Окна, вырезанные из проволоки: почему стены не ровные по отношению к лицам?

Пластина открытого кронштейна с окном для разрезания проволоки выглядит скорее как проблема с чертежом, чем как проблема с процессом, и именно в этом процессе все идет не так. Задание 260414004 поступило в октябре 2024 года от производителя компонентов рычажного механизма и конструктивных кронштейнов, предыдущий поставщик которого поставил пластины, которые были правильно измерены на стенде и вышли из строя на станке: сопрягаемая часть не проходила через окно, обрезанное проволокой, без крана или сидела в нем настолько свободно, что дребезжала, стенки окна не были перпендикулярны шлифованным поверхностям, поэтому деталь входила криво, а пластина слегка скручивалась при термообработке, поэтому она качалась на кронштейне, а не лежала ровно.

Пластины на фотографиях представляют собой производственные детали из следующего заказа: пластина из мартенситной нержавеющей стали 1Cr17Ni2 длиной около 240 мм, шириной от 60 до 70 мм и толщиной от 10 до 12 мм, с большим окном, вырезанным из проволоки неправильной формы, внешним профилем с фрезерованными ступенями и закругленным выступом, двумя прецизионными рассверленными отверстиями, поверхность обеих сторон отшлифована до сатинированной поверхности, а вся деталь закалена и отпущена, чтобы сохранять форму под нагрузка. Каждая из этих функций проста сама по себе. Что делает пластину сложной, так это то, что окно вырезается в начале последовательности и заканчивается в конце, поэтому оно проходит через все последующие операции.

Что должна делать эта пластина?

Четыре задания, и последовательность нужно планировать вокруг последнего.

В окне находится сопрягаемая деталь. Деталь проходит через проем или находится в нем, поэтому размер окна, его прямолинейность по толщине и прямоугольность по отношению к земле — все это одновременно имеет значение. Окно правильного размера, но не перпендикулярное граням, приводит к тому, что деталь входит криво и загибается в одном углу.

В два расширенных отверстия вставляются штифты. Их диаметр и положение определяют, будет ли соединение выровнено, а их положение измеряется относительно окна, а не контура пластины, поскольку связь работает между окном и штифтами.

Лица — это данные. Все на этой пластине измеряется от шлифованной грани, поэтому грани необходимо установить до того, как будут вырезаны отверстия, и после этого они не должны смещаться.

Закаленный сердечник сохраняет жесткость пластины. Закалка и отпуск – это то, что удерживает пластину 240 мм от изгиба в процессе эксплуатации и удерживает края окна от деформации после нескольких тысяч циклов сопрягаемой детали.

Почему порядок резки, закалки и шлифовки определяет результат?

Окно вырезается, пока материал еще мягкий.

Резка мартенситной нержавеющей стали при полной твердости проволокой происходит медленно, и чем тверже материал, тем больше резка зависит от идеальности проволоки по всей длине прохода. На пластине диаметром 240 мм рез проходит долго, а обрыв проволоки посередине закаленного окна оставляет след на поверхности, который невозможно разрезать заново.

Практический ответ — разрезать окно, пока материал все еще находится в мягком состоянии, когда резка происходит быстро, проволока испытывает меньшую нагрузку и можно выполнить медленный чистовой проход без риска, который возникает при резке твердого материала. Это решение, принятое по веским причинам, также создает остальную часть проблемы: геометрия окна теперь проходит через термообработку.

Термическая обработка сдвигает пластину, а вместе с ней и окно

Закалка и отпуск – это термический цикл, в котором тонкая пластина деформируется. Искажение проявляется в виде небольшого поворота и изменения плоскостности, а не в большом движении, но на пластине диаметром 240 мм даже небольшого поворота достаточно, чтобы вывести грани из плоского состояния и изменить соотношение между окном и гранями, которые должны были быть исходными.

Само окно достаточно хорошо сохраняет свой размер, поскольку материал вокруг него ограничен. Что меняется, так это эталонная скобка вокруг него, а это именно то, что измеряет клиент.

После этого шлифовка граней восстанавливает исходные данные.

Поверхностное шлифование обеих сторон после термообработки — это операция, которая возвращает пластину в плоское положение и дает остальной части детали надежную опору. Это также операция, которая изменяет деталь, по которой были сделаны чистовые пропилы, поскольку шлифовка удаляет материал с обеих сторон, и пластина получается тоньше, чем деталь, обработанная мягкой обработкой.

Вот тут-то и приходится совместить окно и лица. Стенки окна шлифовкой не затронуты, а вот их прямоугольность к граням есть, потому что грани - это новые поверхности. Пластина, окно которой было вырезано перпендикулярно грани, которая с тех пор была отшлифована, может в конечном итоге иметь стенки, которые сами по себе являются прямыми и больше не перпендикулярны грани, которую измеряет заказчик.

Контролируется порядок выполнения чистовых операций: внешний профиль и окно подвергаются черновой обработке и вырезанию в мягком состоянии, пластина подвергается термообработке, грани шлифуются, а отверстия, которые должны быть точными, рассверливаются в последнюю очередь, после окончательной обработки граней. После вырезания отверстий не должно происходить ничего, что могло бы изменить геометрию пластины.

Край пера, где шлифованная грань встречается со стеной, обрезанной проволокой.

Пересечение шлифованной грани и стены, прорезанной проволокой, является самым деликатным местом на этой детали. Разрез проволоки оставляет тонкий заусенец на краю, где она выходит, и последующая шлифовка торца может превратить этот край в перышко, которое слегка свисает в отверстие.

Это небольшой дефект с большим симптомом. Скошенная кромка не меняет размер окна вдоль стены, поэтому измерение, проведенное в середине проема, считается правильным, а сопрягаемая часть по-прежнему цепляется за вход, поскольку эффективное отверстие уменьшилось именно на той стороне, куда входит деталь. Это причина неисправности, лежащая в основе жалобы, в которой говорится, что окно имеет правильный размер и деталь не войдет.

Два небольших решения, которые проявляются в готовой детали

Куда идет стартовое отверстие провода

Разрез проволоки должен где-то начинаться, а это означает, что в пластине необходимо просверлить отверстие, чтобы продеть проволоку и отрезать заготовку. Стартовое отверстие делается до разреза, поэтому его положение — это решение, а не случайность, и обычная ошибка — разместить его там, где удобно для разреза, а не там, где оно безвредно для детали.

На этой пластине стартовое отверстие находится в стороне от двух функциональных отверстий, бобышки и торцов, на которых закреплена деталь, поэтому свидетель, который она оставляет, находится на поверхности, которая ничего не определяет. Его также необходимо разместить так, чтобы пуля, которая в окне такого размера представляет собой солидный кусок материала, свободно падала, не имея возможности упасть на разрез или клин в проеме, когда проволока закончится.

Как поддерживается пул

Поскольку окно большое, пуля достаточно тяжелая, чтобы иметь значение. Если его оставить без поддержки, он может сместиться по мере приближения к завершению резки, защемить проволоку и сломать ее, а сломанная проволока в середине чистового прохода является отметкой на поверхности, которую необходимо измерять и часто перерабатывать.

Ответ — плановая вкладка: в разрезе остается небольшая площадка, которая удерживает пулю до завершения операции, а затем намеренно прорезается, а пуля удаляется вручную. Альтернатива, позволяющая слизню упасть, работает на маленьких окнах и перестает работать на больших.

Как изготавливались пластины, шаг за шагом?

Шаг 1. Обработайте внешний профиль и оставьте припуск.

Пластина изготавливается черновой обработкой из заготовки 1Cr17Ni2, при этом внешний профиль обрезается близко, но не обрабатывается, оставляя припуск на гранях и профиле. Припуск на гранях предназначен для шлифования, которое произойдет после термообработки.

Шаг 2 – Вырезаем окно и фрезеруем профиль в мягком состоянии

Окно вырезается проволокой во время свободной резки материала с черновым и чистовым проходом, поэтому стены получаются прямыми и гладкими, а внешний профиль, ступеньки и выступ фрезеруются на одном этапе, пока материал еще мягкий. Работа в этом состоянии позволяет выполнять разрезы точно и быстро, и это причина, по которой окно необходимо перепроверить позже в этой последовательности.

Шаг 3. Закалка и отпуск до твердости рисунка.

Пластина проходит полный цикл закалки и отпуска, чтобы придать ей прочность и износостойкость, необходимые для чертежа. Цикл также является самым большим стрессовым событием, которое может пережить пластина, и вызываемая им деформация устраняется на следующем этапе, а не предотвращается.

Шаг 4. Шлифование обеих сторон сбалансированными проходами.

Обе поверхности шлифуются после термообработки сбалансированными проходами, поэтому пластина получается плоской, с одинаковой толщиной и без перекосов. Две грани шлифуются до заданной толщины, и они становятся базой для всего последующего.

Шаг 5. Рассверлите два отверстия на гранях земли.

Два отверстия рассверливаются после окончательной обработки поверхностей, поэтому закалка и шлифовка не могут их сдвинуть. Они расположены относительно окна, а не контура пластины, поскольку именно от этого отношения зависит связь.

Шаг 6. Убедитесь, что стены окна расположены перпендикулярно новым граням.

На этом этапе окно снова измеряется, при этом пластина находится на шлифованной грани, поэтому перпендикулярность стен к граням проверяется по поверхностям, которые будет использовать клиент, а не по поверхностям, из которых был сделан разрез.

Шаг 7. Зачистите края обрезанной проволоки, не закругляя стену.

Края обрезанной проволоки зачищаются с помощью контролируемого прохода, который удаляет заусенцы и выступающие края без закругления стены или изменения отверстия. Это намеренно последняя операция на окне, и она выполняется вручную с проверкой проема на лицевой стороне, а не посередине стены.

Шаг 8. Проверьте плоскостность, толщину, окно и отверстия вместе.

Окончательная проверка охватывает плоскостность и толщину шлифованных граней, размер окна и его прямолинейность через пластину, прямоугольность стен по отношению к граням, положение двух рассверленных отверстий относительно окна и состояние кромок, где стены встречаются с гранями. Проверка окна без проверки его на поверхности земли — это измерение, которое пропускает весь класс неисправностей, описанный в этой статье.

Что измерил тираж в 900 штук

Девятьсот пластин были отправлены за 26 дней, и клиент сообщил, что сопрягаемая часть работает правильно, без заеданий, штифты свободно проходят в своих отверстиях, а пластины ровно сидят на кронштейне.

Неисправность, которую мы обнаружили в ходе собственного пробного запуска

Наши пробные пластины прошли проверку окна, но все равно не подошли по размеру, и ошибка заключалась в том, как мы обработали края.

Каждая пробная пластина измерялась внутри допуска окна, когда мы измеряли проем в середине стены. Когда заказчик установил сопрягаемую деталь, некоторые пластины взяли деталь с метчиком на входной поверхности, и разрез одной из бракованных пластин показал, почему: проход для удаления заусенцев скатил тонкое перо с края обрезанной проволоки в отверстие на торцевой стороне, и шлифовка способствовала этому, загибая тот же край немного дальше. Отверстие было правильным там, где мы его измерили, и меньшим размером там, где входила деталь.

Три изменения пошли в производство. Проход удаления заусенцев был заменен на контролируемый рез, при котором заусенцы удаляются без прокатки кромки, а оператор проверяет отверстие с обеих сторон, а не в середине стенки. Порядок был ужесточен, чтобы после снятия заусенцев с окна не происходило шлифования, что исключает второй шанс загибания края. И теперь первое изделие каждой партии оснащается ответной деталью еще до выпуска партии, потому что проверка на соответствие выявляет то, что не может проверить размер.

Между испытанием и производством жалобы на входную поверхность исчезли, а проверка размера и проверка на посадку перестали давать разногласия.

Сравнение трех способов изготовления прецизионного окна из твердой пластины

Первые два ряда разделяют одно правило, которое стоит четко сформулировать: внутренний угол, который может оставить обрезанный провод, никогда не должен быть острым. Это примерно половина диаметра провода плюс искровой промежуток, и чертеж, требующий острого внутреннего угла, будет выполнен с радиусом, независимо от того, признает это кто-нибудь или нет. Обозначение радиуса на чертеже и освобождение сопрягаемой детали в соответствии с ним — это то, что удерживает окно недопустимости от отклонения при сборке.

Часто задаваемые вопросы

Почему окно, обрезанное проволокой, выходит не под прямым углом к ​​граням пластины?

Потому что окно обычно вырезают рано, пока материал еще мягкий, а грани потом шлифуют, чтобы исправить деформацию от термообработки. Разрезанные стенки сами по себе являются прямыми, но грани у них квадратные, поэтому их соотношение было заменено шлифовкой, поэтому соотношение необходимо повторно проверять, когда пластина находится на шлифованной грани, а не предполагаться на основе разреза.

Можно ли вместо этого разрезать окно, обрезанное проволокой, после закалки?

Да, и это правильный выбор для маленьких окон и тонких плит. Обмен – это время и риск: резка мартенситной нержавеющей стали при полной твердости происходит медленно, проволока испытывает большую нагрузку на протяжении всего прохода, а разрыв в середине разреза оставляет след на поверхности, которую невозможно разрезать повторно. Резка в мягком состоянии и последующая отделка — более безопасный способ, когда окно большое и его стены должны быть прямыми.

Какой наименьший внутренний угол может иметь окно, обрезанное проволокой?

Он определяется диаметром провода плюс искровой промежуток, поэтому при разрезе провода не может образоваться острый внутренний угол, а только небольшой радиус. Радиус, допускаемый чертежом, и рельеф на сопрягаемой детали следует указывать вместе, поскольку деталь с острыми углами будет контактировать с угловыми радиусами, а не с лысками, и будет ощущаться как посадка с натягом, даже если окно находится в допуске.

Как снять заусенцы с края обрезанной проволоки, не закругляя стену?

Контролируемым проходом, удаляющим заусенцы и выступающие края, не врезаясь в стену, а также проверяя отверстие на торцах, а не в середине стены. Дефект, которого следует избегать, - это перо, закатившееся в проем на входной поверхности, поскольку оно оставляет окно в допуске вдоль стены, одновременно уменьшая эффективный проем именно там, где входит ответная часть.

Что нанести на рисунок

Шесть строк превращают окно, обрезанное проволокой, в деталь, которая работает с первого раза:

1. Укажите размер окна с допуском, который применяется по всей толщине, а не на одной секции.
2. Присвойте прямоугольность стен названной грани основания и назовите эту грань базовой.
3. Укажите радиус внутреннего угла, который может иметь окно, и укажите рельеф на сопрягаемой части, чтобы он соответствовал ему.
4. Укажите положение рассверленных отверстий относительно окна, а не контура, поскольку это соотношение, которое использует связь.
5. Укажите, что грани отшлифованы после термообработки, и укажите толщину с неповрежденным окном.
6. Укажите состояние кромки, где стенки соприкасаются с гранями, и дайте понять, что закругленная кромка неприемлема, даже если размеры отверстий соответствуют допускам.

Окно вырезания проволоки — это деталь, которая создается за одну операцию и завершается за другую, с промежуточной термообработкой и операцией шлифования, и вся деталь зависит от того, какую последовательность планируется, а не обнаруживает. Сделайте правильный заказ, а все остальное — обычная работа: окно, которое проходит прямо через пластину, стены, перпендикулярные граням, измеренным заказчиком, и ответная часть, которая вставляется с первого раза.