Sur la base de l'application de la tête d'indexation des accessoires de machine-outil et de l'engrenage suspendu sur la fraiseuse à table élévatrice verticale ordinaire, en prenant comme exemple le cylindre d'une pièce de moteur diesel marin à basse vitesse et haute puissance, la surface du fil de came du plan de piston est moulu. Dans les conditions de l'équipement de machine-outil existant dans l'atelier, analyser la structure du profil de came du piston du cylindre et les paramètres d'avance, combiner la formule de calcul du rapport de transmission et la fonction d'application de la tête d'indexation, et analyser les machines-outils, les fraises, l'indexation têtes et engrenages impliqués. Les paramètres techniques pertinents sont calculés et soigneusement organisés. Après la pratique de l'usinage et les tests de fonction de mouvement des pièces du piston après leur installation dans le cylindre d'air de la soupape d'échappement du moteur diesel, un ensemble de solutions de processus d'usinage de qualité stable et à faible coût sont résumées.
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Préface
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Pour l'usinage de précision de profils de cames plates, la solution de processus la plus idéale est le fraisage de machines-outils CNC, en particulier les centres d'usinage CNC avec axes de rotation CNC (axe A ou axe B). Les pièces de moteurs diesel marins à basse vitesse de haute puissance sont toutes présentées en petits lots et de différents types. L'investissement en capital dans les équipements des centres d'usinage CN est relativement important. Le rapport entrée-sortie de la nouvelle machine-outil à commande numérique avec fonction d'usinage multi-axes pour cette seule pièce n'est pas idéal. Les fraiseuses à table élévatrice verticale ordinaires sont des équipements de production standard dans la plupart des ateliers de traitement mécanique traditionnels. L'objectif de recherche sur les processus des techniciens d'atelier est d'utiliser pleinement les fonctions de traitement des équipements de machines-outils existants et de former une entrée à faible coût et une sortie à haut rendement. La came plane du piston est la surface principale du mouvement de la tige de guidage et a une haute précision. Le processus de fraisage implique un traitement de liaison dans lequel l'axe linéaire et l'axe de rotation sont dans une certaine proportion. Le fraisage sur des machines-outils non CNC est difficile. L'avance de la came plane du piston est petite, c'est-à-dire que pour former un grand angle de rotation sur une courte distance linéaire, il est nécessaire d'utiliser les fonctions d'une fraiseuse verticale ordinaire pour développer un axe linéaire nouveau et mature et Schéma technologique de traitement de liaison à axe rotatif [1]. Explorez la technologie de traitement des pièces de cames planes et la technologie d'application des engrenages pour garantir la qualité du traitement des pièces.
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Application de la fraiseuse et de l'engrenage d'accompagnement de la tête d'indexation
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L'application d'une fraiseuse verticale ordinaire et d'une tête d'indexation avec traitement d'engrenages suspendus est illustrée à la figure 1. Comme le montre la figure 1a, la fraiseuse à table élévatrice verticale ordinaire X53K a un pas de vis d'alimentation longitudinale P=6 mm. La tête d'indexation universelle FW250 a un nombre fixe de 40 et est équipée d'une bibliothèque d'engrenages standard disponible. Les dents d'engrenage optionnelles z sont 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 et 100[2]. L'engrenage d'entraînement principal est installé sur une extrémité de l'arbre à vis longitudinal de la fraiseuse verticale, et l'engrenage mené est installé sur le côté queue de la tête d'indexation. Un train d'engrenages avec un rapport de transmission correspondant est suspendu entre le pignon d'entraînement principal et le pignon mené. L'ensemble d'engrenages est ajusté au maillage approprié. Une fois l'espace dégagé, fixez-le avec le support verrouillé sur les côtés de la tête et de la queue d'indexation. Une fois l'installation terminée, la vis longitudinale de la fraiseuse verticale entraîne la table de travail pour avancer longitudinalement. Dans le même temps, l'engrenage d'entraînement principal intégré à la vis longitudinale transmet le mouvement de rotation correspondant à la tête d'indexation via le train d'engrenages avec le rapport de transmission correspondant. La rotation du serrage de la tête d'indexation Les pièces tournent en conséquence pour réaliser un traitement de liaison synchrone de l'axe linéaire et de l'axe de rotation.
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a) Fraiseuse verticale X53K
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b) La tête d'indexation est équipée d'un engrenage suspendu
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c) Fraisage de cames planes
Figure 1 : Schéma d'application d'une fraiseuse verticale ordinaire et d'une tête d'indexation équipée d'un traitement d'engrenages suspendus
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Surface plate du fil de came de la partie piston
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Le piston du cylindre dans la cavité du cylindre à air de l'ensemble de soupape d'échappement du moteur diesel marin à haute puissance et basse vitesse est une pièce mobile de précision. Le piston tourne vers le haut ou vers le bas sous l'action de la pression du cylindre. La surface de la came sur la face d'extrémité du piston entraîne le mouvement de la tige de guidage en contact avec elle. La rotation du piston La précision de l'angle et de la distance de mouvement de haut en bas est essentielle pour des fonctions telles que le calage des gaz d'échappement. Les exigences de taille de traitement pour la surface de plomb (0 degrés ~ 144,3 degrés) de la came plate du piston sont illustrées à la figure 2. La came plate se présente sous la forme d'un bossage de bague d'extrémité avec un cercle intérieur de R6{{ 10}}mm et un cercle extérieur de R70mm. Il tourne en spirale vers le haut dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de 0 degré (étendu sur la circonférence de R65 mm, angle de montée de 1,75 degré). Lorsqu'il atteint 144,3 degrés, il se termine sur la surface de la came arrière avec une hauteur de 5 mm. , la valeur de rugosité de surface de la surface de la came Ra=3.2μm. Le matériau des pièces est QT400.
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a) Vue de dessus du piston
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b) Vue en coupe du piston
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c) Diagramme d'expansion de la surface du plomb
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d) Dessin isométrique du piston
Figure 2 Dimensions de la surface de came du plan de piston d'un certain modèle
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Usinage de la surface du pas de came
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4.1 Préparation du processus
Les exigences dimensionnelles du processus de tournage avant le processus de fraisage de la surface de la came du piston sont illustrées à la figure 3. Le processus de tournage n'est pas présenté dans cet article.
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Figure 3 Exigences dimensionnelles pour le processus de tournage avant le processus de fraisage de la surface de la came du piston
4.2 Sélection de calcul des engrenages correspondants
(1) Calcul de l'avance de came L : La distance en hauteur correspondant à l'élévation axiale de la spirale de la surface de came de 360 degrés est l'avance de came L. Selon les dimensions du diagramme d'expansion de la surface de came de la figure 2c, le la surface de la came augmente h=5mm de 0 degré à 144,3 degrés, et l'avance de la came L est calculée sur cette base. A partir de 5/L=144.3/360, on peut obtenir L=12.474 (mm).
(2) Calcul du rapport de transmission i La formule de calcul du rapport de transmission [2] est
i＝40t/L (1)
Dans la formule, i est le rapport de transmission ; 40 est le numéro fixe de la tête d'indexation ; t est le pas de vis longitudinal de la machine-outil (mm), et t de la fraiseuse verticale X53K est généralement de 6 mm ; L est le pas de came (mm).
D'après la formule (1), le calcul montre que je=40×6/12,474≈19,24.
(3) Le nombre de dents d'engrenage est calculé en fonction du nombre de dents d'engrenage en option équipées de la tête d'indexation FW250 et des exigences de rapport de transmission. Selon les 2 jeux conventionnels (un jeu d'engrenages principal et mené lié à la transmission directe) 4 configurations d'engrenages Impossible de répondre à l'exigence du rapport de transmission 19.24. Selon l'espace d'installation et les conditions de fixation du support, 3 groupes de 6 engrenages sont sélectionnés et configurés. La formule de calcul du rapport de transmission [3] est
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
Dans la formule, I est le rapport de transmission ; z1, z3 et z5 sont respectivement les dents de chaque engrenage suspendu actif, et la priorité est donnée à la sélection parmi les dents d'engrenage standards de la tête d'indexation ; z2, z4 et z6 sont respectivement le nombre de dents de chaque engrenage suspendu mené, et la priorité est donnée au choix parmi La tête d'indexation est livrée en standard avec le nombre de dents d'engrenage à choisir.
Selon la formule (2), une transmission à 3 groupes de 6 dents de distribution peut être obtenue
Le rapport I=90×80×70/(35×30×25)=19.2, qui est proche du rapport de transmission i (19,24) calculé à partir de l'avance de la came.
4.3 Vérification des erreurs
Le rapport de transmission I{{0}}.2 est conçu en fonction de la sélection des conditions du nombre de dents d'engrenage. Le pas supposé L=40×6/19.2=12.5 (mm) est calculé à l'aide de l'équation (1). Ensuite, en fonction de l'angle de la surface d'avance de la came de la pièce de 144,3 Degrés, inversement On suppose que la hauteur h=144.3×12.5/360=5.01 (mm) par rapport à la surface d'avance de la came calculée et la L'erreur de 5 mm par rapport à la taille requise dans le dessin est de 0,01 mm, ce qui répond aux exigences admissibles en matière de tolérance de taille de pièce.
4.4 Application pratique
Lorsque le fraisage de la came du plan de piston est serré sur la tête d'indexation, la tête d'indexation serre la broche de processus avec un mandrin auto-centrant et ajuste l'erreur de concentricité de rotation de la broche à moins ou égale à 0,01 mm. Positionnez le piston avec le trou intérieur du piston et la broche de processus, et utilisez des boulons de tirant et des rondelles de plaque de pression pour serrer et serrer le piston dans le trou fileté à l'extrémité du mandrin de processus, et utilisez un indicateur à cadran pour vérifier la rotation. faux-rond du piston. L'engrenage de fraisage de surface de came de piston est illustré à la figure 4. Les engrenages d'entraînement principaux Z1 et Z2 sont installés sur l'extrémité de la vis longitudinale de la machine-outil sur le support fixe. Z2 est le pignon mené de Z1. Z3 et Z2 sont des engrenages synchrones coaxiaux. Z3 pilote Z4 et Z2. Z5 et Z4 sont des engrenages synchrones coaxiaux. Z5 entraîne l'engrenage Z6 qui est accroché du côté arrière de la tête d'indexation (c'est-à-dire entraîne l'arbre de roue suspendu de la tête d'indexation), qui forme finalement le guide pour le mouvement de rotation des pièces maintenues par la tête d'indexation et l'alimentation longitudinale. mouvement de la machine-outil. La relation entre le rapport de course est que la distance de mouvement longitudinal de la machine-outil est de 12,5 mm et que le piston tourne de 360 degrés de manière synchrone ; la distance de mouvement longitudinal de la machine-outil est de 5,01 mm et le piston tourne de manière synchrone de 144,3 degrés.
L'outil de fraisage est une fraise en bout en acier rapide de φ20mm. Les paramètres de coupe sont la vitesse de coupe vc=23,55 m/min, la vitesse de broche n=375r/min et l'avance f=0,1 mm/r. Alignez la ligne d'axe de la fraise en bout pour qu'elle coïncide avec la ligne centrale du piston. Utilisez le bord latéral de la fraise en bout pour qu'il se trouve au bas de la surface d'avance de la came (-5 mm) et tournez la tige d'alimentation longitudinale de la machine-outil vers la droite, c'est-à-dire démarrez la came du plan du piston. L'axe linéaire et l'axe rotatif de fraisage sont traités simultanément. Le processus est divisé en usinage grossier, semi-finition et finition. Le point de départ de la fraise en bout est de 0 degrés dans la direction radiale de la surface du pas, et la position axiale de la surface du pas est prévue pour être de -3,5 mm (en laissant une marge de 1,5 mm). ), -4,8 mm (laisser une marge de 0,2 mm) et -5 mm, soit un total de 3 étapes de traitement de fraisage. Une fois le fraisage de chaque étape de travail terminé, la fraise est rétractée axialement jusqu'à une position sûre et l'avance longitudinale de la machine-outil est inversée jusqu'à la position de départ de l'étape de travail précédente. Compte tenu de l'erreur inverse du jeu des engrenages, chaque retour arrière dépasse la position de départ. Après environ 1 tour de la position de départ, revenez à la position de départ vers l'avant et retirez le culbuteur de la tête d'indexation (le mouvement de rotation de la tête d'indexation s'affranchit des contraintes de l'engrenage correspondant, c'est-à-dire qu'il se détache à partir de l'avance longitudinale de la table de la machine-outil. Contrainte de liaison), une fois que la machine-outil est manivelle longitudinalement pour alimenter la quantité de coupe correspondante, l'engrenage de contrainte de liaison à goupille est inséré. Une fois l'outil abaissé dans la position appropriée, le processus de traitement de liaison de l'étape précédente est répété jusqu'à ce que la surface de l'avance de came soit traitée jusqu'à la taille finie.
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Conclusion
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L'application de traitement de la fraiseuse à table élévatrice verticale ordinaire et de la tête d'indexation équipée d'une surface de came de piston de fraisage à engrenages suspendus a résolu avec succès le problème de traitement du moteur principal breveté MAN ES tel que 420 mm, 460 mm et d'autres diamètres d'alésage diesel marin à basse vitesse et haute puissance. Came plane de piston de cylindre de soupape d'échappement de moteur, utilisant pleinement les capacités de traitement des machines-outils ordinaires existantes dans l'atelier, réduisant le coût de l'équipement de production, augmentant la flexibilité de l'organisation de production de l'atelier et obtenant une bonne qualité de produit et une efficacité de production élevée, tout en utilisant des fraiseuses ordinaires pour des pièces similaires, il fournit une référence pour un traitement rapide avec des engrenages suspendus.
