Difficultés et principes du contrôle de la coaxialité dans le traitement des trous de siège de roulement
Erreur de coaxialité principalement due à la conversion de référence de serrage, l'allongement thermique de la machine-outil et le battement de l'outil.(tels que 7075-T6 ou 2024-T3) en raison de la sensibilité à la chaleur de coupe, si le serrage fractionné de finition grossière est utilisé, le décalage de référence est extrêmement accumulable à plus de 0,02 mm, au-delà des exigences de jeu d'assemblage aéronautique. solution théorique consiste à incorporer toutes les caractéristiques du trou d'arbre dans un système de coordonnées de fixation unique, en utilisant le centre d'usinage à cinq axes pour réaliser un traitement séquentiel du trou d'arbre avec un angle spatial complexe, éliminant l'erreur de conversion de référence.
Dans la production réelle, l'allongement thermique du rail de la machine est une variable non négligeable. le coefficient d'allongement thermique à l'extrémité de la broche est d'environ 0,0001 mm/°C, une fluctuation de la température ambiante de 10°C peut entraîner une déviation de positionnement de l'axe Z de 10μm. Par conséquent, la machine doit être préchauffée pendant plus de 30 minutes avant l'usinage du support de roulement de haute précision et l'erreur géométrique de l'état thermique doit être détectée par le compteur de club pour établir un modèle de compensation. Pour les pièces en vrac, il est recommandé de renvoyer les données mesurées de la coaxialité de la première pièce dans le tableau de compensation du rayon de l'outil et de corriger dynamiquement les paramètres d'usinage des pièces suivantes.
Mécanisme d'influence de la cylindricité sur la finition de la surface d'ajustement du roulement
La cylindricité affecte non seulement la rectitude du trou, mais détermine plus directement la répartition de la contrainte de contact sur la surface d'ajustement de la bague intérieure du roulement. Si la cylindricité est extrêmement mauvaise, la contrainte de contact locale après l'installation du roulement augmente, accélère la déformation microplastique du chemin de roulement et réduit la durée de vie en fatigue. cylindricité d'usinage, il est nécessaire de se concentrer sur le jeu inverse de l'axe Z de la machine et la rigidité du servo-axe X. Lorsque le jeu inverse>2μm, il est recommandé d'ajouter une compensation de surcoupe ou dans le programme CNC.
Rugosité de surface Ra valeur et cylindricité ont une relation de couplage. rugosité Ra0,8 μm tend à accompagner une vibration plus profonde, si seulement le véhicule de finition ou le fraisage de finition est difficile de satisfaire à la fois la position de la forme et de la surface indicateurs.À ce moment, il devrait être utilisé "fraisage de finition + affûtage" processus combiné: d'abord par le fraisage à grande vitesse pour enlever la plupart de la marge, puis utiliser la tête de polissage au diamant pour la micro-coupe, la quantité de polissssssage est contrôlée à 0,02 - 0,05 mm. Le polissage peut éliminer les résidus de lame, améliorer considérablement la rondeur, stabiliser la cylindricité dans l'intervalle de 0,002 à 0,003 mm, tout en augmentant la finition de surface en dessous de Ra0,2 μm.
Analyse contrastée de la coaxialité et de la cylindricité par différents chemins de processus
| Le schéma du processus | Capacité de coaxialisme | Capacité de cylindricité | Scénarios applicables | Principales limitations |
|---|---|---|---|---|
| Traditionnellement trois axes d'alésage | ± 0,01 mm | 0.005mm | Trous d'arbre simples pour un grand nombre | Plusieurs fois de serrage, grande erreur cumulative de base |
| Cinq axes liés fraisage | ± 0,005 mm pour | 0.003mm | Trous obliques dans l'espace, boîtes complexes | Programmation compliquée, usure des outils à surveiller en ligne |
| Centre de fraisage automobile et composite | ± 0,003 mm | 0.002mm | Siège de roulement du corps rotatif, classe d'arbre | Investissement élevé dans l'équipement et limitation des pièces de grande taille |
La comparaison ci-dessus montre que pour les éléments aérostructuraux qui ne sont pas des corps rotatifs,(comme le siège de roulement de la plaque de nervure de l'aile), le fraisage lié à cinq axes est plus avantageux pour maintenir l'unité de référence; et pour les pièces d'arbre, le centre de composition de fraisage de véhicule complète le processus de composition de la voiture, fraisage, perçage et meulage à travers un serrage unique, est le schéma préféré pour le contrôle coaxial. Lors du choix du processus, vous devez également tenir compte de la ténacité du matériau de la pièce: l'acier inoxydable (par exemple 17-4PH) outil s'use rapidement, vous devez réserver plus de marge; coupe en alliage d'aluminium est léger, mais facile à déformer, le gabarit doit adopter une conception
Influence de la sélection des outils et des paramètres de coupe sur la qualité des parois des trous.
La rigidité de l'outil affecte directement la cylindricité. Une fraise verticale enduite de carbure ou un alésoir en carbure intégral avec un rapport de diamètre court (L/D ≤ 4:1), dont la vibration de coupe est nettement inférieure à celle d'un outil en acier à haute vitesse. paramètres de coupe recommandés pour l'aluminium aéronautique: vitesse de fraisage 3000-4500 tr/min, alimentation 0,15 - 0,25 mm/rev; phase de finition réduite à 0,08 - 0,12 mm/rev, manger le montant de l'outil de retour 0,05 - 0,1 mm pour supprimer le vibration de régénération.
Les systèmes de micro-lubrification (MQL) sont essentiels dans ce type d'usinage. comparé aux fluides de coupe traditionnels, le MQL réduit la déformation thermique de la pièce tout en évitant les fosses de corrosion causées par les résidus de fluides de coupe.(La fosse de corrosion détruira directement la micro-géométrie de la cylindricité). pour le siège de roulement en alliage de titane (Ti-6Al-4V), il est recommandé d'utiliser de l'eau de circulation cryogénique à basse température ou un lubrifiant solide pour faire face aux caractéristiques de la mauvaise conductivité thermique du matériau de titane et de la température de coupe élevée, afin d'empêcher le soudage par fusion à l'orifice. outil doit être détecté comme la première procédure de chaque lot, la valeur de battement>5μm doit être réparée ou remplacée pour s'assurer que la cylindricité n'est pas perturbée par le décalage radial de l'outil.
Moyens de détection et stratégie de compensation en boucle fermée en ligne
La mesure tridimensionnelle traditionnelle (CMM) appartient à la détection hors ligne, avec un retard de rétroaction. production de support de roulement de haute précision recommandée pour la configuration du système de détection en machine (On-Machine Probing). utiliser Renishaw RMP60 et d'autres sondes, mesurer automatiquement lors de l'usinage du trou du milieu, contraster les valeurs mesurées avec les valeurs théoriques, compenser automatiquement le rayon de l'outil avec le décalage de l'axe principal, réaliser le contrôle en boucle fermée. détection coaxiale doit choisir la ligne centrale du trou à deux axes comme référence, pas moins de 6 points de mesure, 90° d'espacement, afin d'ajuster la ligne centrale des moindres carrés, améliorer la fiabilité de référence.
L'inspection de la cylindricité peut être surveillée en continu avec un compteur pneumatique, ou un échantillonnage hors ligne avec un compteur de rondeur de haute précision. le compteur pneumatique répond rapidement et convient au contrôle du processus en vrac; la résolution du compteur de rondeur peut atteindre 0,01 μ m, ce qui convient à l'inspection finale. les données doivent être incluses dans le système MES pour la traçabilité, tous les 10 pièces sont échantillonnées pour la carte de tendance de l'erreur de position, une fois que le degré coaxial ou la cylindricité est proche de 80% de la limite de tolérance, déclenchera immédiatement l'alerte de vie
Schémas d'évitement pour les modes de défaillance communs
Les défaillances courantes comprennent les ondulations de la paroi du trou, les anomalies de conicité et l'ellipticité du trou du siège du roulement. ondulations sont principalement causées par une pré-tension insuffisante du roulement de la broche de la machine ou un porte-à-faux trop long de l'outil, nécessaire pour raccourcir la longueur de centrage de l'outil ou réduire la vitesse de rotation; anomalies de conicité proviennent généralement de l'écart inverse de l'axe Z ou de la force de broche insuffisante, la compensation de l'écart doit être ajustée et vérifiée pour l'usure de la tige principale; L'ellipticité est souvent associée à une force de serrage excessive de la pince, et les pièces en alliage d'aluminium sont recommandées pour un serrage uniforme sous une pression de 0,5 à 0,8 MPa, afin d'éviter les erreurs de traitement causées par des dépressions locales.
Le cœur de la stratégie d'évitement est dans le "freinage statique": la conception de la pince doit être analysée par éléments finis pour prédire la tendance de la déformation thermique et réserver une marge de compensation; la séquence d'usinage suit le principe "d'abord le trou de surface, puis le trou de base, puis l'usinage d'autres", assurant que le traitement du trou du siège du roulement est effectué après le positionnement de la surface de référence principale.
Quelle est la coaxialité de l'usinage CNC des supports de roulement aéronautiques peut généralement être faite?
En fonction de la précision de l'équipement et du chemin de processus. machines-outils à trois axes ordinaires avec une bonne fixation peuvent atteindre ± 0,01 mm; en utilisant un schéma de serrage unique lié à cinq axes ou composite fraisé, le contrôle de la stabilité est inférieur à ± 0,005 mm. capacité spécifique doit être combinée avec la taille de la pièce et l'évaluation du matériau.
Comment assurer la stabilité de la cylindricité des trous de roulement en production de masse?
La clé réside dans la compensation de détection en ligne et la gestion de la durée de vie de l'outil. toutes les 10-20 pièces sont effectuées une mesure pneumatique ou un contrôle d'échantillonnage CMM pour établir un diagramme de contrôle de l'erreur de position de forme SPC; outils en fonction du nombre de mètres de coupe ou du nombre de pièces usinées pour forcer le changement d'outil, afin d'éviter l'accumulation de vibrations sur la paroi du trou causée par l'usure. tout en maintenant les paramètres de coupe constants et en réduisant la variable humaine.
Le siège de roulement en alliage d'aluminium est facile à déformer après le traitement, comment contrôler la cylindricité?
La libération de la contrainte interne en alliage d'aluminium est la principale cause de déformation. adopter le processus de "semi-finition + recuit + finition", après le fraisage grossier, organiser le vieillissement naturel ou artificiel; la marge de finition est contrôlée à 0,1 - 0,2 mm, coupe rapide pour réduire l'entrée de chaleur; pince doit être serré uniformément à basse pression, évitant la récupération élastique du moment de la libération de la contrainte conduisant à une ellipticité excessive.
Comment choisir la ligne centrale de référence la plus précise lors de la détection de coaxialité?
Évitez la méthode de prise de points à axe unique. il est recommandé de sélectionner 6 sections uniformément sur l'axe de référence, chaque section mesure 4 points, ajuster la ligne centrale par la méthode des moindres carrés; comparer les axes de même. si la longueur du trou de l'axe est plus longue, vous devez augmenter la section d'échantillonnage axiale pour refléter les changements de cylindricité sur toute la longueur et assurer la représentativité statistique des résultats de test.
L'usinage à cinq axes peut-il assurer simultanément la coaxialité et la cylindricité des trous obliques de l'espace?
Oui. cinq axes liés oscillent à travers l'axe B/C, de sorte que la direction de coupe maintient toujours une meilleure attitude d'alimentation, réduisant la composante radiale de l'outil, supprimant ainsi les vibrations de la paroi du trou. mais il faut compter sur un codeur d'axe oscillant de haute précision, et la programmation doit adopter une compensation de mouvement au centre de la pointe pour éviter la surcoupe de la trajectoire. avant l'usinage, la compensation thermique de l'axe oscillant et l'étalonnage des erreurs géométriques sont nécessaires pour assurer la déviation de l'attitude théorique par rapport à la position réelle.
