1. A folyamatrendszer deformációjának szabályozása feszültség alatt: merevség növelése és terhelés optimalizálása
A folyamatrendszer erődeformációja az, ami közvetlenül okozza a darabok rossz méretét. Például, ha portálmarógépet használnak hatalmas lapos felületek gyártására, a kereszttartó 0,1–0,3 mm-rel meghajolhat a szerszámtartó súlya alatt, ami közvetlenül a munkadarab túlzott síkságát okozza. Az ilyen jellegű problémák megoldásához az optimalizálást a következő három szempontból kell elvégezni:
Az érintkezési merevség erősítése
Az érintkezési merevség nagymértékben javítható, ha gondoskodik arról, hogy a fontos alkatrészek, például a szerszámgépek vezetői és az orsócsapágyak jobban illeszkedjenek. Például, ha az anyát előfeszített gördülőcsapágy technológiával -előfeszítik, megszűnik a hely a főtengely és a csapágy között. Ez 30-50%-kal növeli a tényleges érintkezési felületet, és több mint kétszeresére növeli az érintkezési merevséget. E technológia alkalmazása után egy autóalkatrészeket gyártó cég 0,015 mm-ről 0,005 mm-re csökkentette a főtengely hajtókar nyakának kerekségi hibáját.
A munkadarab merevebbé tétele
A vékony falú elemek, például a hengerblokkok és a sebességváltó-házak merevebbé tételéhez kiegészítő támasztékokra van szükség. A vékony falú-burkolat megmunkálásához a "védőtengely+csúcs" kompozit befogási módszert alkalmazzák. Először a belső lyukat kell feldolgozni a megfelelő méretre. Ezután a belső lyuk közötti réshez illeszkedő védőtengelyt behelyezzük és rögzítjük az első és a hátsó hegyekkel. Ez 4-6-szor merevebbé teszi a munkadarabot a külső kör megmunkálása során, és 0,02 mm-en belül tartja a hengerességi hibát. Ezenkívül az olyan dolgok, mint a szerszámtartók és a középső keretek, segíthetnek abban, hogy a karcsú tengelyek ne rezegjenek túlságosan. Egy erőátviteli tengely megmunkálásával foglalkozó esettanulmány azt találta, hogy a kétkerekű lebegő támasztórendszer használata 80%-kal csökkenti a megmunkálási vibráció amplitúdóját, és 15%-ról kevesebb, mint 2%-ra csökkenti a törési arányt.
A terhelések kiosztásának optimalizálása
Ha helyesen tervezi meg a szorítóerő irányát és alkalmazási pontját, elkerülheti a helyi feszültségkoncentrációt. Például az alumínium könnyűfém keréktárcsákkal végzett munka során az axiális szorítás helyett radiális szorítást alkalmaznak. Ez egyenletesen oszlatja el a szorítóerőt a keréken, ami 60%-kal csökkenti a munkadarab deformációját. A végeselem-elemzés (FEA) segítségével modellezhető a szorítóerő eloszlása és javítható a nem szabályos darabok rögzítőszerkezete.
2. Termikus deformáció szabályozása: a hőmérsékleti mező kiegyensúlyozása és a hőelvezetés javítása
A fő oka annak, hogy a darabok vágáskor eltorzulnak, a hő miatt van. Például nagy sebességű esztergálásnál a szerszám forgácsolóél-hőmérséklete meghaladhatja a 850 fokot, és a szerszámtartó 0,05-0,1 mm/m-rel megnyúlhat, ami közvetlenül a megmunkálás méretének megváltozását okozza. A termikus deformáció problémájának megoldásához két dolgot kell megvizsgálnunk: a forrásszabályozást és a folyamatkompenzációt:
A hőforrás leválasztása és a hő távozásának megkönnyítése
Helyezzen fűtőelemeket, például elektromos motorokat és hidraulikus szivattyúkat a szerszámgép külső részére, és használjon szigetelőanyagokat, például kerámia rostlemezeket, hogy megakadályozza a hő mozgását. A kényszerlevegős hűtőrendszer 5 fokon belül tudja tartani a hőmérséklet-emelkedést olyan fontos alkatrészek esetében, mint az orsócsapágyak és a vezetősínek. A CNC szerszámgépek egy bizonyos gyártója úgy javította a hűtőfolyadék keringtetési rendszerét, hogy az alumíniumötvözet hengertestek marás közbeni termikus deformációja 0,08 mm-ről 0,02 mm-re csökkent.
Hőmérséklet-tér egyensúly kialakítása
A hajtóműház megmunkálásánál a fogaskerekek és a csapágyak szimmetrikusan vannak elrendezve, hogy a hajtómű falának hőmérséklete egyenletesen emelkedjen, és felére csökkenjen az alakváltozás. Az axiális feszültség felhalmozódásának csökkentése és a hőtágulás helyének biztosítása érdekében a vékony tengelyrészeken az "egyik végén rögzített, az egyik végén elasztikus hegy" rögzítési módszert alkalmazzák.
A vágási beállítások javítása
Lehetőség van gyorsabb vágásra (Vc), ami lerövidítheti a vágási időt, de fontos a vágási hő és a szerszámkopás kordában tartása. A tesztek kimutatták, hogy a Vc 100 m/percről 200 m/perc-re növelése 30%-kal csökkenti az egység vágási hőjét, de 40%-kal lerövidíti a szerszám élettartamát. Tehát a paraméterek legjobb kombinációját kell kiválasztani az anyag típusa alapján (például alumíniumötvözet vagy öntöttvas). Például, ha öntöttvas hengertestekkel dolgozik, a termikus deformációt 0,03 mm-en belül tarthatja, ha az előtolási sebességet f=0.2mm/r-re, a vágási sebességet pedig Vc=150m/min-re állítja.
3. Belső feszültség kezelése: az eljárás útvonalának és a vak előkezelésének megtervezése
A belső feszültség a fő oka annak, hogy az alkatrészek alakja megváltozik a feldolgozás után. A maradék feszültség elérheti az edzett acél alkatrészek folyáshatárának 30-50%-át. Ez az alkatrészek meggörbülését vagy összetörését okozhatja tárolás vagy használat közben. Amikor a belső feszültségről van szó, azt a következő két módon kell ellenőrizni:
Egy folyamat útvonalának optimalizálása
A maradék feszültség több mint 80%-a eltávolítható a "durva megmunkálás → feszültségmentesítő izzítás → precíziós megmunkálás" lépéseinek követésével. Például a főtengelyekkel végzett munka során a durva megmunkálás után 600-650 fokos feszültségmentesítési izzítás, 4-6 órás tartás, majd a méretpontos precíziós megmunkálás megakadályozhatja, hogy újbóli használatkor megváltoztassák az alakjukat. A vékony falú elemeknél a "szimmetrikus megmunkálás" módszert alkalmazzák. Ez azt jelenti, hogy először az egyik oldalt egy adott mélységig le kell vágni, majd a másik oldalt meg kell fordítani a feszültség enyhítésére.
Nyersanyagok előkészítése
Használjon kovácsolást, hengerlést és egyéb módszereket, hogy egyenletesebbé tegye az üres szerkezetet, és megszabaduljon a belső hibáktól. Az egyik cég például "izoterm kovácsolás" technikát alkalmaz a hajtórúd nyersdarabok előállításához. Ez a technológia ASTM 6-8 szintre finomítja a szemcseméretet, és a feldolgozás után 70%-kal csökkenti a torzítást. Ezenkívül az üres csoportosítási megközelítés (méret és keménység szerinti csoportosítás) minden alkalommal azonos vágási ráhagyást tehet, és csökkenti a hibákat.
