Um método para controlar a precisão de usinagem de furos roscados é introduzido. Por meio da análise sistemática do processo de cada elo no processo de produção, métodos como melhorar o nível de precisão no estado da peça, controlar a precisão da rosca e aumentar o valor da compensação por rosqueamento reverso e projetar parafusos de proteção especiais superaram os problemas técnicos e foram aplicados com sucesso . para produção em massa.
1 Preâmbulo
O invólucro da câmara de combustão de um determinado tipo de motor é composto de peça de conexão frontal, cilindro giratório de parede fina, peça de conexão traseira e suporte através de soldagem a arco de argônio, tratamento térmico e jateamento de areia. A superfície externa da casca de parede fina da câmara de combustão é soldada com 2 fileiras de suportes axiais com um total de 20 peças. O padrão de design dos suportes requer uma precisão de rosca de M4-6H. A rosca do suporte é usada para instalar a cobertura do cabo do míssil, e a qualidade e a confiabilidade da conexão da rosca devem ser altas. Devido às limitações da estrutura de suporte, material e estrutura do espaço da peça soldada com o invólucro da câmara de combustão, o processo tradicional é usado para processar a rosca e a taxa qualificada do produto é baixa. Neste artigo, a análise e a pesquisa do processo são realizadas em cada elo do processamento do produto, e um método razoável e eficaz de controle de precisão da rosca é obtido por meio da verificação, comparação e análise do teste.
2 Características da estrutura do produto e dificuldades de processamento
2.1 Características estruturais
As dimensões externas do invólucro da câmara de combustão são relativamente grandes, com um diâmetro externo de 500mm e um comprimento de 4500mm. O suporte é soldado manualmente na superfície externa da carcaça da câmara de combustão, e seu vão radial é de (114±0,2) mm. O invólucro da câmara de combustão e os materiais de suporte são feitos de aço de ultra-alta resistência D406A. A estrutura do suporte da carcaça da câmara de combustão é mostrada na Figura 1. A forma do suporte é uma estrutura oblonga, o diâmetro externo é de 14 mm, a largura é de mm e o centro possui uma rosca interna M4-6H com um passo de 0,7 mm. Há apenas uma folga de 0,7 mm entre a ranhura inferior rosqueada e o alojamento de parede fina.
Figura Fig. 1 Estrutura de suporte da carcaça da câmara de combustão
2.2 Dificuldades no processamento
O fluxo do processamento do suporte é mostrado na Figura 2. Se os furos roscados do suporte forem processados após soldagem e tratamento térmico, existem as seguintes dificuldades [1].
1) A folga entre a parte inferior do orifício rosqueado do suporte e a carcaça é de apenas 0,7 mm, e é fácil danificar a superfície da carcaça de parede fina durante a usinagem, representando um risco de qualidade.
2) A folga entre a ranhura inferior do orifício roscado do suporte e o invólucro é pequena, a guia da torneira é curta durante o processamento da rosca, o posicionamento é instável, o rosqueamento é difícil e é fácil processar o desvio e o a verticalidade de 0,04 mm não pode ser garantida.
3) A dureza do material após o tratamento térmico é 48-52HRC, e é fácil fazer com que o macho quebre durante o processamento da rosca, e a casca será descartada devido a problemas na rosca, resultando em alto custo de fabricação e qualidade riscos.
Com base na análise acima, pode-se concluir que a rosca do suporte precisa ser processada antes da soldagem e, após a soldagem, é recozida, jateada com areia, temperada e revenida junto com o invólucro da câmara de combustão. Após o tratamento de têmpera, a superfície da rosca do suporte é oxidada, havendo excesso de resíduos aderidos à superfície do perfil da rosca. Se a rosca do suporte for processada no local antes da soldagem, após o processamento da combinação do invólucro da câmara de combustão, use a torneira M4-6H para limpar o excesso preso à superfície do perfil da rosca do suporte, e ao mesmo tempo, a camada de óxido na superfície do perfil da rosca interna do suporte cairá. Ao usar o medidor de parada de rosca M4-6H para detectar, a taxa qualificada é de apenas 67%. As estatísticas são feitas sobre o processamento das roscas internas M4-6H de 17 suportes de carcaça da câmara de combustão, e os dados são mostrados na Tabela 1. Como melhorar a precisão da usinagem da rosca do suporte tornou-se um problema técnico urgente que precisa ser resolvido na produção e entrega dos produtos.
Figura Figura 2 Processo de processamento
Tabela 1 Estatísticas do processamento de rosca interna M4-6H de 17 suportes de caixa de câmara de combustão
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3 Esquema técnico e teste de processo
3.1 Solução técnica
Após reexame, teste, análise e investigação de vários processos no invólucro da câmara de combustão e processamento do suporte, acredita-se que a principal razão para a tolerância excessiva da precisão do tamanho da rosca interna do suporte M4-6H é : após o tratamento de têmpera, a superfície da rosca de suporte é oxidada e a superfície do dente da rosca é anexada com excesso. Ao limpar o excesso na superfície da rosca, a camada de óxido na superfície da rosca interna da peça do suporte cairá, fazendo com que a precisão da rosca interna do suporte M4-6H seja fora da tolerância.
De acordo com a análise do processo, dois esquemas de processo foram desenvolvidos.
Opção 1: Personalize torneiras manuais especiais, que são divididas em cones de nariz e segundos cones, e controle o diâmetro médio dos cones de nariz. Use o cone de ponta para rosquear a rosca no estado da peça de suporte e reserve uma tolerância de usinagem. Após o tratamento térmico do invólucro da câmara de combustão, bata na rosca do suporte com um segundo cone para garantir a precisão final da rosca.
Solução 2: Melhore a precisão da rosca M4-6H em um nível no estado da peça de suporte e processe de acordo com M4-5H, compense efetivamente a diferença entre M4-6H e M{ {4}}H, e atende aos requisitos de precisão da rosca [2].
3.2 Processo de teste e resultados
O primeiro esquema de processo é realizado em 3 etapas. ① Machos especiais personalizados (cone da cabeça e segunda torneira), as margens reservadas para o diâmetro médio da torneira da cabeça são 0,30mm, 0,20 mm e {{10}},10 mm, respectivamente. ② Use o cone de ponta para bater na rosca ao processar as peças de suporte. ③ Após o tratamento térmico, use um segundo cone para perfurar a rosca. Devido à alta dureza (48-52HRC) do material após o tratamento térmico e à influência do grande diâmetro do invólucro da câmara de combustão, é mais difícil para o operador bater na rosca, a força é desequilibrada e o a força de corte é fácil de desviar do eixo. Durante o teste, quando a tolerância do diâmetro médio era de 0,30 mm, o orifício roscado não podia ser cortado quando rosqueado com dois cones; quando a tolerância do diâmetro médio era de 0,20 mm e 0,10 mm, respectivamente, o furo rosqueado foi desviado ou a torneira foi quebrada e a qualidade do produto Difícil de garantir [3].
De acordo com o segundo plano de processo, a precisão da rosca do suporte é melhorada em um nível de processamento, e as estatísticas são feitas no processamento da rosca interna M4-6H de 10 suportes de carcaça da câmara de combustão. Os dados são mostrados na Tabela 2. A precisão da rosca melhorou bastante e a taxa de qualificação do produto aumentou de 67% para 95%.
Tabela 2 Estatísticas de processamento de thread interno de suporte no esquema 2
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3.3 Análise dos resultados do teste
Ao resumir e analisar os resultados do teste do Esquema 1 e Esquema 2, de acordo com o método de processamento do Esquema 2, a taxa de qualificação da rosca do suporte é muito melhorada. A rosca fora da tolerância é inspecionada com o medidor de rosca M4-7H e todas são qualificadas. Compare as dimensões de precisão da rosca de M4-6H com M4-5H e M4-7H, consulte a Tabela 3 para obter detalhes.
Tabela 3 Dimensões de precisão da rosca interna M4×0.7mm (unidade: mm)
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Pode-se ver que o diâmetro médio da rosca M{{0}}H está em mm na figura, o diâmetro médio de M4-6H está em mm na figura e o diâmetro médio diâmetro de M4-7H está em mm na imagem. A diferença entre o desvio máximo do tamanho limite de 7H e 6H é 0.032mm, e a diferença entre o desvio máximo do tamanho limite de 6H e 5H é 0.023mm, ou seja , o desvio da precisão da rosca de suporte não qualificada não excede 0,032 mm. A fim de compensar a tolerância excessiva, a precisão da rosca no processamento real é aumentada para 5H e o valor de compensação é de 0,023 mm, o que basicamente pode atender aos requisitos de compensação da rosca. Para situações de precisão de rosca individual fora da tolerância, pode-se considerar que a quantidade de fora da tolerância é muito pequena e a precisão está entre 6H e 7H [4].
4 Medidas de melhoria e verificação do processo
O processo de processamento é resolvido e o método de processo é razoável e viável sob a condição de que a taxa de qualificação do produto tenha melhorado bastante. Através da análise do item fora da tolerância, considera-se que a precisão da rosca fora da tolerância é causada pelos detalhes do processo de processamento. Para resolver completamente o problema da precisão da rosca do suporte, a melhoria do processo é realizada nos links a seguir do processo de processamento do suporte.
1) Quando a linha é rosqueada na máquina de rosqueamento, o fuso vibrará levemente. Com a mudança da profundidade de processamento, o tempo de corte na boca da rosca é relativamente longo, havendo uma pequena diferença no tamanho da boca e da raiz. O método de rosqueamento na parte de trás da rosca de suporte é adotado para compensar as pequenas mudanças na boca e na raiz durante o processamento [5].
2) Melhore a precisão de detecção do medidor de parada de rosca. A thread do suporte ainda é processada de acordo com a precisão de M4-5H. É necessário que, quando o medidor de plugue de rosca for usado para inspeção, o medidor de passagem seja completamente parafusado e passado e o número de voltas parafusadas do medidor de parada não seja superior a 1.
3) A rosca do suporte precisa ser protegida no processo de jateamento antes do tratamento térmico do invólucro da câmara de combustão. O método anterior de proteção com parafusos M4 foi alterado, e os parafusos de proteção especial foram redesenhados com uma precisão de M4-6f, e o comprimento de rosca das roscas é controlado em 1 volta para evitar o desgaste repetido do aparafusamento.
4) Mude o método de limpeza. Após a usinagem combinada do invólucro da câmara de combustão, sopre o excesso com ar comprimido no orifício rosqueado do suporte e, a seguir, inspecione-o com a bitola roscada M4-6H bitola geral. Se não passar, primeiro limpe-o com o parafuso M4, depois limpe-o com a torneira M4-5H e verifique-o com o medidor de rosca M4-6H após a limpeza.
Após vários testes e verificações de processo, a precisão da rosca do suporte atende totalmente aos requisitos de precisão do produto e a taxa de qualificação do produto aumentou para 100%, o que resolveu completamente o problema da precisão da rosca do suporte.
5. Conclusão
Para garantir a alta confiabilidade da rosca de suporte após soldagem e tratamento térmico, a precisão da rosca é controlada pelas seguintes medidas.
1) No estado da peça, a precisão da rosca é aprimorada em um nível de processamento e a precisão da rosca do suporte é ajustada de M4-6H para M4-5H.
2) Processe o suporte roscado da superfície de soldagem (lado traseiro) e detecte o lado frontal após o tratamento térmico e têmpera para compensar a diferença de tamanho entre a boca e a raiz durante o processamento.
3) Parafusos de proteção especiais são projetados para o processo de jateamento para reduzir a extrusão de furos roscados.
Através da adoção de várias medidas tecnológicas, a precisão do processamento da rosca é controlada, a confiabilidade da conexão da rosca passou na avaliação do teste de voo do míssil e a qualidade do produto é estável e confiável.
