1. Контрол на деформацията на процесната система при напрежение: увеличаване на твърдостта и оптимизиране на натоварването
Силовата деформация на технологичната система е това, което директно кара парчетата да бъдат с грешен размер. Например, когато използвате портална фреза за производство на огромни плоски повърхности, напречната греда може да се огъне с 0,1–0,3 mm под тежестта на държача на инструмента, което директно причинява твърде плосък детайл. За да коригирате този вид проблеми, оптимизацията трябва да се извърши от следните три гледни точки:
Укрепване на контактната твърдост
Коравината на контакта може да бъде значително подобрена, като се уверите, че важни части като водачи на машинни инструменти и шпинделни лагери пасват по-добре. Например, предварителното затягане на гайката с предварително{1}}технология за затегнати търкалящи лагери премахва пространството между главния вал и лагера. Това увеличава действителната контактна площ с 30% до 50% и контактната твърдост с повече от два пъти. След използването на тази технология, компания, която произвежда автомобилни части, намали грешката на заоблеността на шийката на коляновия вал от 0,015 mm на 0,005 mm.
Правене на детайла по-твърд
Необходими са спомагателни опори, за да станат по-твърди елементи с тънки-стени като цилиндрови блокове и корпуси на трансмисии. За обработка на тънкостенна обвивка се използва методът на композитно затягане „предпазен вал+върх“. Първо вътрешният отвор се обработва до правилния размер. След това предпазният вал, който пасва на празнината между вътрешния отвор, се вкарва и фиксира с предния и задния накрайник. Това прави детайла 4-6 пъти по-твърд по време на обработката на външния кръг и поддържа грешката на цилиндричността в рамките на 0,02 mm. Освен това неща като държачи за инструменти и централни рамки могат да помогнат за предпазване на тънките валове от прекалено висока вибрация. Казус за обработка на трансмисионен вал установи, че използването на плаваща опорна система с две колела намалява амплитудата на вибрациите при обработка с 80% и степента на счупване от 15% до по-малко от 2%.
Оптимизиране на разпределението на товарите
Ако проектирате правилно посоката и точката на прилагане на силата на затягане, можете да избегнете локалната концентрация на напрежение. Например, когато се работи с колела от алуминиева сплав, се използва радиално затягане вместо аксиално затягане. Това разпределя силата на затягане равномерно в цялото колело, което намалява деформацията на детайла с 60%. Анализът на крайните елементи (FEA) може да се използва за моделиране на разпределението на силата на затягане и подобряване на структурата на приспособлението за части, които не са правилни.
2. Контрол на термичната деформация: балансиране на температурното поле и подобряване на разсейването на топлината
Основната причина парчетата да се изкривяват при рязане е поради топлината. Например, при завъртане с висока скорост температурата на режещия ръб на инструмента може да надхвърли 850 градуса, а държачът на инструмента може да се разтегне с 0,05–0,1 mm/m, което директно причинява промяна на размера на обработката. За да разрешим проблема с термичната деформация, трябва да разгледаме две неща: контрол на източника и компенсация на процеса:
Разделяне на източника на топлина и улесняване на излизането на топлината
Поставете нагревателни части като електродвигатели и хидравлични помпи от външната страна на машинния инструмент и използвайте изолационни материали като плочи от керамични влакна, за да предпазите топлината от движение. Системата за принудително въздушно охлаждане може да поддържа повишаване на температурата в рамките на 5 градуса за важни части като шпинделни лагери и водещи релси. Конкретен производител на металорежещи машини с ЦПУ подобри системата за циркулация на охлаждащата течност, така че топлинната деформация на цилиндричните тела от алуминиева сплав по време на фрезоване премина от 0,08 mm на 0,02 mm.
Проектиране на баланс на температурното поле
При обработката на корпуса на скоростната кутия, зъбните колела и лагерите са разположени по симетричен начин, за да поддържат температурата на стената на скоростната кутия да се повишава равномерно и да намалят деформацията наполовина. За да се намали натрупването на аксиално напрежение и да се направи място за топлинно разширение, методът на затягане "единият край фиксиран, единият край еластичен връх" се използва върху тънките части на вала.
Подобряване на настройките за рязане
Възможно е да се реже по-бързо (Vc), което може да съкрати времето за рязане, но е важно да се поддържа топлината при рязане и износването на инструмента под контрол. Тестовете показват, че увеличаването на Vc от 100 m/min до 200 m/min намалява топлината на рязане с 30%, но съкращава живота на инструмента с 40%. Така че най-добрата комбинация от параметри трябва да бъде избрана въз основа на вида на материала (като алуминиева сплав или чугун). Например, когато работите с чугунени цилиндрични тела, можете да поддържате термичната деформация в рамките на 0,03 mm, като зададете скоростта на подаване на f=0.2mm/r и скоростта на рязане на Vc=150m/min.
3. Управление на вътрешния стрес: проектиране на маршрута на процедурата и предварителната обработка на празната проба
Вътрешното напрежение е основната причина частите да променят формата си, след като са били обработени. Остатъчното напрежение може да достигне до 30% до 50% от границата на провлачване на закалени стоманени части. Това може да доведе до огъване или счупване на частите, докато се съхраняват или използват. Когато става въпрос за вътрешно напрежение, то трябва да се контролира по следните два начина:
Оптимизиране на маршрута на процес
Повече от 80% от остатъчното напрежение може да бъде премахнато, като следвате стъпките на "груба обработка → отгряване за освобождаване на напрежението → прецизна обработка." Например, когато работите с колянови валове, отгряването за освобождаване на напрежението при 600–650 градуса след груба обработка, задържане за 4–6 часа и след това прецизна обработка до точност на размерите може да ги спре да променят формата си, когато се използват отново. За елементи с тънки стени се използва методът на "симетрична обработка". Това предполага първо да се изреже едната страна до определена дълбочина и след това да се обърне другата страна, за да се облекчи напрежението.
Подготовка на суровини
Използвайте коване, валцуване и други методи, за да направите празната структура по-равномерна и да се отървете от вътрешните недостатъци. Една компания, например, използва техника за "изотермично коване", за да направи заготовки за свързващи пръти. Тази технология прецизира размера на зърното до ниво ASTM 6-8 и намалява изкривяването със 70% след обработката. Освен това подходът за групиране на заготовки (групиране по размер и твърдост) може да направи допустимото количество за рязане едно и също всеки път и да намали грешките.
