Basado en la aplicación del cabezal de indexación de accesorios de la máquina herramienta y el engranaje colgante en la fresadora de mesa elevadora vertical ordinaria, tomando como ejemplo el cilindro de una pieza de motor diesel marino de alta potencia y baja velocidad, la superficie de avance de la leva del plano del pistón es molido. Bajo las condiciones del equipo de máquina herramienta existente en el taller, analice la estructura del perfil de la leva del pistón del cilindro y los parámetros de avance, combine la fórmula de cálculo de la relación de transmisión de engranajes y la función de aplicación del cabezal de indexación, y analice las máquinas herramienta, fresas, indexación. cabezas y engranajes involucrados. Los parámetros técnicos relevantes se calculan y organizan cuidadosamente. Después de la práctica de mecanizado y la prueba de la función de movimiento de las piezas del pistón después de instalarlas en el cilindro de aire de la válvula de escape del motor diésel, se resume un conjunto de soluciones de proceso de mecanizado de calidad estable y bajo costo.
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Prefacio
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Para el mecanizado de precisión de perfiles de levas planas, la solución de proceso más ideal es el fresado de máquinas herramienta CNC, especialmente centros de mecanizado CNC con ejes de rotación CNC (eje A o eje B). Las piezas de motores diésel marinos de alta potencia y baja velocidad se encuentran en pequeños lotes y de varios tipos. La inversión de capital en equipos de centros de mecanizado NC es relativamente grande. La relación entrada-salida de la nueva máquina herramienta NC con función de mecanizado multieje solo para esta pieza no es ideal. Las fresadoras de mesa elevadora vertical ordinarias son equipos de producción estándar en la mayoría de los talleres de procesamiento mecánico tradicionales. El objetivo de la investigación de procesos de los técnicos de taller es utilizar plenamente las funciones de procesamiento de los equipos de máquinas herramienta existentes y generar insumos de bajo costo y resultados de alta eficiencia. La leva del plano del pistón es la superficie principal del movimiento de la varilla guía y tiene alta precisión. El proceso de fresado implica un procesamiento de varillaje en el que el eje lineal y el eje de rotación están en una determinada proporción. Fresar en máquinas herramienta que no son CNC es difícil. El avance de la leva del plano del pistón es pequeño, es decir, para formar un gran ángulo de rotación en una distancia lineal corta, es necesario utilizar las funciones de una fresadora vertical ordinaria para desarrollar un eje lineal novedoso y maduro y Esquema de tecnología de procesamiento de varillaje de eje giratorio [1]. Explore la tecnología de procesamiento de piezas de levas planas y la tecnología de aplicación de engranajes para garantizar la calidad del procesamiento de piezas.
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Aplicación de fresadora y cabezal indexador que acompaña al engranaje.
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La aplicación de la fresadora vertical ordinaria y el cabezal indexador con procesamiento de engranaje colgante se muestra en la Figura 1. Como se muestra en la Figura 1a, la fresadora de mesa elevadora vertical ordinaria X53K tiene un paso de tornillo de alimentación longitudinal P=6 mm. El cabezal indexador universal FW250 tiene un número fijo de 40 y está equipado con una biblioteca de engranajes estándar disponible. Los dientes de engranaje opcionales z son 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 y 100[2]. El engranaje impulsor principal está instalado en un extremo del eje del tornillo longitudinal de la fresadora vertical y el engranaje impulsado está instalado en el lado trasero del cabezal de indexación. Entre el engranaje impulsor principal y el engranaje conducido se cuelga un juego de engranajes con una relación de transmisión correspondiente. El juego de engranajes se ajusta al engranaje apropiado. Una vez despejado el espacio, fíjelo con el soporte bloqueado en los lados del cabezal de indexación y de la cola. Una vez completada la instalación, el tornillo longitudinal de la fresadora vertical impulsa la mesa de trabajo para que avance longitudinalmente. Al mismo tiempo, el engranaje impulsor principal integrado con el tornillo longitudinal transmite el movimiento de rotación correspondiente al cabezal indexador a través del conjunto de engranajes con la relación de transmisión correspondiente. La rotación del cabezal de indexación de sujeción de las piezas gira en consecuencia para realizar el procesamiento de enlace sincrónico del eje lineal y el eje giratorio.
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a) Fresadora vertical X53K
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b) El cabezal indexador está equipado con un engranaje colgante.
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c) Fresado de levas planas
Figura 1: Diagrama de aplicación de una fresadora vertical ordinaria y un cabezal indexador equipado con procesamiento de engranaje colgante
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Superficie de avance de la leva plana de la parte del pistón
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El pistón del cilindro en la cavidad del cilindro de aire del conjunto de válvula de escape del motor diésel marino de alta potencia y baja velocidad es una pieza móvil de precisión. El pistón gira hacia arriba o hacia abajo bajo la acción de la presión del cilindro. La superficie de avance de la leva en la cara extrema del pistón impulsa el movimiento de la varilla guía en contacto con él. La rotación del pistón La precisión del ángulo y la distancia del movimiento hacia arriba y hacia abajo es fundamental para funciones como la sincronización del escape. Los requisitos de tamaño de procesamiento para la superficie de avance (0 grados ~144,3 grados) de la leva plana del pistón se muestran en la Figura 2. La leva plana tiene la forma de un saliente de anillo extremo con un círculo interior de R6{{ 10}}mm y un círculo exterior de R70mm. Gira en espiral hacia arriba en el sentido de las agujas del reloj desde 0 grados (ampliado en la circunferencia R65 mm, ángulo ascendente de 1,75 grados). Cuando alcanza los 144,3 grados, termina en la superficie de la leva trasera con una altura de 5 mm. , el valor de rugosidad de la superficie de la leva Ra=3.2μm. El material de las piezas es QT400.
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a) Vista superior del pistón
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b) Vista en sección transversal del pistón
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c) Diagrama de expansión de la superficie del plomo
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d) Dibujo isométrico del pistón
Figura 2 Dimensiones de la superficie de la leva del plano del pistón de un modelo determinado
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Mecanizado de la superficie de avance de la leva
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4.1 Preparación del proceso
Los requisitos dimensionales del proceso de torneado antes del proceso de fresado de la superficie de la leva del pistón se muestran en la Figura 3. El proceso de torneado no se presenta en este artículo.
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Figura 3 Requisitos dimensionales para el proceso de torneado antes del proceso de fresado de la superficie de la leva del pistón
4.2 Selección de cálculo de engranajes coincidentes
(1) Cálculo del paso de leva L: La distancia de altura correspondiente al ascenso axial de la espiral de la superficie de la leva 360 grados es el paso de leva L. De acuerdo con las dimensiones del diagrama de expansión de la superficie del paso en la Figura 2c, el La superficie de la leva aumenta h=5mm de 0 grados a 144,3 grados, y el avance de la leva L se calcula en base a esto. De 5/L=144.3/360, podemos obtener L=12.474 (mm).
(2) Cálculo de la relación de transmisión i La fórmula de cálculo de la relación de transmisión [2] es
i＝40t/L (1)
En la fórmula, i es la relación de transmisión; 40 es el número fijo del cabezal indexador; t es el paso del tornillo longitudinal de la máquina herramienta (mm), y t de la fresadora vertical X53K es generalmente de 6 mm; L es el paso de la leva (mm).
Según la fórmula (1), el cálculo muestra que i=40×6/12,474≈19,24.
(3) El número de dientes del engranaje se calcula en función del número de dientes del engranaje opcional equipado con el cabezal indexador FW250 y los requisitos de relación de transmisión. Según los 2 juegos convencionales (un juego de engranajes principales y conducidos relacionados con la transmisión directa) 4 configuraciones de engranajes No se puede cumplir con el requisito de relación de transmisión de 19,24. Según el espacio de instalación y las condiciones de fijación del soporte, se seleccionan y configuran 3 grupos de 6 engranajes. La fórmula de cálculo de la relación de transmisión de engranajes [3] es
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
En la fórmula, I es la relación de transmisión de engranajes; z1, z3 y z5 son los dientes de cada engranaje colgante activo respectivamente, y se da prioridad a la selección entre los dientes de engranaje estándar del cabezal de indexación; z2, z4 y z6 son, respectivamente, el número de dientes de cada engranaje colgante impulsado, y se da prioridad a la selección. El cabezal indexador viene de serie con el número de dientes de engranaje para elegir.
Según la fórmula (2), se puede obtener una transmisión con 3 grupos de distribución de dientes de 6 engranajes.
La relación I=90×80×70/(35×30×25)=19.2, que está cerca de la relación de transmisión i (19,24) calculada a partir del avance de la leva.
4.3 Verificación de errores
La relación de transmisión I{{0}}.2 se diseña en función de la selección de las condiciones del número de dientes del engranaje. El avance supuesto L=40×6/19.2=12.5 (mm) se calcula utilizando la ecuación (1). Luego, de acuerdo con el ángulo de la superficie de avance de la leva de la pieza de 144,3 grados, a la inversa, se supone que la altura h=144.3×12,5/360=5.01 (mm) hacia la superficie de avance de la leva calculada, y la El error de 5 mm del tamaño requerido en el dibujo es de 0,01 mm, lo que cumple con los requisitos permitidos de tolerancia del tamaño de la pieza.
4.4 Aplicación práctica
Cuando el fresado de leva del plano del pistón se sujeta al cabezal de indexación, el cabezal de indexación sujeta el husillo de proceso con un mandril autocentrante y ajusta el error de concentricidad de rotación del husillo a menor o igual a 0.01 mm. Coloque el pistón con el orificio interior del pistón y el husillo de proceso, y use pernos de tirante y arandelas de placa de presión para sujetar y apretar el pistón en el orificio roscado al final del mandril de proceso, y use un indicador de cuadrante para verificar la rotación. descentramiento del pistón. El engranaje de fresado de superficie de la leva del pistón se muestra en la Figura 4. Los engranajes impulsores principales Z1 y Z2 están instalados en el extremo del tornillo longitudinal de la máquina herramienta en el soporte fijo. Z2 es el engranaje impulsado de Z1. Z3 y Z2 son engranajes síncronos coaxiales. Z3 impulsa Z4 y Z2. Z5 y Z4 son engranajes síncronos coaxiales. Z5 impulsa el engranaje Z6 que está colgado en el lado trasero del cabezal de indexación (es decir, impulsa el eje de la rueda colgante del cabezal de indexación), que en última instancia forma la guía para el movimiento de rotación de las piezas sostenidas por el cabezal de indexación y la alimentación longitudinal. movimiento de la máquina herramienta. La relación entre la relación de carrera es que la distancia de movimiento longitudinal de la máquina herramienta es de 12,5 mm y el pistón gira 360 grados sincrónicamente; La distancia de movimiento longitudinal de la máquina herramienta es de 5,01 mm y el pistón gira sincrónicamente 144,3 grados.
La herramienta de fresado es una fresa de acero de alta velocidad de φ20mm. Los parámetros de corte son velocidad de corte vc=23.55m/min, velocidad del husillo n=375r/min y avance f=0.1mm/r. Alinee la línea del eje de la fresa para que coincida con la línea central del pistón. Utilice el borde lateral de la fresa para que esté en la parte inferior de la superficie de avance de la leva (-5 mm) y gire la varilla de alimentación longitudinal de la máquina herramienta hacia la derecha, es decir, inicie la leva del plano del pistón. El eje lineal y el eje giratorio de fresado se procesan simultáneamente. El proceso se divide en desbaste, semiacabado y acabado. El punto inicial de la fresa es 0 grados en la dirección radial de la superficie principal, y se planea que la posición axial de la superficie principal sea -3.5 mm (dejando un margen de 1,5 mm). ), -4.8 mm (deje un margen de 0,2 mm) y -5 mm, un total de 3 pasos de procesamiento de fresado. Una vez completado el fresado de cada paso de trabajo, la fresa se retrae axialmente a una posición segura y el avance longitudinal de la máquina herramienta se invierte de nuevo a la posición inicial del paso de trabajo anterior. Teniendo en cuenta el error inverso de la holgura del engranaje, cada retorno inverso excede la posición inicial. Después de aproximadamente 1 vuelta de la posición inicial, regrese a la posición inicial en la dirección de avance y extraiga el pasador basculante del cabezal de indexación (el movimiento giratorio del cabezal de indexación se libera de las limitaciones del engranaje correspondiente, es decir, se rompe desde la alimentación longitudinal de la mesa de la máquina herramienta (restricción de varillaje), después de que la máquina herramienta se acciona longitudinalmente con una manivela para alimentar la cantidad de corte correspondiente, se inserta el engranaje de restricción de varillaje del pasador. Después de bajar la herramienta a la posición adecuada, se repite el proceso de procesamiento de varillaje del paso anterior hasta que la superficie del conductor de la leva se procese al tamaño final.
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Conclusión
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La aplicación de procesamiento de la fresadora de mesa elevadora vertical ordinaria y el cabezal de indexación equipado con una superficie de leva de pistón de fresado con engranaje colgante ha resuelto con éxito el problema de procesamiento del motor principal patentado MAN ES, como el de 420 mm, 460 mm y otros diésel marinos de baja velocidad y alta potencia con diámetro de orificio. Leva plana del pistón del cilindro de la válvula de escape del motor, aprovechando al máximo las capacidades de procesamiento de las máquinas herramienta ordinarias existentes en el taller, reduciendo el costo del equipo de producción, aumentando la flexibilidad de la organización de producción del taller y logrando una buena calidad del producto y una alta eficiencia de producción. mientras se utilizan fresadoras comunes para piezas similares. Proporciona una referencia para el procesamiento rápido con engranajes colgantes.
