Centrándonos en resolver el problema del mecanizado de alta precisión de la cara del extremo inferior del orificio de una válvula sellada en un cuerpo de válvula de aviación, llevamos a cabo una investigación independiente y adoptamos un dispositivo de rectificado motorizado de la cara del extremo con presión ajustable/estabilizada y un par de guías de precisión. ajuste esférico y compensación de errores de transmisión y posicionamiento. (ZL201820823098.4) La nueva tecnología de proceso ha resuelto con éxito los problemas técnicos del proceso como la planitud, la rugosidad de la superficie y la verticalidad basadas en el eje del orificio guía que requieren alta precisión para la cara del extremo inferior de los orificios profundos, y ha ampliado la alta - Cara del extremo inferior de precisión de agujeros profundos. La tecnología de procesamiento tiene las ventajas de una gran viabilidad de fijación y una alta eficiencia de procesamiento.
1 Prefacio
Cierto producto de servoválvula está diseñado con una estructura especial. Se instala una pieza de válvula en un orificio de φ15H7 94 mm de profundidad en la pieza del cuerpo de la válvula. El diámetro exterior de la válvula y el diámetro interior del orificio de la válvula están conectados mediante un sello de acoplamiento de válvula deslizante (consulte la Figura 1). Cuando las piezas de la válvula se ven obligadas a moverse en diferentes posiciones, se realiza la conmutación del circuito de aceite [1]. Cuando normalmente está cerrado, el plano inferior del orificio de la válvula es también la superficie de sellado. Su planitud, rugosidad de la superficie y perpendicularidad al eje del orificio son tan altos como IT7 y superiores. Su estructura de superficie inferior y sus valores característicos se muestran en la Figura 2.
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a) La posición de la válvula que conecta los orificios B y C al abrir
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b) Posición de la válvula que conecta los orificios A y B cuando normalmente está cerrada
Figura 1 Diagrama esquemático del sello del acoplamiento de la válvula deslizante
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Figura 2 Diagrama esquemático de la cara del extremo inferior del orificio de la válvula y la estructura del orificio de la válvula
Si este logro técnico se implementa con éxito, se debe desarrollar un dispositivo de rectificado de la superficie del extremo inferior del orificio profundo con guía de precisión, fuerza de presión baja y controlabilidad estable basado en el principio de rectificado plano para lograr un mecanizado de precisión de la superficie del extremo inferior del orificio. Debido al bloqueo técnico impuesto por la tecnología aeronáutica extranjera a nuestro país, es difícil obtener tecnología de molienda relevante. En la tecnología existente, para pulir el plano inferior del orificio, generalmente se utiliza la tecnología de pulido abrasivo magnético [2], que tiene ventajas en el procesamiento de acabado de superficies curvas complejas. , el valor de rugosidad de la superficie disminuye y la eficiencia es mayor, pero la capacidad de cambiar o mejorar la precisión geométrica, como la planitud del plano de tierra, es pobre, por lo que la versatilidad es pobre. En la técnica anterior, también existe un método para rectificar el plano extremo inferior del orificio utilizando una varilla abrasiva con un plano terminal. Por ejemplo, el documento de patente CN201361804Y describe una herramienta de rectificado de fondo de orificio profundo para una máquina fresadora y mandrinadora CNC. Sin embargo, este componente de molienda aún no se ha utilizado. Puede tener en cuenta los requisitos de perpendicularidad de la superficie del extremo a rectificar y el eje del orificio de referencia. En el proceso de operación real, al pulir el plano del extremo inferior de orificios con diferentes profundidades, es necesario sacar la chaveta y luego separar la varilla de esmerilado de la varilla de transmisión. Sólo entonces se podrá sustituir la varilla abrasiva por la longitud correspondiente. Al mismo tiempo, el procesamiento de estructuras ranuradas y con orificios profundos es engorroso, tiene baja eficiencia en el proceso de fabricación real y es incómodo de instalar [3].
El componente de rectificado (número de patente ZL201820823098.4) desarrollado independientemente por este logro tecnológico no solo puede tener en cuenta requisitos de calidad como planitud, rugosidad de la superficie y perpendicularidad con respecto al eje del orificio de referencia de la superficie del extremo inferior del orificio, sino que también puede Se puede utilizar para rectificar superficies de diferentes profundidades de orificio. , se puede detener directamente y se puede quitar y reemplazar la varilla de molienda correspondiente. La operación es más conveniente y puede mejorar aún más la eficiencia de molienda.
Se han resuelto todas las tecnologías clave existentes y varios indicadores técnicos no solo han cumplido con los requisitos de calidad del diseño, sino que también han alcanzado el nivel avanzado nacional. Este logro tecnológico se ha promovido y aplicado con éxito en la producción de piezas de cuerpos de válvulas para productos de servoválvulas que respaldan una variedad de modelos de aeronaves clave a nivel nacional, generando beneficios económicos considerables y contribuyendo al desarrollo de la industria de la aviación de mi país.
2 ideas de investigación
2.1 Análisis de las dificultades del proceso
Para el procesamiento de agujeros profundos, el procesamiento de fondo plano es una dificultad de procesamiento tradicional. Especialmente para el orificio de la válvula en este proyecto, la relación entre la profundidad y el diámetro del orificio excede 6:1, lo que pertenece al procesamiento de orificios profundos. Debido a la escasa rigidez de la herramienta y a la severa vibración y deflexión de la herramienta, es difícil para los métodos tradicionales de proceso de torneado y mandrinado garantizar simultáneamente la rugosidad, planitud y perpendicularidad de la superficie con respecto al orificio de referencia en el fondo de los orificios profundos de alta precisión. La tecnología de esmerilado y pulido existente no puede tener en cuenta los tres indicadores clave de este proyecto, por lo que es necesario llevar a cabo una investigación técnica sobre el esmerilado de la superficie del fondo del orificio.
Además, las características clave de este proyecto, la planitud de la cara del extremo inferior del orificio {{0}}.01 mm y la perpendicularidad de la cara del extremo inferior del orificio y el eje del orificio correspondiente de la válvula 0,03 mm, se puede detectar directamente utilizando coordenadas tridimensionales, pero el valor de rugosidad de la superficie de la cara del extremo inferior del orificio Ra=0.1μm, debido a que el orificio es profundo y el medidor de rugosidad de la superficie no puede realizar la detección directa , por lo que es necesario buscar un método de medición indirecta confiable.
2.2 Idea general
1) El orificio φ15H7 se combina con el microespacio de la válvula, haciendo pleno uso de la tecnología de subprocesamiento de acoplamiento de precisión para desarrollar un poste guía de precisión y herramientas de buje guía para cumplir con la verticalidad de alta precisión y otros requisitos. Luego, aprovechamos la tecnología existente y los principios y la experiencia del rectificado plano para desarrollar una fuerza ajustable. Se aplica presión/fuerza estabilizadora y se adopta el diseño del mecanismo, como la conexión de rótula y el error infinito [4] para lograr un mecanizado de precisión del extremo inferior. cara del agujero.
2) El rectificado es un proceso de acabado, adecuado para el procesamiento con pequeños márgenes de micromecanizado, y el autodaño de las herramientas rectificadoras es grave. Para mejorar la eficiencia de la producción, es necesario desarrollar un nuevo proceso para procesar el fondo del pozo antes del rectificado.
3) En vista del difícil problema de medir el valor de rugosidad de la superficie Ra=0.1μm en la superficie inferior del orificio, se adopta el método de inspección de corte de la primera pieza para resolver el problema.
Por lo tanto, la clave del éxito de este proyecto radica en el equipo de proceso de herramientas de rectificado desarrollado, que debe cumplir simultáneamente con los requisitos de rugosidad, planitud y verticalidad de la superficie, y cumplir con los requisitos de eficiencia de producción en sitio.
2.3 Soluciones técnicas
(1) Desarrollo de la mesa del dispositivo de rectificado: Desarrollar de forma independiente un nuevo tipo de dispositivo de rectificado de superficie del extremo inferior del orificio motorizado. Para lograr un procesamiento de rectificado eficiente y de alta calidad de la superficie del extremo inferior del orificio y cumplir con los requisitos finales del producto, lo más importante es el rectificado de la superficie del extremo inferior del orificio. El dispositivo de molienda debe tener en cuenta la planitud y la rugosidad de la superficie del extremo inferior del orificio, así como los requisitos de verticalidad con respecto al eje del orificio de referencia, y utilizar orificios coincidentes de alta precisión como guías. Para garantizar este requisito de calidad, el equipo del proyecto desarrolló de forma independiente un dispositivo de molienda (componente de molienda ZL201820823098 .4).
Rectificar el plano en el fondo del agujero no es sólo para obtener un valor de rugosidad superficial menor, sino más importante aún, para obtener una mayor precisión del plano [5]. Cuanto menor sea el valor del error de planitud, mejor, y es necesario reducir la operación de rectificado (tradicional). La dependencia de operadores altamente calificados durante el proceso reduce la intensidad de la mano de obra y, por lo tanto, mejora la eficiencia del rectificado.
(2) Estructura del dispositivo de rectificado: El dispositivo de rectificado diseñado y fabricado es un dispositivo de rectificado de superficie del extremo inferior del orificio motorizado (consulte la Figura 3), que proporciona potencia confiable con la ayuda del ajuste continuo de la velocidad y la altura limitada de la herramienta (como la perforación coordinada máquinas y otros equipos). El dispositivo de molienda consta de 4 partes: un mecanismo regulador/estabilizador de voltaje, un mecanismo de transmisión auxiliar con cabezal esférico, un par de guías y una varilla de molienda. Mecanismo regulador/estabilizador de voltaje, compresión de resorte controlable para estabilizar la fuerza sobre la superficie de molienda. El mecanismo de transmisión auxiliar con rótula facilita el funcionamiento del embrague. La función del cabezal esférico es corregir y compensar el error de verticalidad entre la superficie del extremo de la varilla de esmerilado y el eje del husillo cuando está instalado, asegurando que la superficie del extremo de trabajo de la varilla de esmerilado y la superficie del extremo a rectificar estén en ajuste confiable. Esta es la clave. La superficie circunferencial exterior del pasador está diseñada para ser más baja que el centro de la cabeza esférica. El par de guías es adecuado para guiar al rectificar el fondo de orificios profundos para garantizar los requisitos de perpendicularidad entre la superficie del extremo a rectificar y el orificio de referencia. Al diseñar un dispositivo de rectificado de la superficie del extremo inferior de un orificio poco profundo, no es necesario diseñar una guía, y la cabeza de bola se puede alinear automáticamente y directamente para que la superficie del extremo de trabajo de la varilla de rectificado se ajuste a la superficie del extremo que se va a rectificar. La propia varilla abrasiva requiere una alta precisión de fabricación. Por ejemplo, se requieren la planitud de la cara del extremo de rectificado y la perpendicularidad de la cara del extremo de rectificado con respecto al eje de referencia de rotación para alcanzar el nivel de micras. Al mismo tiempo, el tamaño de la vena de la cara del extremo de la varilla de rectificado afecta la calidad y eficiencia del rectificado. También es enorme. La experiencia en el diseño de ranuras de "pozo" (ancho de ranura 0. 25 mm, profundidad 0. 5 ~ 1 mm, espaciado 1 mm y distribución uniforme) obtenida mediante verificación experimental tiene el efecto de mejorar la calidad y la eficiencia al rectificar. la cara del extremo inferior del orificio φ15H7 con una profundidad de 94 mm. Mejor (ver Figura 4 y Figura 5).
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Figura 3 Estructura del dispositivo de molienda
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Figura 4 Venas en la superficie final de la varilla abrasiva
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Figura 5 Resultados comparativos de los efectos de molienda
Los requisitos de producción para este dispositivo también son muy elevados. Durante la construcción del proceso, las piezas de acoplamiento con una separación coincidente de {{0}}.004 a 0,006 mm deben pulirse/rectificarse para procesar el orificio interior, y esmerilarse sin centros/rectificarse cilíndricamente para procesar la holgura cilíndrica de precisión para cumplir con las funciones de posicionamiento y guía. Para ensamblajes con un requisito de espacio coincidente de 0,03 mm, se adoptan técnicas de procesamiento como escariado/torneado para cumplir con los requisitos del ensamblaje (consulte la Figura 6).
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Figura 6 Ropa de trabajo real
Los pasos prácticos para las herramientas son los siguientes.
1) Determine la cantidad de compresión del resorte en función de la fuerza elástica del resorte (consulte la Figura 7), dibuje una línea de marca en la superficie exterior de la varilla guía (un marcador rojo será suficiente) y apriete previamente el tornillo nivelador para fijarlo. él.
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Figura 7 Cantidad de compresión del resorte
2) El mandril de la máquina herramienta sostiene el mecanismo regulador/estabilizador de voltaje, como se muestra en la Figura 8.
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Figura 8 Prueba de herramientas
3) Coloque la pieza correctamente o fíjela con un accesorio de modo que la superficie a rectificar quede en estado horizontal.
4) Ajuste la máquina herramienta o las piezas de modo que la superficie esférica cóncava de la varilla guía encaje con la superficie esférica convexa de la varilla abrasiva y verifique si la instalación está en su lugar aflojando el tornillo nivelador.
5) Aplique un espesor uniforme de pasta abrasiva en la superficie del extremo abrasivo de la varilla abrasiva, coloque la varilla abrasiva en el orificio correspondiente y confirme manualmente que la instalación esté en su lugar.
6) Inserte la varilla del pasador en el orificio correspondiente a la cabeza esférica de la varilla de molienda, de modo que las longitudes expuestas de ambos extremos de la varilla del pasador sean aproximadamente iguales y confirme manualmente que la conexión sea confiable.
7) Configure los parámetros de la máquina herramienta, inicie la máquina herramienta para la operación de rectificado y deténgala después del rectificado por un tiempo único.
Ingrese al siguiente ciclo de operación hasta que se califique la calidad de la superficie del extremo rectificado. Cabe señalar que al retirar la varilla de esmerilado después de cada ciclo de esmerilado, se debe utilizar papel de lija con agua para limpiar las rebabas circundantes.
Este dispositivo satisface las necesidades de producción de operaciones de molienda continuas y estables. No solo permite que la calidad de la superficie de pulido cumpla con los requisitos de calidad del diseño, sino que también mejora la eficiencia del pulido más de 5 veces en comparación con el pulido manual tradicional. En particular, los requisitos de nivel de habilidad del operador se reducen considerablemente, y no es necesario designar técnicos instaladores y personal con niveles de habilidad superiores para operar (es suficiente poder operar el equipo) reduce en gran medida la intensidad de mano de obra de los operadores.
La Figura 9 muestra la prueba de molienda y los parámetros empíricos se obtuvieron mediante múltiples pruebas. Datos de experiencia para la superficie de rectificado 1 de φ15 mm: velocidad del husillo 60r/min, elasticidad del resorte 4,6 N·mm, espesor de la película de pasta de rectificado del recubrimiento W5 de aproximadamente 0.2 mm, duración del rectificado 15 s/tiempo. Datos de experiencia para la superficie de rectificado 2 de φ15 mm: velocidad del husillo 60 r/min, fuerza elástica del resorte 4,6 N · mm, espesor de la película de pasta de rectificado M5 de aproximadamente 0,4 mm, duración del rectificado 2,5 s/tiempo. Cabe señalar que, independientemente del método que se utilice, existe el riesgo de que se produzcan rayones si el tiempo de espera es demasiado largo. La pasta abrasiva debe reemplazarse a tiempo y la operación del ciclo debe realizarse hasta que las piezas estén calificadas.
