W oparciu o zastosowanie głowicy indeksującej akcesoriów do obrabiarki i przekładni wiszącej na zwykłej frezarce z pionowym stołem podnoszonym, na przykładzie cylindra części morskiego silnika wysokoprężnego o dużej mocy i niskiej prędkości, powierzchnia czołowa krzywki płaszczyzny tłoka jest frezowane. W warunkach istniejącego wyposażenia obrabiarki w warsztacie przeanalizuj strukturę profilu krzywki tłoka cylindra i parametry ołowiu, połącz wzór obliczania przełożenia przekładni z funkcją zastosowania głowicy indeksującej oraz przeanalizuj obrabiarki, frezy, indeksowanie zaangażowane głowice i koła zębate. Odpowiednie parametry techniczne są obliczane i starannie dobierane. Po praktyce obróbki skrawaniem i badaniu funkcji ruchu części tłoka po ich zamontowaniu w cylindrze pneumatycznym zaworu wydechowego silnika wysokoprężnego podsumowano zestaw rozwiązań w zakresie procesu obróbki o stabilnej jakości i niskich kosztach.
#01
zdjęcie
Przedmowa
zdjęcie
Do precyzyjnej obróbki płaskich profili krzywkowych najbardziej idealnym rozwiązaniem procesowym jest frezowanie na obrabiarkach CNC, zwłaszcza centra obróbcze CNC z osiami obrotu CNC (oś A lub oś B). Wszystkie części do wolnoobrotowych silników wysokoprężnych o dużej mocy są dostępne w małych partiach i są różnego typu. Inwestycja kapitałowa w wyposażenie centrów obróbczych NC jest stosunkowo duża. Stosunek wejścia do wyjścia nowej obrabiarki NC z funkcją obróbki wieloosiowej tylko dla tej części nie jest idealny. Zwykłe frezarki z pionowym stołem podnoszonym są standardowym wyposażeniem produkcyjnym w większości tradycyjnych warsztatów obróbki mechanicznej. Celem techników zajmujących się badaniami nad procesami jest pełne wykorzystanie funkcji przetwarzania istniejącego wyposażenia obrabiarek i uzyskanie tanich danych wejściowych i wysokiej wydajności. Krzywka płaszczyzny tłoka jest powierzchnią prowadzącą ruchu drążka prowadzącego i charakteryzuje się dużą precyzją. Proces frezowania polega na przetwarzaniu połączeń, w którym oś liniowa i oś obrotu są w określonej proporcji. Frezowanie na obrabiarkach innych niż CNC jest trudne. Skok krzywki płaszczyzny tłoka jest mały, to znaczy, aby na krótkim odcinku liniowym wytworzyć duży kąt obrotu, konieczne jest wykorzystanie funkcji zwykłej frezarki pionowej w celu opracowania nowatorskiej i dojrzałej osi liniowej oraz schemat technologii przetwarzania połączeń osi obrotowych [1]. Poznaj technologię przetwarzania płaskich części krzywkowych i technologię stosowania przekładni, aby zapewnić jakość obróbki części.
#02
zdjęcie
Zastosowanie frezarki i towarzyszącej przekładni głowicy podziałowej
zdjęcie
Zastosowanie zwykłej frezarki pionowej i głowicy podziałowej z obróbką za pomocą przekładni wiszącej pokazano na rysunku 1. Jak pokazano na rysunku 1a, zwykła frezarka pionowa X53K ze stołem podnoszonym ma skok śruby pociągowej wzdłużnej P=6 mm. Uniwersalna głowica indeksująca FW250 ma stałą liczbę 40 i jest wyposażona w standardowo dostępną bibliotekę przekładni. Opcjonalne zęby koła zębatego z to 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100 [2]. Główne koło napędowe jest zamontowane na jednym końcu podłużnego wału śrubowego frezarki pionowej, a napędzane koło zębate jest zamontowane na tylnej stronie głowicy podziałowej. Pomiędzy głównym kołem napędowym a kołem napędzanym zawieszony jest zespół przekładni o odpowiednim przełożeniu. Zestaw przekładni jest dostosowany do odpowiedniego zazębienia. Po usunięciu szczeliny zamocuj ją za pomocą wspornika zablokowanego po stronie głowicy indeksującej i ogona. Po zakończeniu montażu śruba wzdłużna frezarki pionowej napędza stół roboczy w celu posuwu wzdłużnego. Jednocześnie główna przekładnia napędowa zintegrowana ze śrubą wzdłużną przekazuje odpowiedni ruch obrotowy na głowicę podziałową poprzez zespół przekładni o odpowiednim przełożeniu. Obrót mocowania głowicy podziałowej. Części są odpowiednio obracane, aby zrealizować synchroniczne przetwarzanie połączenia osi liniowej i osi obrotowej.
zdjęcie
a) Frezarka pionowa X53K
zdjęcie
b) Głowica indeksująca wyposażona jest w przekładnię zawieszającą
zdjęcie
c) Frezowanie krzywkowe płaskie
Rysunek 1: Schemat zastosowania zwykłej frezarki pionowej i głowicy podziałowej wyposażonej w obróbkę wiszącą
#03
zdjęcie
Płaska powierzchnia prowadząca części tłoka
zdjęcie
Tłok cylindra we wnęce cylindra pneumatycznego zespołu zaworu wydechowego morskiego silnika wysokoprężnego o dużej mocy i niskiej prędkości jest precyzyjną częścią ruchomą. Tłok obraca się w górę lub w dół pod wpływem ciśnienia w cylindrze. Powierzchnia prowadząca krzywki na powierzchni czołowej tłoka napędza ruch stykającego się z nią drążka prowadzącego. Obrót tłoka Dokładność kąta i odległości ruchu w górę i w dół ma kluczowe znaczenie dla takich funkcji, jak regulacja wydechu. Wymagania dotyczące wielkości obróbki powierzchni prowadzącej (0 stopnia ~144,3 stopnia) płaskiej krzywki tłoka pokazano na rysunku 2. Płaska krzywka ma postać występu pierścienia końcowego z wewnętrznym okręgiem R6{{ 10}} mm i zewnętrzny okrąg R70 mm. Skręca spiralnie w górę zgodnie z ruchem wskazówek zegara od 0 stopni (rozszerzany na obwodzie R65mm, kąt narastania 1,75 stopnia). Gdy osiągnie 144,3 stopnia, kończy się na powierzchni tylnej krzywki o wysokości 5 mm. , wartość chropowatości powierzchni krzywki Ra=3.2μm. Materiał części to QT400.
zdjęcie
a) Widok tłoka z góry
zdjęcie
b) Przekrój poprzeczny tłoka
zdjęcie
c) Schemat rozszerzania powierzchni ołowiu
zdjęcie
d) Rysunek izometryczny tłoka
Rysunek 2 Wymiary powierzchni krzywkowej płaszczyzny tłoka danego modelu
#04
zdjęcie
Obróbka powierzchni prowadzącej krzywki
zdjęcie
4.1 Przygotowanie procesu
Wymagania wymiarowe procesu toczenia przed procesem frezowania powierzchni krzywki tłoka przedstawiono na rysunku 3. W artykule nie przedstawiono procesu toczenia.
zdjęcie
Rysunek 3 Wymagania wymiarowe dla procesu toczenia przed procesem frezowania powierzchni krzywki tłokowej
4.2 Obliczenie doboru pasujących biegów
(1) Obliczanie skoku krzywki L: Odległość wysokości odpowiadająca osiowemu wzniesieniu spirali powierzchni krzywki o 360 stopni to skok L krzywki. Zgodnie z wymiarami diagramu rozszerzania powierzchni krzywki na rysunku 2c, powierzchnia krzywki wzrasta h=5 mm od 0 stopni do 144,3 stopnia i na tej podstawie obliczany jest skok L krzywki. Z 5/L=144.3/360 możemy otrzymać L=12.474 (mm).
(2) Obliczanie przełożenia i Wzór na obliczenie przełożenia [2] to:
i＝40t/L (1)
We wzorze i oznacza przełożenie skrzyni biegów; 40 to stały numer głowicy indeksującej; t to wzdłużny skok śruby obrabiarki (mm), a t frezarki pionowej X53K wynosi zazwyczaj 6 mm; L to skok krzywki (mm).
Zgodnie ze wzorem (1) z obliczeń wynika, że i=40×6/12,474≈19,24.
(3) Liczbę zębów przekładni oblicza się na podstawie liczby opcjonalnych zębów przekładni wyposażonych w głowicę podziałową FW250 oraz wymagań dotyczących przełożenia. Według konwencjonalnych 2 zestawów (jeden zestaw kół głównych i napędzanych związanych z przekładnią bezpośrednią) 4 konfiguracje biegów Nie można spełnić wymogu przełożenia 19,24. W zależności od przestrzeni montażowej i warunków mocowania wspornika wybierane i konfigurowane są 3 grupy po 6 przekładni. Wzór na obliczenie przełożenia skrzyni biegów [3] to:
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
We wzorze I oznacza przełożenie skrzyni biegów; z1, z3 i z5 to odpowiednio zęby każdego aktywnego koła wiszącego, a priorytet ma wybór spośród standardowych zębów koła zębatego głowicy podziałowej; z2, z4 i z6 to odpowiednio liczba zębów każdego napędzanego wiszącego koła zębatego, przy czym priorytet ma wybór spośród. Głowica indeksująca jest standardowo wyposażona w liczbę zębów koła zębatego do wyboru.
Według wzoru (2) można otrzymać przekładnię z 3 grupami po 6 zębów przekładni
Przełożenie I=90×80×70/(35×30×25)=19.2, które jest zbliżone do przełożenia i (19,24) obliczonego na podstawie wyprzedzenia krzywki.
4.3 Weryfikacja błędów
Przełożenie przekładni I{{0}}.2 projektowane jest w oparciu o dobór warunków liczby zębów przekładni. Zakładany skok L=40×6/19.2=12.5 (mm) oblicza się za pomocą równania (1). Następnie, w zależności od części, kąt powierzchni prowadzącej krzywki wynosi 144,3 stopnia, odwrotnie przyjmuje się, że wysokość h=144.3×12.5/360=5.01 (mm) w kierunku obliczonej powierzchni prowadzącej krzywki, a błąd 5 mm od rozmiaru wymaganego na rysunku wynosi 0,01 mm, co spełnia dopuszczalne wymagania tolerancji wielkości części.
4.4 Zastosowanie praktyczne
Gdy frezowanie krzywki płaszczyzny tłoka jest zaciśnięte na głowicy podziałowej, głowica indeksująca zaciska wrzeciono procesowe za pomocą uchwytu samocentrującego i reguluje błąd koncentryczności obrotu wrzeciona na wartość mniejszą lub równą 0,01 mm. Umieścić tłok z wewnętrznym otworem tłoka i wrzecionem procesowym, a następnie za pomocą śrub drążków ściągających i podkładek płyty dociskowej zacisnąć i dokręcić tłok w gwintowanym otworze na końcu trzpienia procesowego, a następnie za pomocą czujnika zegarowego sprawdzić obroty bicie tłoka. Przekładnię do frezowania powierzchni krzywkowych tłoka pokazano na rysunku 4. Główne koła napędowe Z1 i Z2 są zamontowane na wzdłużnym końcu śruby obrabiarki na wsporniku stałym. Z2 jest napędzanym kołem zębatym Z1. Z3 i Z2 to współosiowe przekładnie synchroniczne. Z3 napędza Z4 i Z2. Z5 i Z4 to współosiowe przekładnie synchroniczne. Z5 napędza przekładnię Z6 zawieszoną z tyłu głowicy indeksującej (czyli napędza wiszący wał koła głowicy indeksującej), która ostatecznie tworzy prowadnicę ruchu obrotowego części utrzymywanych przez głowicę indeksującą oraz posuw wzdłużny ruch obrabiarki. Zależność między współczynnikiem skoku jest taka, że odległość ruchu wzdłużnego obrabiarki wynosi 12,5 mm, a tłok obraca się synchronicznie o 360 stopni; odległość ruchu wzdłużnego obrabiarki wynosi 5,01 mm, a tłok obraca się synchronicznie o 144,3 stopnia.
Narzędziem frezującym jest frez palcowy ze stali szybkotnącej o średnicy φ20mm. Parametry skrawania to prędkość skrawania vc=23.55m/min, prędkość wrzeciona n=375obr/min i posuw f=0.1mm/obr. Wyrównaj linię osi frezu walcowo-czołowego tak, aby pokrywała się z linią środkową tłoka. Wykorzystaj boczną krawędź frezu palcowego do dolnej części powierzchni prowadzącej krzywki (-5mm) i obróć drążek posuwu wzdłużnego obrabiarki w prawo, czyli uruchom krzywkę płaszczyzny tłoka. Oś liniowa i oś obrotowa frezowania są obrabiane jednocześnie. Proces dzieli się na obróbkę zgrubną, półwykańczającą i wykańczającą. Punkt początkowy frezu walcowo-czołowego znajduje się w odległości 0 stopnia w kierunku promieniowym powierzchni prowadzącej, a położenie osiowe powierzchni prowadzącej planuje się na -3,5 mm (pozostawiając margines 1,5 mm ), -4,8 mm (pozostawić margines 0,2 mm) i -5 mm, w sumie 3 etapy frezowania. Po zakończeniu frezowania każdego etapu roboczego frez cofa się osiowo do bezpiecznego położenia, a posuw wzdłużny obrabiarki odwraca się z powrotem do położenia wyjściowego z poprzedniego etapu roboczego. Biorąc pod uwagę błąd odwrotny luzu przekładni, każdy powrót do tyłu przekracza położenie początkowe. Po około 1 obrocie pozycji wyjściowej należy powrócić do pozycji wyjściowej w kierunku do przodu i wyciągnąć trzpień wahacza głowicy podziałowej (ruch obrotowy głowicy podziałowej wyrywa się z ograniczeń pasującej przekładni, czyli wyrywa się z posuwu wzdłużnego stołu obrabiarki. Ograniczenie połączenia), po ręcznym obróceniu obrabiarki wzdłużnie w celu podania odpowiedniej wielkości skrawania, wkładane jest koło zębate ograniczające połączenie sworzniowe. Po opuszczeniu narzędzia do odpowiedniego położenia, proces obróbki połączenia z poprzedniego etapu jest powtarzany, aż powierzchnia prowadząca krzywki zostanie przetworzona do gotowego rozmiaru.
#05
zdjęcie
Wniosek
zdjęcie
Zastosowanie do przetwarzania zwykłej frezarki z pionowym stołem podnoszonym i głowicy indeksującej wyposażonej w powierzchnię krzywki tłoka frezującego wiszącą przekładnię skutecznie rozwiązało problem przetwarzania opatentowanego przez MAN ES silnika głównego, takiego jak 420 mm, 460 mm i inny morski niskoobrotowy silnik wysokoprężny o dużej mocy o średnicy otworu krzywka płaska cylindra zaworu wydechowego silnika, pełne wykorzystanie możliwości przetwarzania istniejących w warsztacie zwykłych obrabiarek, zmniejszenie kosztów wyposażenia produkcyjnego, zwiększenie elastyczności organizacji produkcji warsztatu oraz osiągnięcie dobrej jakości produktu i wysokiej wydajności wyjściowej, przy użyciu zwykłych frezarek do podobnych części. Stanowi punkt odniesienia dla szybkiej obróbki z wiszącymi przekładniami.
