通常の垂直リフティングテーブルフライス盤の工作機械アクセサリのインデックスヘッドと吊り歯車の応用に基づいて、船舶用高出力低速ディーゼルエンジン部品のシリンダーを例にとると、ピストン平面カムリード面は次のようになります。製粉した。 ワークショップの既存の工作機械設備の条件下で、シリンダピストンカムプロファイル構造とリードパラメータを分析し、歯車伝達比計算式と割出しヘッドのアプリケーション機能を組み合わせて、工作機械、フライス、割出しを分析します。ヘッドとギアが関係します。 関連する技術パラメータが計算され、慎重に調整されます。 ディーゼルエンジンの排気バルブエアシリンダーにピストン部品を組み込んだ後の加工実習と動作機能テストを経て、安定した品質と低コストの加工プロセスソリューションをまとめました。
#01
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序文
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フラット カム プロファイルの精密加工の場合、最も理想的なプロセス ソリューションは CNC 工作機械フライス加工、特に CNC 回転軸 (A 軸または B 軸) を備えた CNC マシニング センターです。 高出力船舶用低速ディーゼルエンジン部品はすべて少量生産で、種類も豊富です。 NCマシニングセンター設備への設備投資は比較的多額です。 この部分だけの多軸加工機能を備えた新型NC工作機の入出力比は理想的ではありません。 通常の垂直昇降テーブルフライス盤は、ほとんどの従来の機械加工ワークショップの標準的な生産設備です。 既存の工作機械装置の処理機能を最大限に活用し、低コストのインプットと高効率のアウトプットを形成することが、現場技術者のプロセス研究の目標です。 ピストン平面カムはガイドロッドの動きの先頭となる面であり、高精度です。 ミーリング加工では直進軸と回転軸を一定の比率にした連動加工を行います。 非 CNC 工作機械でのフライス加工は困難です。 ピストン平面カムのリードは小さい、つまり、短い直線距離で大きな回転角を形成するには、通常の立形フライス盤の機能を使用して、斬新で成熟した直線軸を開発する必要があり、回転軸連動処理技術スキーム[1]。 部品加工の品質を保証する平面カム部品の加工技術と歯車応用技術を探求します。
#02
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フライス盤と歯車を伴う割出ヘッドの応用
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通常の立形フライス盤と吊り歯車加工付き割出しヘッドの応用例を図1に示します。 図1aに示すように、X53K普通立形リフトテーブルフライス盤の縦送りねじピッチはP=6mmです。 FW250 ユニバーサル インデクシング ヘッドの固定数は 40 で、標準の利用可能なギア ライブラリが装備されています。 オプションの歯数 z は、25、30、35、40、50、60、70、80、90、100 です[2]。 立形フライス盤の縦ねじ軸の一端に主駆動ギヤが取り付けられ、割出ヘッドのテール側に従動ギヤが取り付けられます。 対応する変速比を備えたギアセットが、メインドライブギアとドリブンギアの間に掛けられます。 ギアセットは適切な噛み合わせに調整されます。 隙間がなくなったら、インデックスヘッド側とテール側のブラケットをロックして固定します。 設置完了後、立形フライス盤の縦ネジによりワークテーブルを縦方向に送ります。 同時に、縦ネジと一体化されたメインドライブギアが、対応する伝達比のギアセットを介して、対応する回転運動をインデックスヘッドに伝達します。 割出ヘッドの回転に応じて各部品が回転し、直進軸と回転軸の同期連動処理を実現します。
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a) X53K 立型フライス盤
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b) インデックスヘッドには吊り下げギアが装備されています
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c) 平面カムミーリング
図1：通常の立形フライスと吊り歯加工を備えたインデックスヘッドの適用図
#03
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ピストン部フラットカムリード面
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船舶用高出力低速ディーゼル エンジンの排気バルブ アセンブリのエア シリンダー キャビティ内のシリンダー ピストンは、精密な可動部品です。 ピストンはシリンダー圧力の作用により上下に回転します。 ピストンの端面のカムリード面が、それに接触するガイドロッドの動きを駆動します。 ピストンの回転角度と上下の移動距離の精度は、排気タイミングなどの機能にとって重要です。 ピストン平面カムのリード面（0度～144.3度）の加工寸法要件を図2に示します。平面カムは内円R6{{のエンドリングボスの形状です。 10}}mm、外周R70mmです。 0度から時計回りに上向きに螺旋します(R65mm円周上に展開、立ち上がり角度1.75度)。 144.3度に達すると、高さ5mmの後方カム面で終了します。 、カム面の表面粗さの値Ra=3.2μm。 パーツの材質はQT400です。
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a) ピストンの上面図
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b) ピストンの断面図
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c) リード面展開図
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d) ピストン等角図
図2 ある機種のピストン平面カム面の寸法
#04
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カムリード面の加工
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4.1 プロセスの準備
ピストンカム表面のフライス加工前の旋削加工の寸法要件を図 3 に示します。旋削加工についてはこの記事では紹介しません。
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図3 ピストンカム表面フライス加工前の旋削加工の寸法要件
4.2 適合歯車の計算選択
(1) カムリード L の計算: カム面スパイラルの軸方向の立ち上がり 360 度に相当する高さ距離がカムリード L となります。図 2c のリード面展開図の寸法より、カム面は0度から144.3度までh=5mm上昇し、これに基づいてカムリードLを計算します。 5/L=144.3/360 から、L=12.474 (mm) が得られます。
(2) 伝達比 i の計算 伝達比計算式[2]は、
i＝40t/L (1)
式中の i は伝達比です。 40 はインデックスヘッドの固定数です。 tは工作機械の縦ネジピッチ(mm)で、X53K立形フライス盤のtは一般的に6mmです。 Lはカムリード(mm)です。
式(1)より、i=40×6/12.474≒19.24と計算される。
(3) ギヤ歯数は、FW250 インデックスヘッドに装備されているオプションギヤ歯数と必要な変速比に基づいて計算されます。 従来の２組（ダイレクトトランスミッションに関わるメインギヤとドリブンギヤを１組）の４ギヤ構成では、変速比１９．２４の要求を満足できません。 設置スペースやブラケットの固定条件に応じて、3グループ6枚のギアを選択して構成します。 歯車伝達比計算式[3]は、
I＝z1z3z5/(z2z4z6) (2)
式中の I は歯車伝達比です。 z1、z3、z5 はそれぞれアクティブ ハンギング ギアの歯であり、インデックス ヘッドの標準ギア歯からの選択が優先されます。 z2、z4、z6はそれぞれ従動側吊り下げギヤの歯数であり、優先的に選択されます。 割出しヘッドにはギヤ歯数が標準装備されており、選択できます。
式(2)より、3グループ6歯配置の変速機が得られます。
比I=90×80×70/(35×30×25)=19.2。カムリードから計算される変速比i(19.24)に近い。
4.3 エラーの検証
変速比I{{0}}.2は歯数条件の選択に基づいて設計されます。 仮定したリード L=40×6/19.2=12.5 (mm) は、式 (1) を使用して計算されます。 次に、部品のカムリード面角度 144.3 度より、逆に計算されたカムリード面方向の高さ h=144.3×12.5/360=5.01 (mm) と仮定し、図面上の要求寸法との5mmの誤差は0.01mmであり、部品寸法公差の許容要件を満たしています。
4.4 実用化
ピストン平面カムミーリングがインデックスヘッドにクランプされると、インデックスヘッドはセルフセンタリングチャックでプロセススピンドルをクランプし、スピンドル回転の同心度誤差を 0.01mm 以下に調整します。 ピストンの内穴とプロセススピンドルにピストンを配置し、タイロッドボルトとプレッシャープレートワッシャーを使用してプロセスマンドレルの端にあるネジ穴にピストンをクランプして締め付け、ダイヤルインジケータを使用して回転を確認します。ピストンの振れ。 ピストンカム表面フライスギヤを図 4 に示します。主駆動ギヤ Z1 と Z2 は、固定ブラケット上の工作機械の長手方向のネジ端に取り付けられています。 Z2はZ1のドリブンギヤです。 Z3とZ2は同軸シンクロギアです。 Z3 は Z4 と Z2 を駆動します。 Z5とZ4は同軸シンクロギアです。 Z5 は、インデックス ヘッドの尾部側に吊り下げられた Z6 ギアを駆動します (つまり、インデックス ヘッドの吊り輪シャフトを駆動します)。最終的に、インデックス ヘッドと長手方向の送りによって保持される部品の回転運動のガイドを形成します。工作機械の動き。 ストローク比の関係は、工作機械の前後移動距離が 12.5mm、ピストンが 360 度同期回転します。 工作機械の前後移動距離は5.01mm、ピストンは同期して144.3度回転します。
フライス工具はφ20mmのハイスエンドミルです。 切削パラメータは切削速度 vc=23.55m/min、主軸速度 n=375r/min、送り f=0.1mm/r です。 エンドミルの軸線とピストンの中心線を合わせます。 エンドミルの側刃をカムリード面の底（｛７｝｝ｍｍ）にして工作機械の長手送りロッドを右に回す、つまりピストン平面カムを始動させます。 ミーリングの直線軸と回転軸を同時に加工します。 工程は荒加工、中仕上げ、仕上げに分かれます。 エンドミルカッターの始点はリード面の半径方向｛｛16｝｝度、リード面の軸方向位置は｛｛10｝.5mm（マージン1.5mmを残す）を予定しています。 ）、-4.8mm（0.2mmのマージンを残す）、-5mmの計3段階のフライス加工を行います。 各作業ステップのフライス加工が完了した後、フライスは軸方向に安全な位置に後退し、工作機械の長手方向の送りが逆転して前の作業ステップの開始位置に戻ります。 ギアクリアランスの逆転誤差を考慮し、各逆転戻りは開始位置を超えます。 開始位置から約 1 回転した後、前方向の開始位置に戻り、インデックス ヘッドのロッカー ピンを引き抜きます (インデックス ヘッドの回転動作が、一致するギアの拘束から解放されます。つまり、インデックス ヘッドの回転動作が解放されます)。工作機械テーブルの縦送りからのピンリンク拘束ギヤを挿入し、工作機械を縦方向に手回しして対応する切削量を送り込んだ後、ピンリンク拘束ギヤを挿入します。 ツールを適切な位置まで下降させた後、カムリード面が仕上がり寸法になるまで前工程のリンケージ加工工程を繰り返します。
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結論
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通常の垂直リフティングテーブルフライス盤とハンギングギアフライスピストンカム表面を備えたインデックスヘッドの加工アプリケーションは、420mm、460mmおよびその他のボア径の船舶用低速高出力ディーゼルなどのMAN ES特許取得済み主エンジンの加工問題を解決することに成功しました。エンジン排気バルブシリンダーピストン平面カム、工場内の既存の通常の工作機械の処理能力を最大限に活用し、生産設備のコストを削減し、工場の生産組織の柔軟性を高め、良好な製品品質と高い生産効率を達成します。同様の部品には通常のフライス盤を使用しながら、吊り下げギアを使用して高速に加工するためのリファレンスを提供します。
