En nous concentrant sur la résolution du problème de l'usinage de haute précision de la face d'extrémité inférieure d'un trou de valve scellé dans un corps de valve d'aviation, nous avons effectué des recherches indépendantes et adopté un dispositif de face d'extrémité de meulage motorisé avec une pression réglable/stabilisée, une paire de guides de précision, ajustement sphérique et compensation des erreurs de transmission et de positionnement. (ZL201820823098.4) La nouvelle technologie de processus a résolu avec succès les problèmes techniques du processus tels que la planéité, la rugosité de la surface et la verticalité en fonction de l'axe du trou de guidage qui nécessitent une haute précision pour la face inférieure des trous profonds, et a élargi la haute -Face inférieure de précision des trous profonds. La technologie de traitement présente les avantages d'une forte praticabilité du montage et d'une efficacité de traitement élevée.
1 Préface
Un certain produit de servovalve est conçu avec une structure spéciale. Une pièce de vanne est installée dans un trou de φ15H7 94 mm de profondeur dans la partie du corps de vanne. Le diamètre extérieur de la vanne et le diamètre intérieur du trou de vanne sont reliés par un joint d'accouplement de vanne coulissante (voir Figure 1). Lorsque les pièces de la vanne sont forcées de se déplacer dans différentes positions, la commutation du circuit d'huile est réalisée [1]. Lorsqu'il est normalement fermé, le plan inférieur du trou de valve constitue également la surface d'étanchéité. Sa planéité, sa rugosité de surface et sa perpendiculaire à l'axe du trou sont aussi élevées que IT7 et plus. Sa structure de surface inférieure et ses valeurs caractéristiques sont illustrées à la figure 2.
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a) La position des trous de raccordement de la vanne B et C lors de l'ouverture
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b) Position des trous de raccordement de la vanne A et B lorsqu'ils sont normalement fermés
Figure 1 Diagramme schématique du joint d'accouplement du tiroir
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Figure 2 Diagramme schématique de la face d'extrémité inférieure du trou de valve et de la structure du trou de valve
Si cette réalisation technique est mise en œuvre avec succès, un dispositif de meulage de surface d'extrémité inférieure de trou profond avec un guidage de précision, une faible force de pression et une contrôlabilité stable doit être développé sur la base du principe de meulage plan pour obtenir un usinage de précision de la surface d'extrémité inférieure de trou. En raison du blocus technique imposé à notre pays par la technologie aéronautique étrangère, il est difficile d'obtenir une technologie de meulage appropriée. Dans la technologie existante, pour meuler le plan inférieur du trou, la technologie de meulage abrasif magnétique est généralement utilisée [2], ce qui présente des avantages dans le traitement de finition de surfaces courbes complexes. , la valeur de rugosité de surface diminue et l'efficacité est plus élevée, mais la capacité de modifier ou d'améliorer la précision géométrique telle que la planéité du plan de masse est médiocre, donc la polyvalence est médiocre. Dans l'art antérieur, il existe également un procédé de meulage du plan d'extrémité inférieur du trou en utilisant une tige de meulage avec un plan d'extrémité. Par exemple, le document de brevet CN201361804Y divulgue un outil de meulage de fond de trou profond pour une aléseuse et une fraiseuse CNC. Cependant, cet élément de broyage n'a pas encore été utilisé. Il peut prendre en compte les exigences de circularité de la surface d'extrémité à meuler et de l'axe du trou de référence. Dans le processus de fonctionnement réel, lors du meulage du plan d'extrémité inférieur de trous avec différentes profondeurs de trou, il est nécessaire de retirer la goupille fendue, puis de séparer la tige de meulage de la tige de transmission. Ce n'est qu'alors que la tige de meulage peut être remplacée par la longueur correspondante. Dans le même temps, le traitement des structures à trous profonds et à fentes est fastidieux, peu efficace dans le processus de fabrication lui-même et peu pratique à installer [3].
Le composant de meulage (numéro de brevet ZL201820823098.4) développé indépendamment par cette réalisation technologique peut non seulement prendre en compte les exigences de qualité telles que la planéité, la rugosité de la surface et la circularité par rapport à l'axe du trou de référence de la surface d'extrémité inférieure du trou, mais peut également Être utilisé pour le meulage de surfaces de différentes profondeurs de trous. , il peut être arrêté directement et la tige de meulage correspondante peut être retirée et remplacée. L'opération est plus pratique et peut encore améliorer l'efficacité du broyage.
Toutes les technologies clés existantes ont été résolues et divers indicateurs techniques ont non seulement répondu aux exigences de qualité de conception, mais ont également atteint le niveau avancé national. Cette réussite technologique a été promue et appliquée avec succès dans la production de pièces de corps de valve pour les produits de servovalves supportant une variété de modèles d'avions clés nationaux, générant des avantages économiques considérables et contribuant au développement de l'industrie aéronautique de mon pays.
2 Idées de recherche
2.1 Analyse des difficultés du processus
Pour le traitement des trous profonds, le traitement à fond plat est une difficulté de traitement traditionnelle. Surtout pour le trou de valve de ce projet, le rapport entre la profondeur du trou et le diamètre du trou dépasse 6:1, ce qui appartient au traitement des trous profonds. En raison de la mauvaise rigidité de l'outil et des fortes vibrations et déflexions de l'outil, il est difficile pour les méthodes traditionnelles de tournage et d'alésage de garantir simultanément la rugosité de la surface, la planéité et la circularité par rapport au trou de référence au fond des trous profonds de haute précision. La technologie de meulage et de polissage existante ne peut pas prendre en compte les trois indicateurs clés de ce projet, il est donc nécessaire de mener des recherches techniques sur le meulage de la surface du fond des trous.
De plus, les caractéristiques clés de ce projet, la planéité de la face d'extrémité inférieure du trou {{0}}.01 mm et la circularité de la face d'extrémité inférieure du trou et l'axe du trou correspondant à la vanne 0,03 mm, peut être directement détecté à l'aide de coordonnées tridimensionnelles, mais la valeur de rugosité de surface de la face inférieure du trou Ra=0,1 μm, en raison du fait que le trou est profond et que l'appareil de mesure de la rugosité de surface ne peut pas effectuer de détection directe. , il faut donc rechercher une méthode de mesure indirecte fiable.
2.2 Idée générale
1) Le trou φ15H7 est adapté au micro-jeu de la vanne, utilisant pleinement la technologie de sous-traitement d'accouplement de précision pour développer un poteau de guidage de précision et un outillage de bague de guidage pour répondre à la verticalité de haute précision et à d'autres exigences. Ensuite, nous nous appuyons sur la technologie existante, les principes et l'expérience de meulage plan pour développer une force de pression/stabilisation réglable et la conception du mécanisme telle que la connexion à rotule et l'erreur infinie est adoptée [4] pour obtenir un usinage de précision de l'extrémité inférieure. face du trou.
2) Le meulage est un processus de finition, adapté au traitement avec de petites tolérances de micro-usinage, et l'auto-endommagement des outils de meulage est grave. Afin d’améliorer l’efficacité de la production, il est nécessaire de développer un nouveau procédé de traitement du fond du trou avant broyage.
3) Compte tenu du problème difficile de mesurer la valeur de rugosité de surface Ra=0.1μm sur la surface inférieure du trou, la méthode d'inspection de coupe de la première pièce est adoptée pour résoudre le problème.
Par conséquent, la clé du succès de ce projet réside dans l'équipement de processus d'outillage de meulage développé, qui doit simultanément répondre aux exigences de rugosité, de planéité et de verticalité de la surface, et répondre aux exigences d'efficacité de la production sur site.
2.3 Solutions techniques
(1) Développement d’une table de dispositif de meulage : développer indépendamment un nouveau type de dispositif de meulage de surface d’extrémité inférieure de trou motorisé. Afin d'obtenir un traitement de meulage de haute qualité et efficace de la surface de l'extrémité inférieure du trou et de répondre aux exigences finales du produit, la chose la plus importante est le meulage de la surface de l'extrémité inférieure du trou. Le dispositif de meulage doit prendre en compte la planéité et la rugosité de la surface de la face inférieure du trou, ainsi que les exigences de verticalité par rapport à l'axe du trou de référence, et utiliser des trous correspondants de haute précision comme guides. Afin de garantir cette exigence de qualité, l'équipe du projet a développé indépendamment un dispositif de broyage (composant de broyage ZL201820823098 .4).
Meuler le plan au fond du trou ne vise pas seulement à obtenir une valeur de rugosité de surface plus petite, mais surtout à obtenir une précision de plan plus élevée [5]. Plus la valeur d'erreur de planéité est faible, mieux c'est, et il est nécessaire de réduire l'opération de meulage (traditionnelle). Le recours à des opérateurs hautement qualifiés pendant le processus réduit l'intensité du travail et améliore ainsi l'efficacité du meulage.
(2) Structure du dispositif de meulage : Le dispositif de meulage conçu et fabriqué est un dispositif de meulage de surface motorisé pour l'extrémité inférieure du trou (voir Figure 3), qui fournit une puissance fiable à l'aide d'un réglage continu de la vitesse et d'une hauteur d'outil limitée (telle que l'alésage coordonné). machines et autres équipements). Le dispositif de meulage se compose de 4 parties : un mécanisme de régulation/stabilisation de tension, un mécanisme de transmission auxiliaire à tête sphérique, une paire de guides et une tige de meulage. Mécanisme de régulation/stabilisation de tension, compression du ressort contrôlable pour stabiliser la force sur la surface de meulage. Le mécanisme de transmission auxiliaire à rotule facilite le fonctionnement de l'embrayage. La fonction de la rotule est de corriger et de compenser l'erreur de verticalité entre la surface d'extrémité de la tige de meulage et l'axe de la broche lors de son installation, en garantissant que la surface d'extrémité de travail de la tige de meulage et la surface d'extrémité à meuler sont dans un ajustement fiable. C'est la clé. La surface circonférentielle extérieure de la goupille est conçue pour être plus basse que le centre de la rotule. La paire de guides convient au guidage lors du meulage du fond de trous profonds afin de garantir les exigences de circularité entre la surface d'extrémité à meuler et le trou de référence. Lors de la conception d'un dispositif de meulage de surface d'extrémité inférieure de trou peu profond, il n'est pas nécessaire de concevoir un guide, et la tête sphérique peut être automatiquement alignée directement de sorte que la surface d'extrémité de travail de la tige de meulage s'adapte à la surface d'extrémité à meuler. La tige de meulage elle-même nécessite une grande précision de fabrication. Par exemple, la planéité de la face d'extrémité de meulage et la perpendiculaire de la face d'extrémité de meulage par rapport à l'axe de référence de rotation sont nécessaires pour atteindre le niveau du micron. Dans le même temps, la taille des veines de la face d’extrémité de la tige de meulage affecte la qualité et l’efficacité du meulage. C'est aussi énorme. L'expérience de conception de rainures « puits » (largeur de rainure 0,25 mm, profondeur 0,5~1 mm, espacement de 1 mm et uniformément réparti) obtenue par vérification expérimentale a pour effet d'améliorer la qualité et l'efficacité lors du meulage. la face d'extrémité inférieure du trou φ15H7 avec une profondeur de 94 mm. Mieux (voir Figure 4 et Figure 5).
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Figure 3 Structure du dispositif de meulage
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Figure 4 Veines sur la surface d'extrémité de la tige de broyage
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Figure 5 Résultats de comparaison des effets de broyage
Les exigences de production pour cet appareil sont également très élevées. Pendant la construction du processus, les pièces d'accouplement avec un écart correspondant de {{0}}.004 à 0,006 mm doivent être affûtées/rectifiées pour traiter le trou intérieur, et une rectification sans centre/meulage cylindrique pour traiter le jeu de précision cylindrique pour répondre aux fonctions de positionnement et de guidage. Pour les assemblages avec un écart correspondant de 0,03 mm, des techniques de traitement telles que l'alésage/tournage sont adoptées pour répondre aux exigences d'assemblage (voir Figure 6).
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Figure 6 Vêtements de travail réels
Les étapes pratiques pour l'outillage sont les suivantes.
1) Déterminez le degré de compression du ressort en fonction de la force élastique du ressort (voir Figure 7), tracez une ligne de marquage sur la surface extérieure de la tige de guidage (un marqueur rouge suffira) et pré-serrez le vérin pour fixer. il.
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Figure 7 Quantité de compression du ressort
2) Le mandrin de la machine-outil maintient le mécanisme de régulation/stabilisation de tension, comme illustré à la Figure 8.
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Figure 8 Test d'outillage
3) Placer correctement la pièce ou la fixer avec un support de manière à ce que la surface à meuler soit dans un état horizontal.
4) Ajustez la machine-outil ou les pièces de manière à ce que la surface sphérique concave de la tige de guidage s'adapte à la surface sphérique convexe de la tige de meulage, et vérifiez si l'installation est en place en desserrant la vis du vérin.
5) Appliquez une épaisseur uniforme de pâte abrasive sur la surface d'extrémité de meulage de la tige de meulage, placez la tige de meulage dans le trou correspondant et confirmez manuellement que l'installation est en place.
6) Insérez la tige de goupille dans le trou correspondant à la tête sphérique de la tige de meulage, de sorte que les longueurs exposées des deux extrémités de la tige de goupille soient approximativement égales, et confirmez manuellement que la connexion est fiable.
7) Réglez les paramètres de la machine-outil, démarrez la machine-outil pour l'opération de meulage et arrêtez-vous après le meulage pendant une seule durée.
Entrez dans le cycle d'opération suivant jusqu'à ce que la qualité de la surface d'extrémité rectifiée soit qualifiée. Il convient de noter que lors du retrait de la tige de meulage après chaque cycle de meulage, du papier de verre à l'eau doit être utilisé pour nettoyer les bavures environnantes.
Cet appareil répond aux besoins de production d'opérations de meulage continues et stables. Il permet non seulement à la qualité de la surface de meulage de répondre aux exigences de qualité de conception, mais améliore également l'efficacité du meulage de plus de 5 fois par rapport au meulage manuel traditionnel. En particulier, les exigences en matière de niveau de compétence de l'opérateur sont considérablement réduites, et il n'est pas nécessaire de désigner des techniciens d'installation et du personnel ayant des niveaux de compétence supérieurs pour opérer (il suffit de pouvoir faire fonctionner l'équipement) réduit considérablement l'intensité de travail des opérateurs.
La figure 9 montre le test de broyage et les paramètres empiriques ont été obtenus grâce à plusieurs tests. Données d'expérience pour la surface de meulage 1 de φ15 mm : vitesse de broche 60r/min, élasticité du ressort 4,6N·mm, épaisseur du film de pâte de meulage du revêtement W5 d'environ 0,2 mm, durée de meulage 15 s/temps. Données d'expérience pour la surface de meulage 2 de φ15 mm : vitesse de broche 60 tr/min, force élastique du ressort 4,6 N·mm, épaisseur du film de pâte de meulage M5 d'environ 0,4 mm, durée de meulage 2,5 s/temps. Il convient de noter que quelle que soit la méthode utilisée, il existe un risque de rayures de meulage si le délai d'attente est trop long. La pâte de meulage doit être remplacée à temps et l'opération de cycle doit être effectuée jusqu'à ce que les pièces soient qualifiées.
