Корпус топливного фильтра требует нескольких операций обработки, включая фрезерование глубоких отверстий, растачивание, торцевание, сверление, нарезание резьбы, нарезание канавок внутреннего диаметра и трехмерное контурное фрезерование. Первоначально мы думали, что можно изготовить детали, используя несколько установок на трехосном фрезерном стане и одну установку на токарном центре. В конечном итоге было решено, что это не лучшая стратегия, потому что жесткие допуски положения детали со сложной схемой привязки нельзя получить применяя несколько установок при обработке.
Вместо этого я полумал, как можно было бы использовать фрезерные возможности токарно-фрезерного станка Mazak Integrex i200S, чтобы минимизировать количество касаний детали во время обработки. Цех в основном использовал этот станок для производства конических вставок плунжерных клапанов для перекачки под высоким давлением. Integrex хорошо подходит для вставки клапана, потому что он мог как поворачивать конусообразный внешний диаметр детали, так и фрезеровать ее внутренние поперечные проходные отверстия. Станок также может фрезеровать уплотнительное кольцо, связанное с отверстием, что потребовало пятиосевой контурной обработки из-за конической поверхности отверстия.
Тем не менее, обработка детали корпуса топливного фильтра на токарном стане представляла целый ряд проблем. Например, авиационный литой алюминий имеет высокое содержание кремнезема и плохо воздействует на режущий инструмент. Кроме того, геометрия детали имеет несколько элементов под разными углами на всех гранях, а тонкостенные области создают проблемы с вибрацией во время обработки. Кроме того, деталь со сложной базовой структурой требует жестких допусков, включая допуск положения 0,25 мм для некоторых широко разнесенных элементов и допуски размеров ± 0,01 мм.
В результате технологи, предприняли три шага, чтобы использовать токарно-фрезерный станок эффективно и обрабатывать пять граней отливки по выплавляемым моделям за одну установку.
Первым шагом было проектирование приспособления для удержания отливки, позволяющего выполнять механическую обработку с пяти сторон детали. Ключевым компонентом этой конструкции приспособления является люлька, которая входит в контакт с основным корпусом отливки, обеспечивая доступ к элементам между ножками люльки и рядом с ними. Чтобы закрепить отливку на люльке, между ножками люльки был установлен цепной и шкивный механизм, обеспечивающий равномерно распределенное зажимное усилие.
Поскольку токарно-фрезерный станок не обеспечивал достаточный ход по оси Y для достижения всех функций, в приспособление был встроен ползун Setco в виде ласточкина хвоста, чтобы позволить люльке и детали перемещаться и повторно зажиматься в доступном положении без полного повторного закрепления детали. Для обеспечения жесткости люлька была смонтирована и прикреплена к стальной опорной плите с помощью установочных штифтов и сварных швов. Эта опорная плита крепится к седлу скольжения типа «ласточкин хвост», а основание скольжения крепится к главным кулачкам на существующем трехкулачковом патроне машины.
Затем в цех была интегрирована сенсорная система измерение. Это было необходимо, потому что форма каждой литой детали незначительно отличается, а подвижное приспособление, используемое для смягчения проблемы перемещения по оси Y, изменяет местоположение детали. Измерение позволило точно определить новое положение детали после сдвига, а последующие траектории инструмента лучше всего соответствовали фактическому расположению детали.
Фактически, в цехе поняли, что для доступа к функциям, расположенным глубоко внутри детали, необходим датчик измерения стандартной длины, а также датчик с увеличенным радиусом действия. Поскольку токарно-фрезерный станок имел только один измерительный канал, наладчики модернизировали станок радиоприемником Renishaw RMI-Q и установили карту программируемого логического контроллера (ПЛК) на главной панели управления станком для обработки сигнала второго датчика. Для короткого щупа используется щуп длиной 25 мм, а для длинного щупа - щуп длиной 50 мм, установленный на удлинении 200 мм Оба используют корпус датчика Renishaw RMP-60.
Процедуры измерения были запрограммированы с использованием программного обеспечения Renishaw Inspection Plus, и полученный код был добавлен в программу станка в соответствующих местах. Первоначальная процедура измерения измеряет точки на нижнем порожке внутри корпуса и в отверстии в передней части корпуса, чтобы определить центральную ось детали. К другим объектам, которые исследуются, относятся один из небольших отверстий рядом с лицевой стороной для определения ориентации вращения детали и стенка внутри основного бокового фланца для определения положения детали по оси Z. Программный модуль Mazak для компенсации ошибок рабочего положения (WPEC) позволяет обнаруживать отклонения с помощью вычислений истинного положения, полученных из процедуры начального измерения, для перемещения детали посредством индексирующих перемещений шпинделя после начальных процедур измерения.
Наконец, глубокая обработка побудила технологов использовать передовые технологии режущего инструмента. Для этой работы в цехе используется система крепления инструментов Rego-Fix powRgrip. Как альтернатива термоусадочной посадке, powRgrip представляет собой механическую запрессовываемую систему, которая состоит из державки, прецизионной цанги и компактного настольного гидравлического зажимного устройства, используемого для вставки цанги и инструмента в держатель. Согласно Rego-Fix, система способна создавать высокие зажимные усилия при сохранении общего показания индикатора менее 0,0001 мм. Жесткость этой системы увеличивает стойкость инструмента и точность резания.
Режущие инструменты, используемые для этой работы, должны иметь положительный большой передний угол и работать на очень высоких скоростях с небольшой глубиной резания. Технологи в техпроцессе использовали концевые фрезы Garr Alumistar, а также небольшие торцевые фрезы с непокрытыми, полированными, высокопрочными пластинами.
Наладчик выполняет предварительную настройку инструментов с помощью устройства предварительной настройки Speroni STP Magis 400. Устройство предварительной настройки не только позволяет выполнять внешнюю настройку инструментов, но, что более важно, помогает в квалификации и поиске неисправностей, поскольку оно облегчает проверку режущей кромки, проверку формы инструментов и измерение биения.
Поворотный момент обработки
Технология для обработки этой операции литья по выплавляемым моделям на токарном стане, позволила повысить производительность с 10 часов на деталь до менее двух часов на деталь.
