กระบวนการตัดเฉือนแบบลีนสำหรับชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำสูง-จากเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ

เหล็กความแข็งแรงสูง 35CD4-ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำของการบินและอวกาศเนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม แต่ก็มีปัญหาทางเทคนิค เช่น ความแข็งสูง ความยากในการตัดสูง การเสียรูปง่ายของชิ้นส่วนที่มีผนังบาง- และข้อกำหนดด้านความทนทานที่เข้มงวด เพื่อตอบสนองต่อปัญหาทางเทคนิคเหล่านี้ จึงได้มีการกำหนดรูปแบบการตัดเฉือนแบบบางซึ่งครอบคลุมกระบวนการต่างๆ โดยการผสานคุณลักษณะของวัสดุเข้ากับขนาดที่แม่นยำและข้อกำหนดกระบวนการพิเศษของชิ้นส่วน ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์และเครื่องมือของข้อต่อหลัก เช่น การกลึงภายนอก การคว้านภายใน การตัดเฉือนรูเฉียงและรูแบริ่งในกระบวนการตัดเฉือน และการปรับลำดับของการขัดผิวและการลับคมของช็อต ปัญหาต่างๆ เช่น การเสียรูปของการตัดเฉือนและการเบี่ยงเบนมิติได้รับการแก้ไข ในที่สุด ก็สามารถผลิตชิ้นส่วนจำนวนมากได้อย่างมีเสถียรภาพ และกระบวนการที่เกี่ยวข้องสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำซึ่งเป็นวัสดุที่-ตัด-ยากได้

ส่วนที่ 1

การแนะนำ

ความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์การบินและอวกาศนั้นขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการตัดเฉือนและความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบหลักเป็นอย่างมาก[1] เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง- 35CD4 ได้กลายเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำในการบินและอวกาศ เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะที่ยอดเยี่ยม เช่น มีความแข็งแรงสูงและมีความสามารถในการชุบแข็งสูง อย่างไรก็ตาม แรงตัดสูงและแนวโน้มในการชุบแข็งงานอย่างมีนัยสำคัญของวัสดุนี้ รวมกับรูปร่างที่ผิดปกติและเปลี่ยนรูปได้ง่าย และพิกัดความเผื่อมิติที่แม่นยำของชิ้นส่วนทรงกระบอกที่เข้มงวด ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อกระบวนการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม

เพื่อเอาชนะความท้าทายในการผลิตนี้ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติของวัสดุของ 35CD4 และข้อกำหนดกระบวนการของชิ้นส่วนทรงกระบอก และดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการตัดเฉือนแบบ Lean มาตรการต่างๆ รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบกระบวนการ การปรับปรุงการเลือกเครื่องมือ และการปรับพารามิเตอร์การตัดเฉือน ปัญหาสำคัญ เช่น การเสียรูปของการตัดเฉือนและการเบี่ยงเบนมิติได้รับการแก้ไขอย่างเป็นระบบ ส่งผลให้โซลูชันการผลิตจำนวนมากมีความเสถียรและเชื่อถือได้

บทความนี้จะทบทวนแนวคิดการวิจัยและการพัฒนาและกระบวนการตรวจสอบของเทคโนโลยีนี้อย่างเป็นระบบ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำในการบินและอวกาศที่คล้ายกัน

ส่วนที่ 2

ลักษณะกระบวนการของชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำด้านการบินและอวกาศ

ชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำด้านการบินและอวกาศที่ผลิตโดยบริษัทของเราทำจาก 35CD4 และรูปร่างของมันแสดงในรูปที่ 1 ส่วนนี้เป็นส่วนที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ โครงสร้างพิเศษมีแนวโน้มที่จะเสียรูป และความหนาของผนังค่อนข้างบาง จำเป็นต้องมีความคลาดเคลื่อนสำหรับรูด้านในและวงกลมด้านนอกอย่างเคร่งครัด รูแบริ่งที่ตัวดึงเป็นรูที่แม่นยำ และชิ้นส่วนมีรูเฉียงอยู่ด้านใน ทำให้การควบคุมความคลาดเคลื่อนมิติที่เกี่ยวข้องทำได้ยาก ลักษณะทางเทคโนโลยีของชิ้นส่วนทรงกระบอกนี้สะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้

รูปที่ 1 รูปร่างภายนอกของชิ้นส่วนทรงกระบอก

2.1 ลักษณะของวัสดุ

(1) ลักษณะโลหะ
เหล็กกล้าโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-35CD4 เป็นเหล็กกล้าโมลิบดีนัม-คาร์บอนนิกเกิล-โครเมียม-ขนาดกลางที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ องค์ประกอบทางเคมีแสดงอยู่ในตารางที่ 1 เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอื่น เหล็กนี้มีข้อดีเฉพาะในด้านคุณสมบัติทางเคมี กายภาพ และทางกล

ตารางที่ 1. องค์ประกอบโลหะผสมและพารามิเตอร์ของ 35CD4 (องค์ประกอบทางเคมี)

(2) ลักษณะวัสดุของ 35CD4
ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ประเด็นต่อไปนี้:
1 มีความแข็งแรงสูง เนื่องจากเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ-โลหะผสมต่ำ จึงมีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าที่ไม่ใช่โลหะผสม ดังนั้นจึงเรียกว่า "เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ-ความแข็งแรงสูง-"
2. ให้ผลผลิตสูง จุดครากของมันสูงกว่าเหล็กกล้าที่ไม่ใช่โลหะผสม- ภายใต้ภาระเดียวกัน น้ำหนักของชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุนี้สามารถลดลงได้ 20% ถึง 30%
3 ความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี สัดส่วนขององค์ประกอบโลหะผสมค่อนข้างต่ำ ทำให้วัสดุมีทั้งความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี ④ มีความแข็งสูง องค์ประกอบของโลหะผสมประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น นิกเกิล โครเมียม และโมลิบดีนัม ซึ่งสามารถรักษาออสเทนไนต์ที่เย็นยิ่งยวดของเหล็กให้มีความเสถียรสูง โครงสร้างมาร์เทนไซต์และเบนไนต์สามารถหาได้โดยการดับด้วยอากาศ

(3) ลักษณะการประมวลผลวัสดุ โดยทั่วไปวัสดุนี้มีสถานะการรักษาความร้อนสองสถานะ: การทำให้เป็นมาตรฐาน + การแบ่งเบาบรรเทา และ การชุบแข็ง + การแบ่งเบาบรรเทา ความแข็งที่สอดคล้องกับสถานะทั้งสองนี้แสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 ความแข็งของวัสดุ

ดังที่เห็นได้จากตารางที่ 2 ความแข็งและความต้านทานแรงดึงของวัสดุนี้ทั้งคู่อยู่ในระดับสูง นอกจากนี้ยังอุดมไปด้วยองค์ประกอบเช่นโครเมียมและแมงกานีส ปัจจัยเหล่านี้รวมกันทำให้การประมวลผลยาก และเป็นเรื่องปกติที่-ในการตัดเฉือน-วัสดุจะยาก ความยากในการประมวลผลเฉพาะมีดังนี้:

1) แรงตัดสูง วัสดุนี้มีความแข็งและความแข็งแรงสูง มีความหนาแน่นของอะตอมและแรงยึดเกาะสูง มีความเหนียวแตกหักดีเยี่ยมและ-มีความเป็นพลาสติกในระยะยาว ในระหว่างกระบวนการตัด ไม่เพียงแต่แรงตัดจะมีขนาดใหญ่เท่านั้น แต่แรงตัดยังมีความผันผวนอย่างมากอีกด้วย [2]

2) อุณหภูมิการตัดสูง การเสียรูปของการตัดใช้พลังงานมากและทำให้เกิดความร้อนมาก ความร้อนในการตัดจำนวนมากจะกระจุกตัวอยู่ในบริเวณการตัด ซึ่งทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-

3) มีแนวโน้มสูงในการชุบแข็งงาน วัสดุนี้มีความเหนียวและความเหนียวที่ดี โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การเสริมกำลังสูง ภายใต้ผลกระทบร่วมกันของแรงตัดและความร้อนในการตัด วัสดุจะเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกอย่างรุนแรง ส่งผลให้ชิ้นงานแข็งตัว ในขณะเดียวกัน ความร้อนจากการตัดทำให้วัสดุดูดซับอะตอมของไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนจากตัวกลางที่อยู่รอบๆ ทำให้เกิดเป็นชั้นผิวที่แข็งและเปราะ ซึ่งเพิ่มความยากในการตัดมากยิ่งขึ้น

4) การสึกหรอของเครื่องมืออย่างรุนแรง แรงตัดและอุณหภูมิที่สูงในระหว่างการตัดจะทำให้แรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือและเศษรุนแรงขึ้น และวัสดุเครื่องมือมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาโต้ตอบกับวัสดุชิ้นงานได้ง่าย เมื่อรวมกับการมีอนุภาคแข็งในวัสดุและการชุบแข็งในงานที่รุนแรง เครื่องมือนี้มีความไวสูงต่อการสึกหรอแบบยึดติด การสึกหรอแบบแพร่กระจาย การสึกหรอแบบเสียดสี การสึกหรอขอบเขต และการสึกหรอแบบร่องในระหว่างการตัด ซึ่งท้ายที่สุดจะสูญเสียความสามารถในการตัด

5) การจัดการเศษที่ยากลำบาก ความแข็งแรง ความเป็นพลาสติก และความเหนียวสูงของวัสดุส่งผลให้เศษ-มีลักษณะคล้ายริบบิ้นพันกันระหว่างการตัด ก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย ขัดขวางกระบวนการตัด และทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวชิ้นส่วน ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความหยาบของพื้นผิว

6) การเปลี่ยนรูปการตัดขนาดใหญ่ อุณหภูมิในการตัดสูงและความเป็นพลาสติกของวัสดุสูงในระหว่างการตัดเฉือนทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนได้ง่าย ทำให้ยากต่อการรับประกันขนาดและรูปร่างที่แม่นยำ

(4) แผนการประมวลผลวัสดุ เพื่อให้แน่ใจว่าวัตถุดิบสามารถทำการชุบแข็งและอบคืนสภาพได้อย่างสมบูรณ์ การตีขึ้นรูปช่องว่างจะต้องได้รับการกลึงหยาบ-ก่อนการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาของผนังแต่ละหน้าตัด-<30mm. Simultaneously, a datum is machined on the rough-machined blank to facilitate the connection between rough and finish machining processes. The blank and the rough-machined shape of the part are shown in Figures 2 and 3, respectively.

รูปที่ 2: ว่างเปล่า

รูปที่ 3: รูปร่างที่หยาบ-ด้วยเครื่องจักร

2.2 คุณลักษณะของกระบวนการ ส่วนนี้มีข้อกำหนดด้านมิติที่มีความแม่นยำสูง-หลายประการ การไหลของกระบวนการที่มั่นคงและเชื่อถือได้ต้องได้รับการออกแบบโดยการพิจารณาพารามิเตอร์มิติที่แม่นยำทั้งหมดอย่างครอบคลุมเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ขนาดความแม่นยำหลักของชิ้นส่วนจะแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4: ขนาดความแม่นยำหลักของชิ้นส่วน

(1) เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีความแม่นยำ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีความแม่นยำที่พอร์ตคือมม. โดยมีความกว้างของโซนความคลาดเคลื่อนเพียง 0.022 มม. ขนาดรูด้านในคือ φ83.37มม. ซึ่งสอดคล้องกับความหนาของผนัง 2.81มม. ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนมิตินี้เข้มงวด ผนังชิ้นส่วนบาง และความยากลำบากในการตัดเฉือนสูงมาก (2) รูด้านในที่มีความแม่นยำ: รูด้านในที่มีความแม่นยำมีเส้นผ่านศูนย์กลาง φ มม. และค่าเผื่อ 0.04 มม. ข้อกำหนดด้านโคแอกเชียลของรูในนี้สัมพันธ์กับวงกลมด้านนอกคือ φ0.04 มม. ข้อกำหนดความเป็นทรงกระบอกคือ φ0.02 มม. และความลึกของรูคือ 287.5 มม.

(3) รูเอียงแบบขยาย: ดังแสดงในรูปที่ 5 รูเอียงซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งหูของชิ้นส่วนมีเส้นผ่านศูนย์กลางมม. และมีมุม 45 องศากับแกนของชิ้นส่วน เมื่อทำการกลึงรูนี้ สปินเดิลของเครื่องมือกลจะต้องปรับมุม 45 องศากับชิ้นส่วน เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างเครื่องมือกับฟิกซ์เจอร์ เครื่องมือตัดเฉือนจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างยื่นยาว ซึ่งเป็นความท้าทายสำคัญในการตัดเฉือนชิ้นส่วนนี้

รูปที่ 5: รูเอียงแบบขยายและรูแบริ่ง

(4) รูแบริ่ง: ดังแสดงในรูปที่ 5 รูแบริ่งที่หูมีเส้นผ่านศูนย์กลางมม. สามารถเจาะรูนี้ได้จากส่วนหน้าด้านซ้ายของชิ้นส่วนเท่านั้น ระยะยื่นของเครื่องมือมีขนาดใหญ่ และข้อกำหนดพิกัดความเผื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเข้มงวด ทำให้ยากต่อการรับประกันความแม่นยำของขนาด. 2.3 กระบวนการพิเศษ
นอกเหนือจากข้อกำหนดในการประมวลผลข้างต้นแล้ว ส่วนนี้ยังต้องมีขั้นตอนการประมวลผลพิเศษหลายประการ ดังนี้

1) การขัดแบบยิง พื้นที่การขัดผิวด้วยการยิงคือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นส่วน แต่ต้องหลีกเลี่ยงส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง φมม. ห้ามทำการปอกเปลือกรูด้านในโดยเด็ดขาด

2) ชุบโครเมียม พื้นที่ชุบโครเมียมคือรูด้านในที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง φmm ต้องควบคุมความหนาของชั้นโครเมียมระหว่าง 20 ถึง 25 μm

3) การชุบแคดเมียม พื้นที่ชุบแคดเมียมเป็นทุกพื้นผิว ยกเว้นพื้นที่ชุบโครเมียม

4) จิตรกรรม พื้นที่พ่นสีคือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นส่วน แต่ต้องหลีกเลี่ยงส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง φมม.

ส่วนที่ 3

การออกแบบกระบวนการตัดเฉือนกระบอกสูบด้วยความแม่นยำของเครื่องบิน

จากการวิเคราะห์คุณสมบัติของวัสดุ ขนาดความแม่นยำ และกระบวนการพิเศษของชิ้นส่วนทรงกระบอกนี้ แผนกระบวนการจะแสดงในตารางที่ 3

ตารางที่ 3 แผนกระบวนการ

ตอนที่ 4

การตรวจสอบกระบวนการตัดเฉือนกระบอกสูบด้วยความแม่นยำของเครื่องบิน

4.1 การตกแต่งเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของใบหู

วัสดุ 35CD4 มีการยึดเกาะสูง ทำให้เศษหักได้ยากระหว่างการตัดเฉือน เมื่อใช้พารามิเตอร์การตัดเฉือนที่ต่ำกว่า รอยตัดลึกจะปรากฏที่ส่วนปลายของชิ้นส่วน ส่งผลให้วัสดุพื้นผิวมีลักษณะฉีกขาด เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์การกลึงภายนอก พารามิเตอร์การปรับให้เหมาะสมเฉพาะเจาะจงแสดงอยู่ในตารางที่ 4 ด้วยการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม เครื่องหมายตัดที่ส่วนปลายของชิ้นส่วนจะถูกกำจัดออก ผิวส่วนปลายที่กลึงจะเรียบ และคุณภาพการตัดเฉือนยังคงสม่ำเสมอตั้งแต่กึ่งกลางไปจนถึงขอบ สถานะใบหน้าด้านท้ายที่ได้รับการปรับปรุงจะแสดงในรูปที่ 6

ตารางที่ 4 การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การกลึงหน้าด้านท้าย

รูปที่ 6 สถานะของชิ้นส่วนหลังการกลึงปาดหน้าสุดท้าย

4.2 การกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีความแม่นยำ

การกลึง CNC ครั้งที่ 14 ถือเป็นกระบวนการสำคัญในการตัดเฉือนชิ้นส่วนนี้ การดำเนินการนี้ใช้หัวจับตั้งศูนย์กลางในตัว-และที่วางตรงกลางเพื่อรองรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ข้อกำหนดการตัดเฉือนเฉพาะแสดงในรูปที่ 7 ค่าเผื่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่มีความแม่นยำของชิ้นส่วนคือ 0.024 มม. และการตัดเฉือนจะต้องดำเนินการในสามขั้นตอน พารามิเตอร์การตัดเฉือนเฉพาะจะแสดงอยู่ในตารางที่ 5 เนื่องจากวัสดุมีความหนืดสูง จึงจำเป็นต้องใช้เม็ดมีดกลึงภายนอกที่มีความคม รัศมีปลายเม็ดมีดที่ต้องการคือ R0.2 มม. หากรัศมีปลายเม็ดมีดใหญ่เกินไป จะไม่สามารถรับประกันข้อกำหนดด้านความหยาบผิวของชิ้นส่วนได้

รูปที่ 7 ข้อกำหนดสำหรับกระบวนการกลึง CNC ตารางที่ 5 การปรับพารามิเตอร์การกลึงภายนอกให้เหมาะสม หลังจากเสร็จสิ้น เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นส่วนจะอยู่ที่ 88.85~88.89 มม. ซึ่งเกินข้อกำหนดของการวาด ก่อนที่จะค้นหาสาเหตุที่แท้จริง วิธีเดียวที่จะปรับขนาดได้คือเว้นระยะขอบไว้ที่เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกแล้วจึงขัดด้วยมือ หลังการวิเคราะห์ ความกลมของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ส่วนที่เหลือตรงกลางรองรับระหว่างการจับยึดจะมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการหมุนหนีศูนย์ของชิ้นส่วน [3] ภายใต้ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนความคลาดเคลื่อนความแม่นยำสูง ผลกระทบนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษ มีการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของการหนีบของ-ของ-พิกัดความเผื่อออก และการเปลี่ยนแปลงความกลมคือ 0.020~0.035 มม. ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วสอดคล้องกับความผันผวนของค่าเผื่อออก-ของ-เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นส่วน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องปรับให้เหมาะสมและแก้ไขข้อกำหนดทางเทคนิคของกระบวนการอ้างอิง ในกระบวนการกลึงภายนอกของกระบวนการที่ 11 จำเป็นต้องมีการควบคุมความกลมของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกอย่างชัดเจนภายใน 0.01 มม. ข้อกำหนดการปรับปรุงเฉพาะจะแสดงอยู่ในรูปที่ 8 หลังจากเพิ่มข้อกำหนดการควบคุมความกลมให้กับกระบวนการที่ 11 แล้ว ความเสถียรของมิติของการกลึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกในกระบวนการที่ 14 ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ช่วงการผันผวนของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกลดลงเหลือ 88.865–88.875 มม. และสามารถควบคุมการเสียรูปได้ภายใน 0.01 มม. ผู้ปฏิบัติงานไม่จำเป็นต้องทำการปรับเปลี่ยนเฉพาะจุดเพื่อให้แน่ใจว่าพิกัดความเผื่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกตรงตามข้อกำหนด การทดสอบความเสถียรยืนยันว่าปลายเครื่องมือตัดเพียงอันเดียวสามารถตัดเฉือนสี่ส่วนได้อย่างเสถียร อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถรับประกันความแม่นยำของมิติได้หลังจากการสึกหรอของเครื่องมือ

รูปที่ 8: ข้อกำหนดการปรับปรุงสำหรับกระบวนการพื้นฐาน

4.3 การปรับปรุงพื้นผิวด้านล่างของรูด้านในแบบ Lean

ในระหว่างกระบวนการกลึง CNC ในกระบวนการที่ 14 ข้อบกพร่องในการตัดเฉือนปรากฏขึ้นที่ด้านล่างของชิ้นส่วน โดยปรากฏเป็นบอสที่เหลือซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. และความสูง 0.3 มม. ดังแสดงในรูปที่ 9 แผนการตัดเฉือนเบื้องต้นคือการใช้ดอกเอ็นมิลล์แบน-เพื่อขจัดส่วนที่เกินด้านล่างออก จากนั้นใช้เครื่องมือคว้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่-เพื่อเจาะรู และสุดท้ายจัดแนวพื้นผิวด้านล่าง เมื่อนำค่าเผื่อด้านล่างออกโดยใช้หัวกัด จะต้องควบคุมระยะเบี่ยงเบนของเครื่องมือภายใน 0.01 มม. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมุมเอียงเล็กๆ ที่ด้านล่างของดอกเอ็นมิลล์- ส่วนล่างของชิ้นส่วนจึงไม่สามารถตัดเฉือนให้อยู่ในสถานะแบนได้ ดอกเอ็นมิลแบบแบน-แสดงในรูปที่ 10

รูปที่ 9: ข้อบกพร่องด้านล่าง

รูปที่ 10: ดอกเอ็นมิลแบบเรียบ-

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ รูปแบบการตัดเฉือนได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมโดยแทนที่ด้านล่างด้วยหัวกัดคว้านเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก- ดังแสดงในรูปที่ 11 การทดสอบการตัดเฉือนพิสูจน์ให้เห็นว่าการใช้หัวกัดคว้านเพื่อเจาะด้านล่างช่วยกำจัดข้อบกพร่องของบอสได้อย่างสมบูรณ์

รูปที่ 11: เพิ่มหัวกัดคว้าน

4.4 การเพิ่มประสิทธิภาพการกลึงรูภายใน

ในระหว่างการกลึง CNC ครั้งที่ 14 การคว้านรูภายในจะเว้นระยะเผื่อ 0.05 มม. ที่ด้านหนึ่งไว้สำหรับการลับคมในภายหลัง อย่างไรก็ตาม หลังจากการคว้าน ข้อบกพร่องด้านคุณภาพต่างๆ ก็ปรากฏขึ้นในรูภายใน ประเภทข้อบกพร่องและสัดส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 6 ข้อบกพร่องเหล่านี้ก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญต่อกระบวนการขัดผิวในภายหลัง

ตารางที่ 6 ประเภทข้อบกพร่องและเปอร์เซ็นต์

การวิเคราะห์เผยให้เห็นสาเหตุหลักสามประการของข้อบกพร่องข้างต้น ประการแรก เส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือคว้านในมีขนาดเล็กเกินไป ส่งผลให้เครื่องมือมีความแข็งแกร่งไม่เพียงพอและขนาดรูไม่มั่นคงหลังจากการคว้าน ประการที่สอง วัสดุมีความหนืดสูง ส่งผลให้การตัดไม่เสถียรและการแตกหักของเศษไม่ดีเมื่อใช้พารามิเตอร์การเก็บผิวสำเร็จแบบดั้งเดิม โดยมีเศษหมุนวนไปรอบๆ และทำให้เกิดรอยขีดข่วนที่ผนังรู ประการที่สาม ความเร็วในการตัดต่ำเกินไป ไม่สามารถตอบสนองความแม่นยำของมิติและความหยาบของพื้นผิวของชิ้นส่วนได้

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จึงมีการนำมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพต่อไปนี้มาใช้ ขั้นแรก เปลี่ยนเครื่องมือคว้านภายในด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งของเครื่องมือ เครื่องมือคว้านที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพจะแสดงไว้ในรูปที่ 12 ประการที่สอง เพิ่มความเร็วตัดเพื่อเพิ่มระยะกินลึกในการเก็บผิวละเอียด ประการที่สาม เพิ่มประสิทธิภาพระบบระบายความร้อนภายในเพื่อให้น้ำมันตัดทำงานกับปลายเครื่องมือคว้านโดยตรง การเปรียบเทียบการปรับให้เหมาะสมของเครื่องมือแสดงไว้ในตารางที่ 7

รูปที่ 12 เครื่องมือคว้านที่ปรับให้เหมาะสม

ตารางที่ 7 การเปรียบเทียบการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องมือ

4.5 การเพิ่มประสิทธิภาพของหลุมเอียงแบบขยาย

ในการดำเนินการครั้งที่ 13 การกัดแนวนอนของรูเอียงที่ขยายออก แผนเริ่มต้นคือ: ใช้คัตเตอร์กัดแบบขยาย φ6 มม. เพื่อขยายรูเป็น φ7.3 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางรูจริงหลังการตัดเฉือนคือ 7.1~7.2 มม. โดยมีความผันผวนของมิติ 0.1 มม. หลังจากปรับโปรแกรมเป็นโม่เป็น φ7.5 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางรูอยู่ที่ 7.35~7.42 มม. และความผันผวนลดลงเหลือ 0.07 มม. ในที่สุด มีการใช้รีมเมอร์ก้านตรงในการเก็บผิวละเอียด เส้นผ่านศูนย์กลางรูอยู่ที่ 7.62~7.69 มม. และขนาดไม่เสถียรอย่างยิ่ง

ในการปรับให้เหมาะสมครั้งแรก รีมเมอร์ถูกแทนที่ด้วยเครื่องมือคว้าน และเส้นผ่านศูนย์กลางของรูหลังการตัดเฉือนอยู่ที่ 7.60~7.72 มม. ซึ่งเกินข้อกำหนดความคลาดเคลื่อน และทำให้ชิ้นส่วนเป็นเศษซาก แผนงานที่ได้รับการปรับปรุงขั้นสุดท้ายคือ: การใช้หัวกัดแปรผันเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 มม.- สำหรับการกัดรูเอียง อัตราการส่งผ่านของชิ้นส่วนที่กลึงถึง 100% เครื่องมือสำหรับการเจาะรูเอียงแบบขยายจะแสดงอยู่ในรูปที่ 13

a) ดอกเอ็นมิลก้านตรง b) ดอกรีมเมอร์ก้านตรง c) หัวกัดคว้าน d) ดอกเอ็นมิลล์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแปรผัน รูปที่ 13 เครื่องมือเจาะรูเฉียงแบบขยาย

4.6 การปรับปรุงการเจาะรูแบริ่ง

ในกระบวนการตัดเฉือนรูแบริ่งครั้งที่ 13 ข้อกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางรูคือ มม. แผนเริ่มต้นคือ: ใช้ดอกเอ็นมิลล์ φ20มม. เพื่อกัดให้ได้ขนาด φ34.4 มม. จากนั้นใช้หัวกัดคว้านเพื่อเจาะให้ได้ขนาดที่เสร็จแล้ว อย่างไรก็ตาม หลังการตัดเฉือน รอยสั่นสะเทือนปรากฏบนผนังรู ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้หลังจากปรับพารามิเตอร์หลายครั้ง เครื่องมือตัดเฉือนแสดงในรูปที่ 14

a) คัตเตอร์คว้าน b) ดอกเอ็นมิลล์ รูปที่ 14 เครื่องมือกลึงรูแบริ่ง

4.7 ผลกระทบของการขัดผิวด้วยการยิงบนชิ้นส่วน

แผนการเจาะรูที่มีความเที่ยงตรงสูงขั้นต้นคือ: การคว้านรูในด้วยความแม่นยำในการกลึง CNC ของรูในโดยเว้นระยะห่าง 0.05 มม. ที่ด้านหนึ่ง ลับคมเพื่อให้แน่ใจว่ามีพิกัดความเผื่อของเส้นผ่านศูนย์กลางรูที่ 0.02 มม. และทรงกระบอกที่ 0.02 มม. และสุดท้ายทำการกัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของชิ้นส่วนในที่สุด อย่างไรก็ตาม การขัดผิวด้วยการยิงทำให้เกิดการเสียรูปของรูด้านในของชิ้นส่วน โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น 0.015–0.025 มม. ที่ตำแหน่งกึ่งกลางแกน ชิ้นส่วนบางส่วนเกินขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนด้านบนและถูกทิ้งเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ลำดับกระบวนการจึงได้รับการปรับเปลี่ยนหลังจากปรึกษาหารือกับลูกค้าแล้ว โดยวางการขัดหลังการขัดแบบช็อต การเสียรูปของรูด้านในหลังจากการขัดผิวด้วยการเจาะอยู่ที่ประมาณ 0.025 มม. ซึ่งถูกคลุมไว้ทั้งหมดด้วยค่าเผื่อด้านเดียว 0.05 มม.- ที่สงวนไว้สำหรับการลับคม หลังจากการปรับ สามารถควบคุมความทนทานต่อเส้นผ่านศูนย์กลางรูด้านในหลังการขัดได้ภายใน 0.010 มม. และความเป็นทรงกระบอกภายใน 0.015 มม. ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการวาด ผลกระทบของการสกัดช็อตบนรูด้านในแสดงไว้ในตารางที่ 8

ตารางที่ 8 ผลกระทบของการขัดผิวด้วยการเจาะในการควบคุมรูภายใน (หน่วย: มม.)

ตอนที่ 5

บทสรุป

ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพและการปรับปรุงแบบลีนหลายรอบในระหว่างขั้นตอนการตรวจสอบการประมวลผล ในที่สุดชิ้นส่วนทรงกระบอกที่มีความแม่นยำด้านการบินและอวกาศนี้ก็ประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมากอย่างมีเสถียรภาพ ประสบการณ์การประมวลผลแบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้ได้กับความยากในการประมวลผลของวัสดุ 35CD4 อีกต่อไป จำเป็นต้องมีมาตรการหลายอย่าง เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกเครื่องมือ และการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การประมวลผล เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อเอาชนะความท้าทายในการประมวลผล [4]. 35เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง CD4- มีประสิทธิภาพเป็นเลิศ แต่ยังนำมาซึ่งความท้าทายในการประมวลผลที่สูงกว่าด้วย ในการผลิตจริง จำเป็นต้องเลือกรุ่นเครื่องมือโดยเฉพาะและกำหนดพารามิเตอร์การประมวลผลที่เหมาะสม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลที่เกิดขึ้นใหม่ ความยากในการประมวลผลของ-วัสดุที่-เครื่องจักรที่ยากดังกล่าวจะค่อยๆ ลดลง และประสบการณ์ในการประมวลผลที่เกี่ยวข้องจะต้องมีการสรุปและสะสมอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ กระบวนการขัดผิวด้วยการยิงยังส่งผลกระทบต่อขนาดความแม่นยำของชิ้นส่วนอย่างถาวร ซึ่งบ่งชี้ว่าการออกแบบกระบวนการเป็นโครงการที่เป็นระบบ การจัดกระบวนการจำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎเกณฑ์เชิงตรรกะและพิจารณาอิทธิพลร่วมกันระหว่างแต่ละกระบวนการอย่างเต็มที่เพื่อกำหนดแผนการประมวลผลทางวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผล [5] และบรรลุการผลิตที่มีประสิทธิภาพในขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์