航空バルブボディの密封バルブ穴の穴底端面の高精度加工の問題を解決することに焦点を当て、独自の研究を実施し、調整/安定した圧力、精密ガイドペアを備えた電動研削端面装置を採用しました。球面フィット、伝送および位置決め誤差の補正。 (ZL201820823098.4) 新加工技術により、深穴下端面の高精度が要求されるガイド穴の軸を基準とした平面度、面粗さ、垂直度などの加工技術課題を解決し、高精度加工を実現しました。 ●深穴の下端面を精密に加工します。 この加工技術には、強力な治具の実用性と高い加工効率という利点があります。
1 はじめに
一部のサーボバルブ製品は特殊な構造で設計されております。 バルブ本体部の深さφ15H7 94mmの穴にバルブ部を取り付けます。 バルブ外径とバルブ穴内径は、スライドバルブカップリングシールによって接続されています（図1を参照）。 バルブ部品が強制的に異なる位置に移動すると、オイル回路の切り替えが実現します [1]。 常閉の場合、弁穴の底面はシール面でもあります。 平面度、表面粗さ、穴軸に対する直角度はIT7以上と同等以上です。 その底面構造と特性値を図2に示します。
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a) バルブ接続穴B、Cを開いた時の位置
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b) ノーマルクローズ時のバルブ接続穴A、Bの位置
図1 スライドバルブカップリングシールの模式図
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図２ 弁穴の下端面と弁穴の構造の模式図
この技術成果を実現するには、平面研削原理に基づいて、精密ガイド、低加圧力、安定した制御性を備えた深穴底端面研削装置を開発し、穴底端面の精密加工を実現する必要がある。 わが国は外国の航空技術による技術封鎖のため、関連する研削技術を入手することが困難です。 既存技術では、穴底面の研削には磁気砥粒研削技術が一般的であり[2]、複雑な曲面の仕上げ加工に有利である。 を使用すると表面粗さの値が小さくなり効率は高くなりますが、接地面の平面度などの幾何学的精度の変更や改善ができないため、汎用性が低くなります。 従来、端面付き研削棒を用いて穴の下端面を研削する方法もある。 例えば、ＣＮ２０１３６１８０４Ｙ特許文献は、ＣＮＣボーリングおよびフライス盤用の深穴底研削工具を開示している。 しかし、この研削コンポーネントはまだ使用されていません。 研削する端面と基準穴の軸の直角度要件を考慮できます。 実際の作業工程では、穴深さの異なる穴の下端面を研削する場合、割りピンを抜いて研削ロッドを伝達ロッドから分離する必要があります。 そうして初めて、研削ロッドを対応する長さに交換することができます。 同時に、深い穴やスロット構造の加工は面倒で、実際の製造プロセスでは効率が低く、設置も不便です [3]。
この技術成果により独自に開発した研削部品（特許番号 ZL201820823098.4）は、穴下端面の平面度、表面粗さ、基準穴軸に対する直角度などの品質要求を考慮するだけでなく、さまざまな穴深さの平面研削に使用できます。 、直接停止でき、対応する研削ロッドを取り外して交換できます。 操作がより便利になり、研削効率をさらに向上させることができます。
既存の主要技術はすべて解決され、各種技術指標は設計品質要件を満たしているだけでなく、国内先進レベルに達しています。 この技術成果は、さまざまな国の主要航空機モデルをサポートするサーボバルブ製品の弁体部品の生産にうまく推進および適用され、多大な経済的利益を生み出し、我が国の航空産業の発展に貢献しています。
2 研究アイデア
2.1 プロセスの困難さの分析
深穴加工において、平底加工は従来の加工の難しさでした。 特にこのプロジェクトのバルブ穴では、穴の深さと穴の直径の比が 6:1 を超えており、これは深穴加工に属します。 従来の旋削加工やボーリング加工では、工具剛性が低く、工具の振動やたわみが大きいため、高精度深穴底部の面粗さ、平坦度、基準穴に対する直角度を同時に確保することが困難でした。 既存の研削・研磨技術では本プロジェクトの3つの重要指標を考慮することができないため、穴底端面研削に関する技術研究を行う必要がある。
さらに、このプロジェクトの重要な特徴は、穴の下端面の平面度{{0}}.01mm、および穴の下端面とバルブの合わせ穴の軸の直角度です。 0.03mm、三次元座標で直接検出可能ですが、穴底端面の表面粗さ値Ra=0.1μm、穴が深く表面粗さ計では直接検出できませんしたがって、信頼できる間接的な測定方法を探す必要があります。
2.2 一般的な考え方
1) バルブの微小クリアランスに合わせたφ15H7穴を精密カップリング副加工技術を駆使し、高精度な垂直度などの要求に応える精密ガイドポストとガイドブッシュ治具を開発しました。 次に、既存の技術と平面研削の原理と経験を活用して、調整可能な圧力/安定力を適用し、ボールジョイント接続や無限誤差などの機構設計を採用し[4]、下端の精密加工を実現します。穴の面。
2) 研削加工は仕上げ加工であり、微細な加工代が小さい加工に適しており、研削工具の自己損傷が深刻です。 生産効率を向上させるためには、研削前に穴の底を加工する新たなプロセスの開発が必要です。
3) 穴底面の表面粗さ値Ra=0.1μmを測定するという困難な問題を解決するために、1ピース切断検査の方法を採用しました。
したがって、このプロジェクトの成功の鍵は、表面粗さ、平面度、垂直度の要件と、現場での生産効率の要件を同時に満たす研削工具加工装置の開発にあります。
2.3 技術的解決策
（１）研削装置テーブルの開発：新型電動穴底端面研削装置を独自開発。 穴底端面の高品質かつ効率的な研削加工を実現し、製品の最終要求を満たすためには、穴底端面の研削が最も重要です。 研削装置は、穴の下端面の平面度や表面粗さ、基準穴の軸に対する垂直性などを考慮し、高精度の合わせ穴をガイドとして使用する必要があります。 この品質要件を確保するために、プロジェクト チームは独自に研削装置 (研削コンポーネント ZL201820823098 .4) を開発しました。
穴底部の平面研削は、表面粗さの値を小さくするためだけでなく、より高い平面精度を得るためにも重要です[5]。 平坦度誤差の値は小さいほど良く、（従来の）研削作業を減らす必要があります。プロセス中に高度な熟練オペレータに依存することで労働力が軽減され、それによって研削効率が向上します。
（2）研削装置の構造：設計・製作した研削装置は電動穴底端面研削装置（図3参照）で、無段階速度調整と工具高さの制限（座標ボーリングなど）により信頼性の高いパワーを提供します。機械およびその他の機器）。 研削装置は、電圧調整/安定化機構、ボールヘッド補助伝達機構、ガイドペア、研削ロッドの 4 つの部分で構成されます。 電圧調整/安定化機構、制御可能なスプリング圧縮により研削面にかかる力を安定させます。 ボールヘッド副変速機構によりクラッチ操作が容易です。 ボールヘッドの機能は、取り付け時に研削ロッドの端面とスピンドル軸の間の垂直誤差を修正および補償し、研削ロッドの作業端面と研削される端面が確実に一致するようにすることです。確実なフィット感を実現。 ここがポイント ピンの外周面はボールヘッドの中心よりも低くなるように設計されています。 ガイドペアは、深穴の底を研削する際に、被研削端面と基準穴との直角度を確保するためのガイドに適しています。 浅穴底端面研削装置を設計する際、ガイドを設計する必要がなく、研削ロッドの加工端面が被研削端面にフィットするようにボールヘッドを直接自動で位置合わせすることができます。 研削棒自体にも高い製造精度が要求されます。 例えば、研削端面の平面度や回転基準軸に対する研削端面の直角度はミクロンレベルに達することが要求される。 同時に、研削ロッド端面の静脈のサイズは研削の品質と効率に影響します。 それも巨大です。 実験検証により得られた「井戸」溝（溝幅0.25mm、深さ0.5～1mm、間隔1mm、均一分布）の設計経験は、研削時の品質と効率の向上に効果があります。 φ15H7の深さ94mmの穴の下端面に取り付けます。 改善されました (図 4 および図 5 を参照)。
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図３ 研削装置の構造
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図4 研削棒端面の静脈
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図5 研削効果の比較結果
このデバイスの製造要件も非常に高いです。 工程施工時、マッチングギャップが{{0}}.004～0.006mmのカップリング部品は、内穴加工にホーニング/研削加工、センタレス研削/円筒研削加工が必要となります。位置決め機能とガイド機能を満たす円筒精密すきまを確保しています。 マッチングギャップ要件が 0.03 mm のアセンブリの場合、アセンブリ要件を満たすためにリーミング/旋削などの加工技術が採用されます (図 6 を参照)。
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図6 実際の作業服
ツールの実際の手順は次のとおりです。
1) スプリングの弾性力に基づいてスプリングの圧縮量を決定し (図 7 を参照)、ガイドロッドの外面にケガキ線を引き (赤いマーカーで十分です)、ジャッキネジを仮締めして固定します。それ。
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図7 スプリング圧縮量
2) 図 8 に示すように、工作機械のチャックは電圧調整/安定化機構を保持します。
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図8 ツーリングテスト
3) 被研削面が水平な状態になるよう、部品を正しく設置するか、治具などで固定してください。
4) ガイドロッドの凹球面と研削ロッドの凸球面が合うように工作機械や部品を調整し、ジャッキネジを緩めて取り付けられているか確認してください。
5) 研削ロッドの研削端面に均一な厚さの研磨ペーストを塗布し、研削ロッドを対応する穴に置き、所定の位置に取り付けられていることを手動で確認します。
6) ピンロッドの両端の露出長さがほぼ同じになるように、研削ロッドのボールヘッドに対応する穴にピンロッドを挿入し、確実に接続されていることを手動で確認します。
7) 工作機械のパラメータを設定し、研削作業のために工作機械を開始し、一定期間研削した後に停止します。
研削端面の品質が認定されるまで、次の操作サイクルに入ります。 各研削サイクル後に研削ロッドを取り出すときは、水サンドペーパーを使用して周囲のバリをきれいにする必要があることに注意してください。
連続的かつ安定した研削作業の生産ニーズに応える装置です。 研削面の品質が設計品質要件を満たすだけでなく、従来の手研削と比較して研削効率が5倍以上向上します。 特に、オペレータに要求されるスキルレベルが大幅に軽減され、フィッター技術者やそれ以上のスキルレベルを持った人員を配置して操作する必要がなくなり（機器を操作できれば十分）、オペレータの労働集約度が大幅に軽減されます。
図 9 は研削試験を示しており、実験パラメータは複数の試験を通じて得られました。 φ15mm研削面1の経験データ：主軸回転数60r/min、バネ弾性4.6N・mm、コーティングW5研削ペースト膜厚約0.2mm、研削時間15s/回。 φ15mm研削面2の経験データ：主軸回転数60r/min、バネ弾性力4.6N・mm、コーティングM5研削ペースト膜厚約0.4mm、研削時間2.5s/回。 どちらの方法を使用する場合でも、タイムアウトが長すぎると研磨傷が発生する危険性があることに注意してください。 研削ペーストは適時に交換し、部品が認定されるまでサイクル操作を実行する必要があります。
