การตัดเฉือนลูกเบี้ยวลูกสูบแบนบนเครื่องกัดแนวตั้งธรรมดา

ขึ้นอยู่กับการใช้หัวดัชนีอุปกรณ์เสริมเครื่องมือเครื่องจักรและเกียร์แขวนบนเครื่องกัดโต๊ะยกแนวตั้งธรรมดาโดยยกกระบอกสูบของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำกำลังสูงทางทะเลเป็นตัวอย่างพื้นผิวตะกั่วลูกเบี้ยวเครื่องบินลูกสูบคือ แป้ง ภายใต้เงื่อนไขของอุปกรณ์เครื่องมือกลที่มีอยู่ในเวิร์กช็อป ให้วิเคราะห์โครงสร้างโปรไฟล์ลูกเบี้ยวลูกสูบกระบอกสูบและพารามิเตอร์ตะกั่ว รวมสูตรการคำนวณอัตราส่วนเกียร์และฟังก์ชันการใช้งานของหัวจัดทำดัชนี และวิเคราะห์เครื่องมือกล หัวกัด การจัดทำดัชนี หัวและเกียร์ที่เกี่ยวข้อง พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องได้รับการคำนวณและจัดเรียงอย่างระมัดระวัง หลังจากการฝึกปฏิบัติเกี่ยวกับการตัดเฉือนและการทดสอบฟังก์ชันการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนลูกสูบหลังจากติดตั้งในกระบอกสูบอากาศวาล์วไอเสียเครื่องยนต์ดีเซลแล้ว จะสรุปชุดของโซลูชันกระบวนการตัดเฉือนที่มีคุณภาพมีเสถียรภาพและต้นทุนต่ำ

#01

รูปภาพ

คำนำ

รูปภาพ

สำหรับการตัดเฉือนโปรไฟล์ลูกเบี้ยวแบนอย่างแม่นยำ โซลูชันกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดคือการกัดเครื่องมือกล CNC โดยเฉพาะเครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ CNC ที่มีแกนหมุน CNC (แกน A หรือแกน B) ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำสำหรับเรือเดินทะเลกำลังสูงทั้งหมดจัดเป็นชุดเล็กๆ และมีหลายประเภท การลงทุนในอุปกรณ์แมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์ NC มีขนาดค่อนข้างใหญ่ อัตราส่วนอินพุต-เอาท์พุตของเครื่องมือกล NC ใหม่ที่มีฟังก์ชันการตัดเฉือนแบบหลายแกนสำหรับชิ้นส่วนนี้เพียงอย่างเดียวนั้นไม่เหมาะ เครื่องกัดโต๊ะยกแนวตั้งธรรมดาเป็นอุปกรณ์การผลิตมาตรฐานในโรงงานแปรรูปเครื่องจักรกลแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ เป้าหมายการวิจัยกระบวนการของช่างเทคนิคในโรงงานคือการใช้ฟังก์ชันการประมวลผลของอุปกรณ์เครื่องมือกลที่มีอยู่อย่างเต็มที่ และสร้างอินพุตที่มีต้นทุนต่ำและเอาต์พุตที่มีประสิทธิภาพสูง ลูกเบี้ยวระนาบลูกสูบเป็นพื้นผิวตะกั่วของการเคลื่อนที่ของแกนนำและมีความแม่นยำสูง กระบวนการกัดเกี่ยวข้องกับการประมวลผลการเชื่อมโยงซึ่งแกนเชิงเส้นตรงและแกนหมุนอยู่ในสัดส่วนที่แน่นอน การกัดเครื่องมือกลที่ไม่ใช่ CNC เป็นเรื่องยาก ตะกั่วของลูกเบี้ยวเครื่องบินลูกสูบมีขนาดเล็กนั่นคือเพื่อสร้างมุมการหมุนขนาดใหญ่ในระยะทางเชิงเส้นสั้น ๆ จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชั่นของเครื่องกัดแนวตั้งธรรมดาเพื่อพัฒนาแกนเชิงเส้นที่แปลกใหม่และเป็นผู้ใหญ่และ รูปแบบเทคโนโลยีการประมวลผลการเชื่อมโยงแกนหมุน [1] สำรวจเทคโนโลยีการประมวลผลของชิ้นส่วนลูกเบี้ยวเครื่องบินและเทคโนโลยีการใช้งานเกียร์เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของการประมวลผลชิ้นส่วน

#02

รูปภาพ

การใช้เครื่องกัดและหัวทำดัชนีที่มาพร้อมกับเกียร์

รูปภาพ

การใช้งานของเครื่องกัดแนวตั้งธรรมดาและหัวกำหนดดัชนีพร้อมการประมวลผลแบบแขวนจะแสดงในรูปที่ 1 ดังที่แสดงในรูปที่ 1a เครื่องกัดโต๊ะยกแนวตั้งธรรมดา X53K มีระยะพิทช์ของสกรูฟีดตามยาว P=6 มม. หัวกำหนดดัชนีอเนกประสงค์ FW250 มีจำนวนคงที่ 40 และติดตั้งคลังเกียร์มาตรฐานที่มีจำหน่าย ฟันเฟืองเสริม z คือ 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 และ 100[2] เฟืองขับหลักถูกติดตั้งไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของเพลาสกรูตามยาวของเครื่องกัดแนวตั้ง และติดตั้งเฟืองขับเคลื่อนที่ด้านท้ายของหัวจัดทำดัชนี ชุดเกียร์ที่มีอัตราส่วนเกียร์ที่สอดคล้องกันจะถูกแขวนไว้ระหว่างเกียร์ขับเคลื่อนหลักและเกียร์ขับเคลื่อน ชุดเกียร์ถูกปรับให้เข้ากับตาข่ายที่เหมาะสม หลังจากเคลียร์ช่องว่างแล้ว ให้ยึดโดยล็อคขายึดไว้ที่หัวดัชนีและด้านท้าย หลังจากการติดตั้งเสร็จสิ้น สกรูตามยาวของเครื่องกัดแนวตั้งจะขับเคลื่อนโต๊ะทำงานให้ป้อนตามยาว ในเวลาเดียวกัน เฟืองขับหลักที่รวมเข้ากับสกรูตามยาวจะส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนที่สอดคล้องกันไปยังหัวกำหนดดัชนีผ่านชุดเฟืองที่มีอัตราส่วนการส่งผ่านที่สอดคล้องกัน การหมุนของหัวจับดัชนี ชิ้นส่วนจะถูกหมุนตามเพื่อให้เกิดการประมวลผลการเชื่อมโยงแบบซิงโครนัสของแกนเชิงเส้นตรงและแกนหมุน

รูปภาพ
ก) เครื่องกัดแนวตั้ง X53K
รูปภาพ
b) หัวกำหนดดัชนีมีอุปกรณ์แขวนอยู่

รูปภาพ
c) การกัดลูกเบี้ยวระนาบ
รูปที่ 1: แผนผังการใช้งานของเครื่องกัดแนวตั้งธรรมดาและหัวกำหนดดัชนีพร้อมกับการประมวลผลเฟืองแขวน

#03

รูปภาพ

พื้นผิวตะกั่วลูกเบี้ยวแบนส่วนลูกสูบ

รูปภาพ

ลูกสูบกระบอกสูบในช่องอากาศของชุดวาล์วไอเสียเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำกำลังสูงทางทะเลเป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ ลูกสูบจะหมุนขึ้นหรือลงตามแรงกดของกระบอกสูบ พื้นผิวตะกั่วของลูกเบี้ยวที่ปลายลูกสูบจะขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแกนนำที่สัมผัสกับมัน การหมุนของลูกสูบ ความแม่นยำของมุมและระยะการเคลื่อนที่ขึ้นและลงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับฟังก์ชันต่างๆ เช่น เวลาไอเสีย ข้อกำหนดขนาดการประมวลผลสำหรับพื้นผิวตะกั่ว (0 องศา ~144.3 องศา ) ของลูกเบี้ยวแบนลูกสูบดังแสดงในรูปที่ 2 ลูกเบี้ยวแบนอยู่ในรูปแบบของบอสวงแหวนปลายที่มีวงกลมด้านในของ R6{{ 10}}มม. และวงกลมด้านนอก R70 มม. มันหมุนวนขึ้นตามเข็มนาฬิกาจาก 0 องศา (ขยายบนเส้นรอบวง R65 มม. มุมที่เพิ่มขึ้น 1.75 องศา) เมื่อถึง 144.3 องศา มันจะสิ้นสุดที่พื้นผิวลูกเบี้ยวด้านหลังด้วยความสูง 5 มม. , ค่าความหยาบผิวของพื้นผิวลูกเบี้ยว Ra=3.2μm วัสดุของชิ้นส่วนคือ QT400

รูปภาพ
ก) มุมมองด้านบนของลูกสูบ

รูปภาพ
b) มุมมองหน้าตัดของลูกสูบ

รูปภาพ
c) แผนภาพการขยายพื้นผิวตะกั่ว
รูปภาพ
d) การวาดภาพสามมิติของลูกสูบ
รูปที่ 2 ขนาดของพื้นผิวลูกเบี้ยวระนาบลูกสูบของบางรุ่น

#04

รูปภาพ

การตัดเฉือนพื้นผิวตะกั่วลูกเบี้ยว

รูปภาพ

4.1 การเตรียมกระบวนการ

ข้อกำหนดด้านมิติของกระบวนการกลึงก่อนกระบวนการกัดผิวลูกเบี้ยวลูกสูบแสดงในรูปที่ 3 บทความนี้ไม่มีการแนะนำกระบวนการกลึง

รูปภาพ

รูปที่ 3 ข้อกำหนดด้านมิติสำหรับกระบวนการกลึงก่อนกระบวนการกัดผิวลูกเบี้ยวลูกสูบ

4.2 การคำนวณการเลือกเกียร์ที่ตรงกัน

(1) การคำนวณลีดลูกเบี้ยว L: ระยะห่างความสูงที่สอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของแกนของเกลียวพื้นผิวลูกเบี้ยว 360 องศาคือลีดลูกเบี้ยว L ตามขนาดของแผนภาพการขยายพื้นผิวตะกั่วในรูปที่ 2c จะได้ว่า พื้นผิวลูกเบี้ยวเพิ่มขึ้น h=5 มม. จาก 0 องศาเป็น 144.3 องศา และสายลูกเบี้ยว L คำนวณตามสิ่งนี้ จาก 5/L=144.3/360 เราจะได้ L=12.474 (มม.)

(2) การคำนวณอัตราส่วนการส่งผ่าน i สูตรการคำนวณอัตราส่วนการส่งผ่าน [2] คือ

i＝40t/L (1)

ในสูตร i คืออัตราส่วนการส่งผ่าน 40 คือหมายเลขคงที่ของหัวดัชนี t คือระยะห่างของสกรูตามยาวของเครื่องมือกล (มม.) และ t ของเครื่องกัดแนวตั้ง X53K โดยทั่วไปคือ 6 มม. L คือสายลูกเบี้ยว (มม.)

ตามสูตร (1) การคำนวณจะแสดงว่า i=40×6/12.474µ19.24

(3) จำนวนฟันเฟืองคำนวณตามจำนวนฟันเฟืองเสริมที่ติดตั้งหัวกำหนดตำแหน่ง FW250 และข้อกำหนดอัตราส่วนเกียร์ ตามแบบธรรมดา 2 ชุด (ชุดเกียร์หลักและเกียร์ขับเคลื่อนหนึ่งชุดที่เกี่ยวข้องกับระบบส่งกำลังโดยตรง) การกำหนดค่าเกียร์ 4 ชุดไม่สามารถตอบสนองความต้องการของอัตราส่วนเกียร์ 19.24 ได้ ตามพื้นที่การติดตั้งและเงื่อนไขการยึดขายึด มีการเลือกและกำหนดค่า 3 กลุ่มจาก 6 เกียร์ สูตรคำนวณอัตราทดเกียร์ [3] คือ

I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)

ในสูตร I คืออัตราทดเกียร์ z1, z3 และ z5 คือฟันของเฟืองแขวนแบบแอคทีฟแต่ละตัวตามลำดับ และให้ความสำคัญกับการเลือกจากฟันเฟืองมาตรฐานของหัวกำหนดดัชนี z2, z4 และ z6 คือจำนวนฟันของเฟืองแขวนที่ขับเคลื่อนแต่ละตัวตามลำดับ และจะให้ความสำคัญกับการเลือกจาก หัวกำหนดดัชนีมาพร้อมกับจำนวนฟันเฟืองให้เลือกเป็นมาตรฐาน

ตามสูตร (2) สามารถรับการส่งผ่านที่มีการกระจายฟันเฟือง 3 กลุ่ม 6 ซี่

อัตราส่วน I=90×80×70/(35×30×25)=19.2 ซึ่งใกล้เคียงกับอัตราส่วนการส่งผ่าน i (19.24) ซึ่งคำนวณจากสายลูกเบี้ยว

4.3 การตรวจสอบข้อผิดพลาด

อัตราส่วนการส่งกำลัง I{{0}}.2 ได้รับการออกแบบตามเงื่อนไขการเลือกหมายเลขฟันเฟือง ลีดที่สมมติขึ้น L=40×6/19.2=12.5 (มม.) คำนวณโดยใช้สมการ (1) จากนั้นตามมุมพื้นผิวตะกั่วของลูกเบี้ยวชิ้นส่วน 144.3 องศา ผกผัน สันนิษฐานว่าความสูง h=144.3×12.5/360=5.01 (มม.) ไปทางพื้นผิวลูกเบี้ยวที่คำนวณได้ และ ข้อผิดพลาด 5 มม. จากขนาดที่ต้องการในรูปวาดคือ 0.01 มม. ซึ่งตรงตามข้อกำหนดที่อนุญาตของความทนทานต่อขนาดชิ้นส่วน

4.4 การนำไปปฏิบัติจริง

เมื่อการกัดลูกเบี้ยวระนาบลูกสูบถูกยึดไว้บนหัวกำหนดดัชนี หัวกำหนดดัชนีจะยึดแกนหมุนของกระบวนการด้วยหัวจับที่ตั้งศูนย์กลางในตัว และปรับข้อผิดพลาดของศูนย์กลางการหมุนของแกนหมุนเป็นน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01 มม. วางตำแหน่งลูกสูบโดยให้รูในลูกสูบและแกนหมุนของกระบวนการ และใช้สลักเกลียวก้านผูกและแหวนรองแผ่นดันเพื่อยึดและขันลูกสูบให้แน่นในรูเกลียวที่ส่วนท้ายของแมนเดรลของกระบวนการ และใช้ตัวบ่งชี้การหมุนเพื่อตรวจสอบการหมุน การวิ่งหนีของลูกสูบ เฟืองกัดผิวลูกเบี้ยวลูกสูบแสดงในรูปที่ 4 เฟืองขับหลัก Z1 และ Z2 ได้รับการติดตั้งไว้ที่ปลายสกรูตามยาวของเครื่องมือกลบนตัวยึดแบบตายตัว Z2 เป็นเกียร์ขับเคลื่อนของ Z1 Z3 และ Z2 เป็นเกียร์ซิงโครนัสแบบโคแอกเซียล Z3 ขับเคลื่อน Z4 และ Z2 Z5 และ Z4 เป็นเกียร์ซิงโครนัสแบบโคแอกเซียล Z5 ขับเคลื่อนเฟือง Z6 ที่แขวนไว้ที่ส่วนท้ายของหัวกำหนดดัชนี (นั่นคือ ขับเคลื่อนเพลาล้อที่แขวนของหัวกำหนดดัชนี) ซึ่งท้ายที่สุดจะเป็นตัวกำหนดทิศทางสำหรับการเคลื่อนที่แบบหมุนของชิ้นส่วนที่ยึดโดยหัวกำหนดดัชนีและฟีดตามยาว การเคลื่อนไหวของเครื่องมือกล ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนระยะชักคือระยะการเคลื่อนที่ตามยาวของเครื่องมือกลคือ 12.5 มม. และลูกสูบหมุน 360 องศาพร้อมกัน ระยะการเคลื่อนที่ตามยาวของเครื่องมือกลคือ 5.01 มม. และลูกสูบหมุนพร้อมกัน 144.3 องศา

เครื่องมือกัดคือดอกเอ็นมิลล์เหล็กกล้าความเร็วสูง φ20 มม. พารามิเตอร์การตัดได้แก่ ความเร็วตัด vc=23.55 ม./นาที ความเร็วสปินเดิล n=375r/นาที และอัตราป้อน f=0.1 มม./รอบ จัดแนวแกนของดอกเอ็นมิลล์ให้ตรงกับเส้นกึ่งกลางของลูกสูบ ใช้ขอบด้านข้างของดอกเอ็นมิลล์ให้อยู่ที่ด้านล่างของพื้นผิวลูกเบี้ยว (-5 มม.) และหมุนแกนป้อนตามยาวของเครื่องมือกลไปทางขวา นั่นคือสตาร์ทลูกเบี้ยวระนาบลูกสูบ แกนเชิงเส้นตรงและแกนหมุนของการกัดได้รับการประมวลผลพร้อมกัน กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นการตัดเฉือนหยาบ การเก็บผิวกึ่งละเอียด และการเก็บผิวละเอียด จุดเริ่มต้นของหัวกัดดอกเอ็นมิลล์คือ 0 องศาในทิศทางแนวรัศมีของพื้นผิวตะกั่ว และตำแหน่งตามแนวแกนของพื้นผิวตะกั่วได้รับการวางแผนไว้ที่ -3.5 มม. (เหลือระยะขอบ 1.5 มม.) ), -4.8 มม. (เว้นระยะขอบไว้ 0.2 มม.) และ -5 มม. รวมเป็น 3 ขั้นตอนของการกัด หลังจากการกัดแต่ละขั้นตอนการทำงานเสร็จสิ้น หัวกัดจะถูกถอยกลับตามแนวแกนไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัย และการป้อนตามยาวของเครื่องมือกลจะกลับกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นของขั้นตอนการทำงานก่อนหน้า เมื่อพิจารณาข้อผิดพลาดย้อนกลับของการกวาดล้างเกียร์ การย้อนกลับแต่ละครั้งจะเกินตำแหน่งเริ่มต้น หลังจากตำแหน่งเริ่มต้นประมาณ 1 รอบ ให้กลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นในทิศทางไปข้างหน้าแล้วดึงหมุดโยกหัวจัดทำดัชนีออกมา (การเคลื่อนที่แบบหมุนของหัวจัดทำดัชนีแยกออกจากข้อ จำกัด ของเกียร์ที่ตรงกันนั่นคือมันแตกออก จากการป้อนตามยาวของตารางเครื่องมือกล ข้อ จำกัด ในการเชื่อมโยง) หลังจากที่เครื่องมือกลถูกหมุนด้วยมือตามยาวเพื่อป้อนจำนวนการตัดที่สอดคล้องกันแล้ว ใส่เฟืองข้อ จำกัด ในการเชื่อมโยงพิน หลังจากที่เครื่องมือถูกลดระดับลงไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมแล้ว กระบวนการประมวลผลการเชื่อมโยงของขั้นตอนก่อนหน้าจะถูกทำซ้ำจนกว่าพื้นผิวตะกั่วของลูกเบี้ยวจะได้รับการประมวลผลตามขนาดที่เสร็จสิ้น

#05

รูปภาพ

บทสรุป

รูปภาพ

การประยุกต์ใช้การประมวลผลของเครื่องกัดโต๊ะยกแนวตั้งธรรมดาและหัวจัดทำดัชนีพร้อมกับพื้นผิวลูกเบี้ยวลูกสูบกัดเกียร์แขวนได้ประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาการประมวลผลของเครื่องยนต์หลักที่จดสิทธิบัตร MAN ES เช่น 420 มม. 460 มม. และดีเซลกำลังสูงความเร็วต่ำทางทะเลเส้นผ่านศูนย์กลางอื่น ๆ ลูกเบี้ยวระนาบลูกสูบกระบอกสูบวาล์วไอเสียของเครื่องยนต์ ใช้ความสามารถในการประมวลผลของเครื่องมือเครื่องจักรธรรมดาที่มีอยู่ในเวิร์กช็อปอย่างเต็มที่ ลดต้นทุนของอุปกรณ์การผลิต เพิ่มความยืดหยุ่นขององค์กรการผลิตของเวิร์กช็อป และบรรลุคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่ดีและประสิทธิภาพผลผลิตสูง ในขณะที่ใช้เครื่องกัดธรรมดาสำหรับชิ้นส่วนที่คล้ายคลึงกัน ให้การอ้างอิงเพื่อการประมวลผลที่รวดเร็วด้วยเฟืองแขวน