Com base na aplicação da cabeça de indexação de acessórios da máquina-ferramenta e da engrenagem suspensa na fresadora de mesa de elevação vertical comum, tomando o cilindro de uma peça de motor diesel marítimo de alta potência e baixa velocidade como exemplo, a superfície de chumbo do came do plano do pistão é fresado. Sob as condições do equipamento de máquina-ferramenta existente na oficina, analise a estrutura do perfil do came do pistão do cilindro e os parâmetros de avanço, combine a fórmula de cálculo da relação de transmissão da engrenagem e a função de aplicação da cabeça de indexação e analise as máquinas-ferramentas, fresas, indexação cabeças e engrenagens envolvidas. Os parâmetros técnicos relevantes são calculados e cuidadosamente organizados. Após a prática de usinagem e o teste da função de movimento das peças do pistão após serem instaladas no cilindro de ar da válvula de escape do motor diesel, um conjunto de soluções de processo de usinagem de baixo custo e qualidade estável é resumido.
#01
foto
Prefácio
foto
Para usinagem de precisão de perfis de cames planos, a solução de processo mais ideal é o fresamento de máquinas-ferramenta CNC, especialmente centros de usinagem CNC com eixos de rotação CNC (eixo A ou eixo B). As peças de motores diesel marítimos de baixa velocidade de alta potência estão todas em pequenos lotes e de vários tipos. O investimento de capital em equipamentos de centros de usinagem NC é relativamente grande. A relação entrada-saída da nova máquina-ferramenta NC com função de usinagem multieixos apenas para esta peça não é ideal. As fresadoras de mesa elevatória vertical comuns são equipamentos de produção padrão na maioria das oficinas de processamento mecânico tradicionais. O objetivo da pesquisa de processo dos técnicos de oficina é utilizar plenamente as funções de processamento dos equipamentos de máquinas-ferramenta existentes e formar entradas de baixo custo e saídas de alta eficiência. O came do plano do pistão é a superfície principal do movimento da haste guia e possui alta precisão. O processo de fresamento envolve o processamento de ligação no qual o eixo linear e o eixo de rotação estão em uma determinada proporção. O fresamento em máquinas-ferramentas não CNC é difícil. O avanço do came do plano do pistão é pequeno, ou seja, para formar um grande ângulo de rotação em uma distância linear curta, é necessário utilizar as funções de uma fresadora vertical comum para desenvolver um eixo linear novo e maduro e esquema de tecnologia de processamento de ligação de eixo rotativo [1]. Explore a tecnologia de processamento de peças de cames planos e tecnologia de aplicação de engrenagens para garantir a qualidade do processamento de peças.
#02
foto
Aplicação de fresadora e cabeçote indexador que acompanha a engrenagem
foto
A aplicação da fresadora vertical comum e da cabeça de indexação com processamento de engrenagem suspensa é mostrada na Figura 1. Conforme mostrado na Figura 1a, a fresadora de mesa elevatória vertical comum X53K tem um passo do parafuso de alimentação longitudinal P=6mm. O cabeçote indexador universal FW250 possui um número fixo de 40 e está equipado com uma biblioteca de engrenagens padrão disponível. Os dentes da engrenagem z opcionais são 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100[2]. A engrenagem motriz principal é instalada em uma extremidade do eixo do parafuso longitudinal da fresadora vertical, e a engrenagem acionada é instalada no lado traseiro da cabeça indexadora. Um conjunto de engrenagens com uma relação de transmissão correspondente é pendurado entre a engrenagem motriz principal e a engrenagem acionada. O conjunto de engrenagens é ajustado à malha apropriada. Depois que a lacuna for eliminada, fixe-a com o suporte travado nas laterais da cabeça e da cauda de indexação. Após a conclusão da instalação, o parafuso longitudinal da fresadora vertical aciona a mesa de trabalho para alimentar longitudinalmente. Ao mesmo tempo, a engrenagem motriz principal integrada ao parafuso longitudinal transmite o movimento rotacional correspondente à cabeça indexadora através do conjunto de engrenagens com a relação de transmissão correspondente. A rotação da fixação da cabeça de indexação As peças são giradas de acordo para realizar o processamento de ligação síncrona do eixo linear e do eixo rotativo.
foto
a) Fresadora vertical X53K
foto
b) A cabeça indexadora está equipada com uma engrenagem suspensa
foto
c) Fresamento de came plano
Figura 1: Diagrama de aplicação de fresadora vertical comum e cabeçote indexador equipado com processamento de engrenagem suspensa
#03
foto
Superfície plana do came da peça do pistão
foto
O pistão do cilindro na cavidade do cilindro de ar do conjunto da válvula de escape do motor diesel marítimo de alta potência e baixa velocidade é uma peça móvel de precisão. O pistão gira para cima ou para baixo sob a ação da pressão do cilindro. A superfície do came na face final do pistão impulsiona o movimento da haste guia em contato com ele. A rotação do pistão A precisão do ângulo e da distância do movimento para cima e para baixo é crítica para funções como a sincronização do escape. Os requisitos de tamanho de processamento para a superfície de ataque (0 graus ~144,3 graus) do came plano do pistão são mostrados na Figura 2. O came plano tem a forma de uma saliência do anel final com um círculo interno de R6{{ 10}}mm e um círculo externo de R70mm. Ele espirala para cima no sentido horário a partir de 0 graus (expandido na circunferência R65mm, ângulo de subida de 1,75 graus). Quando atinge 144,3 graus, termina na superfície do came traseiro com uma altura de 5 mm. , o valor da rugosidade da superfície do came Ra=3.2μm. O material das peças é QT400.
foto
a) Vista superior do pistão
foto
b) Vista em corte transversal do pistão
foto
c) Diagrama de expansão da superfície de chumbo
foto
d) Desenho isométrico do pistão
Figura 2 Dimensões da superfície do came do plano do pistão de um determinado modelo
#04
foto
Usinagem da superfície do came
foto
4.1 Preparação do processo
Os requisitos dimensionais do processo de torneamento antes do processo de fresamento da superfície do came do pistão são mostrados na Figura 3. O processo de torneamento não é apresentado neste artigo.
foto
Figura 3 Requisitos dimensionais para o processo de torneamento antes do processo de fresamento da superfície do came do pistão
4.2 Seleção de cálculo de engrenagens correspondentes
(1) Cálculo do avanço do came L: A distância de altura correspondente à elevação axial da espiral da superfície do came de 36 0 graus é o avanço do came L. De acordo com as dimensões do diagrama de expansão da superfície do came na Figura 2c, o a superfície do came aumenta h=5mm de 0 grau a 144,3 graus, e o avanço do came L é calculado com base nisso. De 5/L=144.3/360, podemos obter L=12.474 (mm).
(2) Cálculo da relação de transmissão i A fórmula de cálculo da relação de transmissão [2] é
i＝40t/L (1)
Na fórmula, i é a relação de transmissão; 40 é o número fixo da cabeça indexadora; t é o passo longitudinal do parafuso da máquina-ferramenta (mm), e t da fresadora vertical X53K é geralmente 6 mm; L é o cabo do came (mm).
De acordo com a fórmula (1), o cálculo mostra que i=40×6/12,474≈19,24.
(3) O número de dentes da engrenagem é calculado com base no número de dentes da engrenagem opcionais equipados com a cabeça indexadora FW250 e nos requisitos da relação de transmissão. De acordo com os 2 conjuntos convencionais (um conjunto de engrenagens principais e acionadas relacionadas à transmissão direta) 4 configurações de engrenagens Incapaz de atender ao requisito de relação de transmissão 19,24. De acordo com o espaço de instalação e as condições de fixação do suporte, são selecionados e configurados 3 grupos de 6 engrenagens. A fórmula de cálculo da relação de transmissão da engrenagem [3] é
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
Na fórmula, I é a relação de transmissão da engrenagem; z1, z3 e z5 são os dentes de cada engrenagem suspensa ativa, respectivamente, e é dada prioridade à seleção dos dentes da engrenagem padrão da cabeça indexadora; z2, z4 e z6 são respectivamente o número de dentes de cada engrenagem suspensa acionada, e a prioridade é dada à seleção. A cabeça indexadora vem de fábrica com o número de dentes da engrenagem para escolher.
De acordo com a fórmula (2), pode-se obter uma transmissão com 3 grupos de distribuição de 6 dentes de engrenagem
A relação I=90×80×70/(35×30×25)=19.2, que é próxima da relação de transmissão i (19,24) calculada a partir do cabo do came.
4.3 Verificação de erros
A relação de transmissão I{{0}}.2 é projetada com base na seleção das condições do número de dentes da engrenagem. O avanço assumido L=40×6/19.2=12.5 (mm) é calculado usando a equação (1). Então, de acordo com o ângulo da superfície de avanço do came da peça de 144,3 graus, inversamente, assume-se que a altura h=144,3×12,5/360=5,01 (mm) em direção à superfície de avanço do came calculada, e o o erro de 5 mm do tamanho exigido no desenho é de 0,01 mm, o que atende aos requisitos permitidos de tolerância de tamanho da peça.
4.4 Aplicação prática
Quando o fresamento de came do plano do pistão é fixado na cabeça de indexação, a cabeça de indexação fixa o fuso do processo com um mandril autocentrante e ajusta o erro de concentricidade da rotação do fuso para menor ou igual a 0,01 mm. Posicione o pistão com o orifício interno do pistão e o fuso do processo e use Use parafusos de direção e arruelas da placa de pressão para prender e apertar o pistão no orifício roscado na extremidade do mandril do processo e use um relógio comparador para verificar a rotação excentricidade do pistão. A engrenagem de fresagem de superfície do came do pistão é mostrada na Figura 4. As engrenagens principais Z1 e Z2 são instaladas na extremidade do parafuso longitudinal da máquina-ferramenta no suporte fixo. Z2 é a engrenagem acionada de Z1. Z3 e Z2 são engrenagens síncronas coaxiais. Z3 aciona Z4 e Z2. Z5 e Z4 são engrenagens síncronas coaxiais. Z5 aciona a engrenagem Z6 que está pendurada no lado traseiro da cabeça de indexação (ou seja, aciona o eixo da roda suspensa da cabeça de indexação), que em última análise forma a guia para o movimento de rotação das peças seguradas pela cabeça de indexação e pelo avanço longitudinal movimento da máquina-ferramenta. A relação entre a taxa de curso é que a distância do movimento longitudinal da máquina-ferramenta é de 12,5 mm e o pistão gira 360 graus de forma síncrona; a distância de movimento longitudinal da máquina-ferramenta é de 5,01 mm e o pistão gira sincronicamente 144,3 graus.
A ferramenta de fresamento é uma fresa de topo de aço rápido de φ20mm. Os parâmetros de corte são velocidade de corte vc=23,55m/min, velocidade do fuso n=375r/min e avanço f=0,1mm/r. Alinhe a linha do eixo da fresa de topo para coincidir com a linha central do pistão. Use a borda lateral da fresa de topo para ficar na parte inferior da superfície de ataque do came (-5mm) e gire a haste de alimentação longitudinal da máquina-ferramenta para a direita, ou seja, inicie o came do plano do pistão. O eixo linear e o eixo rotativo da fresagem são processados simultaneamente. O processo é dividido em desbaste, semiacabamento e acabamento. O ponto inicial da fresa de topo é 0 grau na direção radial da superfície principal, e a posição axial da superfície principal é planejada para ser -3,5 mm (deixando uma margem de 1,5 mm ), -4,8 mm (deixe uma margem de 0,2 mm) e -5 mm, um total de 3 etapas de processamento de fresamento. Após a conclusão do fresamento de cada etapa de trabalho, a fresa é retraída axialmente para uma posição segura e o avanço longitudinal da máquina-ferramenta é revertido para a posição inicial da etapa de trabalho anterior. Considerando o erro reverso da folga da engrenagem, cada retorno reverso excede a posição inicial. Após cerca de 1 volta da posição inicial, retorne à posição inicial na direção para frente e puxe o pino oscilante da cabeça indexadora (o movimento de rotação da cabeça indexadora rompe com as restrições da engrenagem correspondente, ou seja, ela rompe fora a partir do avanço longitudinal da mesa da máquina-ferramenta. Restrição de ligação), depois que a máquina-ferramenta é acionada longitudinalmente para alimentar a quantidade de corte correspondente, a engrenagem de restrição de ligação do pino é inserida. Depois que a ferramenta é abaixada até a posição apropriada, o processo de processamento da ligação da etapa anterior é repetido até que a superfície do came seja processada no tamanho final.
#05
foto
Conclusão
foto
A aplicação de processamento de fresadora de mesa de elevação vertical comum e cabeça de indexação equipada com superfície de came de pistão de fresagem de engrenagem suspensa resolveu com sucesso o problema de processamento do motor principal patenteado MAN ES, como 420 mm, 460 mm e outros diâmetros de furo marítimos de baixa velocidade e alta potência diesel came do plano do pistão do cilindro da válvula de escape do motor, fazendo pleno uso das capacidades de processamento das máquinas-ferramentas comuns existentes na oficina, reduzindo o custo do equipamento de produção, aumentando a flexibilidade da organização de produção da oficina e alcançando boa qualidade do produto e alta eficiência de produção, ao usar fresadoras comuns para peças semelhantes, fornece uma referência para processamento rápido com engrenagens suspensas.
