzato. Può tenere conto dei requisiti di perpendicolarità della superficie terminale da rettificare e dell'asse del foro di riferimento. Nel processo operativo vero e proprio, quando si rettifica il piano terminale inferiore di fori con profondità diverse, è necessario estrarre la coppiglia e quindi separare l'asta di molatura dall'asta di trasmissione. Solo allora è possibile sostituire l'asta abrasiva con la lunghezza corrispondente. Allo stesso tempo, la lavorazione di strutture con fori profondi e asolate è scomoda, ha una bassa efficienza nel processo di produzione vero e proprio ed è scomoda da installare [3].
Il componente di macinazione (numero di brevetto ZL201820823098.4) sviluppato in modo indipendente da questo risultato tecnologico non solo può tenere conto dei requisiti di qualità come planarità, rugosità superficiale e perpendicolarità rispetto all'asse del foro di riferimento della superficie dell'estremità inferiore del foro, ma può anche essere utilizzato per la rettifica superficiale di diverse profondità di foro. , può essere fermato direttamente e la corrispondente asta di macinazione può essere rimossa e sostituita. L'operazione è più conveniente e può migliorare ulteriormente l'efficienza di macinazione.
Tutte le tecnologie chiave esistenti sono state risolte e vari indicatori tecnici non solo hanno soddisfatto i requisiti di qualità del design, ma hanno anche raggiunto il livello avanzato nazionale. Questo risultato tecnologico è stato promosso e applicato con successo nella produzione di parti del corpo valvola per servovalvole che supportano una varietà di modelli di aeromobili chiave a livello nazionale, generando notevoli vantaggi economici e contribuendo allo sviluppo dell'industria aeronautica del mio paese.
2 Idee di ricerca
2.1 Analisi delle difficoltà del processo
Per la lavorazione di fori profondi, la lavorazione a fondo piatto è una difficoltà di lavorazione tradizionale. Soprattutto per il foro della valvola in questo progetto, il rapporto tra profondità del foro e diametro del foro supera 6:1, che appartiene alla lavorazione del foro profondo. A causa della scarsa rigidità dell'utensile e delle forti vibrazioni e deflessioni dell'utensile, è difficile per i tradizionali metodi di processo di tornitura e alesatura garantire contemporaneamente la ruvidità superficiale, la planarità e la perpendicolarità al foro di riferimento sul fondo dei fori profondi ad alta precisione. La tecnologia di rettifica e lucidatura esistente non può tenere conto dei tre indicatori chiave di questo progetto, quindi è necessario effettuare ricerche tecniche sulla rettifica della superficie del fondo del foro.
Inoltre, le caratteristiche chiave di questo progetto, la planarità della faccia dell'estremità inferiore del foro {{0}}.01 mm e la perpendicolarità della faccia dell'estremità inferiore del foro e l'asse del foro di corrispondenza della valvola 0,03 mm, può essere rilevato direttamente utilizzando le coordinate tridimensionali, ma il valore di rugosità superficiale della faccia inferiore del foro Ra=0.1μm, a causa del foro è profondo e il misuratore di rugosità superficiale non può eseguire il rilevamento diretto , pertanto è necessario ricercare un metodo di misurazione indiretto affidabile.
2.2 Idea generale
1) Il foro φ15H7 è abbinato al microgioco della valvola, sfruttando appieno la tecnologia di sottolavorazione dell'accoppiamento di precisione per sviluppare un montante di guida di precisione e un'attrezzatura per boccole di guida per soddisfare verticalità di alta precisione e altri requisiti. Quindi, ci basiamo sulla tecnologia esistente, sui principi e sull'esperienza della rettifica piana per sviluppare una forza regolabile. Viene applicata la forza di pressione/stabilizzazione e viene adottato il design del meccanismo come la connessione del giunto sferico e l'errore infinito [4] per ottenere una lavorazione di precisione dell'estremità inferiore faccia del buco.
2) La rettifica è un processo di finitura, adatto alla lavorazione con piccoli sovrametalli di microlavorazione e l'autodanneggiamento degli utensili di rettifica è grave. Per migliorare l'efficienza produttiva è necessario sviluppare un nuovo processo di lavorazione del fondo foro prima della rettifica.
3) In considerazione del difficile problema di misurare il valore di rugosità superficiale Ra=0.1μm sulla superficie inferiore del foro, per risolvere il problema viene adottato il metodo di ispezione del taglio del primo pezzo.
Pertanto, la chiave del successo di questo progetto risiede nello sviluppo di attrezzature per il processo di utensili di rettifica, che devono soddisfare contemporaneamente i requisiti di ruvidità superficiale, planarità e verticalità, e soddisfare i requisiti di efficienza della produzione in loco.
2.3 Soluzioni tecniche
(1) Sviluppo della tavola del dispositivo di molatura: sviluppare in modo indipendente un nuovo tipo di dispositivo di molatura della superficie dell'estremità inferiore del foro motorizzato. Al fine di ottenere un processo di rettifica efficiente e di alta qualità della superficie dell'estremità inferiore del foro e soddisfare i requisiti finali del prodotto, la cosa più importante è la rettifica della superficie dell'estremità inferiore del foro. Il dispositivo di rettifica deve tenere conto della planarità e della rugosità superficiale della faccia inferiore del foro, nonché dei requisiti di verticalità rispetto all'asse del foro di riferimento e utilizzare come guide fori corrispondenti ad alta precisione. Per garantire questo requisito di qualità, il team del progetto ha sviluppato in modo indipendente un dispositivo di macinazione (componente di macinazione ZL201820823098 .4).
Rettificare la pialla sul fondo del foro non significa solo ottenere un valore di rugosità superficiale inferiore, ma, cosa ancora più importante, ottenere una maggiore precisione della pialla [5]. Minore è il valore dell'errore di planarità, meglio è ed è necessario ridurre l'operazione di rettifica (tradizionale). La dipendenza da operatori altamente qualificati durante il processo riduce l'intensità della manodopera e quindi migliora l'efficienza della rettifica.
(2) Struttura del dispositivo di rettifica: il dispositivo di rettifica progettato e prodotto è un dispositivo di rettifica della superficie dell'estremità inferiore del foro motorizzato (vedere Figura 3), che fornisce potenza affidabile con l'aiuto della regolazione continua della velocità e dell'altezza dell'utensile limitata (come la noiatura coordinata macchine e altre attrezzature). Il dispositivo di macinazione è composto da 4 parti: un meccanismo di regolazione/stabilizzazione della tensione, un meccanismo di trasmissione ausiliario con testa a sfera, una coppia di guide e un'asta di macinazione. Meccanismo di regolazione/stabilizzazione della tensione, compressione della molla controllabile per stabilizzare la forza sulla superficie di levigatura. Il meccanismo di trasmissione ausiliario con testa a sfera facilita il funzionamento della frizione. La funzione della testa a sfera è quella di correggere e compensare l'errore di verticalità tra la superficie terminale dell'asta di molatura e l'asse del mandrino quando è installata, garantendo che la superficie terminale di lavoro dell'asta di molatura e la superficie terminale da rettificare siano in forma affidabile. Questa è la chiave. La superficie circonferenziale esterna del perno è progettata per essere più bassa del centro della testa sferica. La coppia di guide è adatta per guidare durante la rettifica del fondo di fori profondi per garantire i requisiti di perpendicolarità tra la superficie terminale da rettificare e il foro di riferimento. Quando si progetta un dispositivo di molatura della superficie dell'estremità inferiore per fori poco profondi, non è necessario progettare una guida e la testa a sfera può essere allineata automaticamente e direttamente in modo che la superficie dell'estremità di lavoro dell'asta di molatura si adatti alla superficie dell'estremità da rettificare. La stessa bacchetta di macinazione richiede un'elevata precisione di produzione. Ad esempio, per raggiungere il livello del micron sono necessarie la planarità della faccia terminale di rettifica e la perpendicolarità della faccia terminale di rettifica rispetto all'asse di riferimento di rotazione. Allo stesso tempo, la dimensione della vena della faccia terminale dell'asta di macinazione influisce sulla qualità e sull'efficienza della macinazione. È anche enorme. L'esperienza di progettazione delle scanalature "a pozzo" (larghezza della scanalatura 0,25 mm, profondità 0,5~1 mm, spaziatura 1 mm e uniformemente distribuita) ottenuta attraverso la verifica sperimentale ha l'effetto di migliorare la qualità e l'efficienza durante la rettifica la faccia inferiore del foro φ15H7 con una profondità di 94 mm. Meglio (vedere Figura 4 e Figura 5).
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Figura 3 Struttura del dispositivo di macinazione
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Figura 4 Venature sulla superficie terminale dell'asta di macinazione
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Figura 5 Risultati del confronto degli effetti di macinazione
Anche i requisiti di produzione per questo dispositivo sono molto elevati. Durante la costruzione del processo, le parti di accoppiamento con uno spazio corrispondente di {{0}}.0da 04 a 0,006 mm devono essere levigate/rettificate per elaborare il foro interno e rettifica senza centri/rettifica cilindrica per elaborare il gioco di precisione cilindrico per soddisfare le funzioni di posizionamento e guida. Per gli assemblaggi con un requisito di gioco corrispondente di 0,03 mm, vengono adottate tecniche di lavorazione come l'alesatura/tornitura per soddisfare i requisiti di assemblaggio (vedere Figura 6).
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Figura 6 Abiti da lavoro reali
I passaggi pratici per l'attrezzatura sono i seguenti.
1) Determinare la quantità di compressione della molla in base alla forza elastica della molla (vedere Figura 7), tracciare una linea di contrassegno sulla superficie esterna dell'asta di guida (un contrassegno rosso sarà sufficiente) e pre-serrare la vite di sollevamento per fissare Esso.
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Figura 7 Quantità di compressione della molla
2) Il mandrino della macchina utensile sostiene il meccanismo di regolazione/stabilizzazione della tensione, come mostrato nella Figura 8.
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Figura 8 Prova degli strumenti
3) Posizionare correttamente la parte o fissarla con un dispositivo in modo che la superficie da rettificare sia in uno stato orizzontale.
4) Regolare la macchina utensile o le sue parti in modo che la superficie sferica concava dell'asta di guida si adatti alla superficie sferica convessa dell'asta di molatura e verificare se l'installazione è a posto allentando la vite del martinetto.
5) Applicare uno spessore uniforme di pasta abrasiva sulla superficie terminale dell'asta abrasiva, posizionare l'asta abrasiva nel foro corrispondente e verificare manualmente che l'installazione sia a posto.
6) Inserire l'asta del perno nel foro corrispondente alla testa sferica dell'asta di molatura, in modo che le lunghezze esposte di entrambe le estremità dell'asta del perno siano approssimativamente uguali e verificare manualmente che la connessione sia affidabile.
7) Impostare i parametri della macchina utensile, avviare la macchina utensile per l'operazione di rettifica e arrestarla dopo la rettifica per una singola durata.
Immettere il ciclo operativo successivo fino a quando la qualità della superficie dell'estremità rettificata non sarà qualificata. Va notato che quando si estrae l'asta di macinazione dopo ogni ciclo di macinazione, è necessario utilizzare carta vetrata ad acqua per pulire le bave circostanti.
Questo dispositivo soddisfa le esigenze produttive di operazioni di macinazione continue e stabili. Non solo consente alla qualità della superficie di levigatura di soddisfare i requisiti di qualità del design, ma migliora anche l'efficienza di rettifica di oltre 5 volte rispetto alla tradizionale rettifica manuale. In particolare, i requisiti di livello di competenza dell'operatore sono notevolmente ridotti e non è necessario designare tecnici installatori e personale con livelli di competenza superiori per operare (è sufficiente essere in grado di utilizzare l'apparecchiatura) riduce notevolmente l'intensità di lavoro degli operatori.
La Figura 9 mostra il test di macinazione e i parametri empirici sono stati ottenuti attraverso più test. Dati sull'esperienza per la superficie di macinazione 1 di φ15 mm: velocità del mandrino 60 giri/min, elasticità della molla 4,6 N·mm, spessore del film di pasta abrasiva del rivestimento W5 circa 0,2 mm, durata di macinazione 15 secondi/ora. Dati sull'esperienza per la superficie di macinazione 2 di φ15 mm: velocità del mandrino 60 giri/min, forza elastica della molla 4,6 N·mm, rivestimento M5, spessore del film di pasta abrasiva di circa 0,4 mm, durata di macinazione 2,5 s/tempo. Va notato che, indipendentemente dal metodo utilizzato, se il timeout è troppo lungo esiste il rischio di graffi. La pasta abrasiva deve essere sostituita in tempo e l'operazione del ciclo deve essere eseguita fino a quando le parti non sono qualificate.
