Запропоновано комбінований процес прокатки та фрезерування для виготовлення основи радіаторів теплових труб. Виконуючи як попереднє сплющування теплових трубок, так і точну обробку основи на одному верстаті з ЧПК, досягається високий ступінь однорідності між контактною поверхнею теплової трубки та базовою поверхнею. Експериментальні результати демонструють, що цей процес обмежує загальну похибку площинності в межах 0,05 мм і досягає шорсткості поверхні (Ra) 0,8–1,2 мкм. Порівняно з традиційними методами час обробки на одиницю зменшено, що забезпечує високу точність, високу ефективність і можливість масового виробництва. Цей метод забезпечує надійну технічну підтримку для ефективного виробництва радіаторів з тепловими трубками та подібних металевих компонентів.
Плоскість основи радіатора теплової трубки безпосередньо впливає на тепловіддачу та якість збірки. Традиційні багато{1}}етапні процеси обробки включають численні одиниці обладнання, тривалі робочі процеси, часте затискання та транспортування, що обмежує ефективність і точність виробництва. Для підвищення ефективності та точності пропонується комбінований процес прокатки та фрезерування; це об’єднує попереднє сплющення теплової труби та точну обробку основи в одну операцію з ЧПК, що забезпечує високо{3}}точне масове виробництво. Дослідження також досліджує цінність промислового застосування розробки процесу, експериментальної перевірки та стратегій оптимізації.
02
Зображення
Розробка комбінованого процесу прокатки та фрезерування основи радіаторів теплових труб
Зображення
2.1 Аналіз принципів процесу
Під час обробки основи радіатора теплової трубки (див. Малюнок 1) якість контактної поверхні теплової трубки та верхньої поверхні основи безпосередньо впливає на розсіювання тепла та якість складання. У процесі прокатки використовується інструмент, оснащений рівномірно розташованими кульками, щоб сплющити теплові трубки, наближаючи їх контактні поверхні до верхньої поверхні основи та забезпечуючи попередню рівність. Згодом використовується процес фрезерування для точної-обробки як згорнутих теплових трубок, так і основи, забезпечуючи їх ідеальне прилягання та створюючи гладку рівну поверхню. Цей комбінований підхід прокатки та фрезерування об’єднує кілька традиційних етапів в одну операцію ЧПК, зменшуючи транспортування заготовки та час повторного -затиску, одночасно покращуючи точність обробки та якість поверхні; отже, це значно підвищує ефективність виробництва та знижує витрати на виробництво. малюнок
Рисунок 1: Схема основи радіатора теплової труби
2.2 Розробка технологічної схеми
У розробці технологічної схеми інструмент для прокатки використовує кілька кульок, рівномірно розташованих по колу, щоб забезпечити рівномірне застосування тиску та площинність основи; кількість кульок і їх відстань можна оптимізувати залежно від діаметра теплової трубки та ширини канавки. Підбирається торцева фреза, здатна обертатися на 360 градусів; поперечна подача використовується для завершення фрезерування нижньої поверхні, гарантуючи, що опорна поверхня-напірної теплової труби знаходиться на одному рівні з базовою поверхнею. Послідовність обробки контролюється верстатом з ЧПК, що забезпечує безперервну обробку, яка переходить від прокатки до зміни інструменту, а потім до фрезерування. Ця схема усуває необхідність перемикання між кількома машинами та процесами, тим самим підвищуючи рівень автоматизації. Це також забезпечує високу взаємодію між початковим вирівнюванням за допомогою прокатки та точним фінішним обробленням за допомогою фрезерування, зрештою підвищуючи загальну стабільність процесу [1].
2.3 Конструкція обробного обладнання та пристосування
Обраним обладнанням для обробки є верстат з ЧПК, оснащений автоматичною зміною інструменту. Це дозволяє як обертати роликовий інструмент на 360 градусів, так і перемикатися на фрезу для фрезерування нижньої поверхні, забезпечуючи композитну обробку на одному верстаті. Основа радіатора закріплена на столі машини за допомогою спеціального кріплення, що забезпечує відсутність зміщення під час прокатки та фрезерування, що покращує точність обробки. Конструкція кріплення враховує позиціонування та рівномірну силу затиску після того, як теплова трубка вставлена в паз, одночасно запобігаючи деформації теплової трубки. Конструкції безпеки для обладнання та пристосувань також забезпечують безпеку оператора та цілісність заготовки, тим самим гарантуючи стабільність і повторюваність процесу обробки композиту.
03
малюнок
Експериментальне дослідження композиційної прокатної та фрезерної обробки
малюнок
3.1 Експериментальні матеріали та заготовки
Теплові трубки, використані в експерименті, являють собою стандартні мідні труби діаметром 8 мм, а основним матеріалом є алюмінієвий сплав. Конструкція канавки відповідає вимогам щодо допуску розмірів теплових трубок, забезпечуючи щільне прилягання та полегшуючи процес сплющування. Основна поверхня проходить попередню-обробку для покращення якості обробки, зменшення поверхневих подряпин і концентрації напруги під час обробки, що забезпечує надійність експериментальних даних.
Глибина та відстань базових канавок оптимізовано для забезпечення рівномірного розподілу сили на кульках, що котяться. Теплові трубки очищаються перед складанням, щоб запобігти впливу масла або домішок на результати прокатки. Основа кріпиться до столу верстата з ЧПК за допомогою кріплення, що забезпечує стабільне відносне положення теплової труби та основи під час процесу поперечної подачі, створюючи таким чином надійну експериментальну основу для подальших комбінованих операцій прокатки та фрезерування.
3.2 Експериментальна процедура
Теплова трубка вставляється в паз основи і закріплюється спеціальним кріпленням, забезпечуючи паралельність і рівномірний розподіл зусиль для запобігання деформації або зсуву під час затискання. Пристосування кріпиться до столу верстата з ЧПК для підтримки стабільності заготовки під час наступних процесів прокатки та фрезерування. Потім верстат з ЧПК керує прокатним інструментом для обертання на 360 градусів, виконуючи прокат під поперечною подачею; це наближає стиснуту поверхню теплової трубки до верхньої поверхні основи для початкового вирівнювання, тоді як рівномірна сила, прикладена кулькою, що котиться, забезпечує загальну рівність основи.
Після завершення процесу прокатки інструмент автоматично перемикається на торцеву фрезу для виконання операції фрезерування на 360 градусів. На цьому етапі стиснута поверхня згорнутої теплової труби обробляється до тих пір, поки вона ідеально не зрівняється з верхньою поверхнею основи, створюючи гладку плоску поверхню. Ключові параметри-включно з тиском прокатки, кількістю прокатних куль, швидкістю подачі та налаштуваннями фрезерування-ретельно реєструються протягом усього експерименту, щоб отримати надійні дані для подальшої оптимізації процесу, контролю якості та масового виробництва [2].
3.3 Методи вимірювання
Площинність вимірюється за допомогою високо-точної координатно-вимірювальної машини (CMM), щоб оцінити площинність стиснутої поверхні теплової труби та верхньої поверхні основи, гарантуючи, що загальна похибка площинності залишається в прийнятних межах. Відхилення площинності обчислюється на основі багато-точкових вимірювань, зміни реєструються після кожного етапу прокатки та фрезерування. Шорсткість поверхні перевіряється за допомогою профілометра поверхні, щоб переконатися, що контактні поверхні основи та теплової труби відповідають проектним специфікаціям. Крім того, вимірюється рівність між стиснутою поверхнею теплової трубки та верхньою поверхнею основи для аналізу впливу комбінованого процесу прокатки та фрезерування на точність заготовки, забезпечуючи надійну основу для оптимізації процесу та налаштування параметрів.
3.4 Експериментальні результати та аналіз
Результати експерименту демонструють, що комбінований процес прокатки та фрезерування забезпечує значно кращу рівність між стиснутою поверхнею теплової труби та верхньою поверхнею основи порівняно з традиційними багато{0}}етапними процесами виробництва. Загальна похибка площинності контролюється в межах 0,05 мм, а шорсткість поверхні (Ra) досягає 0,8–1,2 мкм, що відповідає вимогам обробки для високо-точних радіаторів. Процес прокатки (див. рис. 2) ефективно попередньо-вирівнює теплову трубку, забезпечує рівномірний розподіл сили, зменшує об’єм матеріалу, видаленого під час фрезерування, мінімізує знос інструменту та підвищує як ефективність обробки, так і рівність поверхні. Цей метод забезпечує точність обробки, одночасно знижуючи концентрацію напруги в основі теплової труби та подовжуючи термін служби обладнання та інструментів.
Зображення
Рисунок 2: Схема процесу прокатки
1-Теплова трубка 2-Роллер 3-Кулька 4-Теплова трубка-основа радіатора
У порівнянні з традиційними процесами штампування та полірування комбінований процес прокатки та фрезерування значно економить час використання обладнання та час, необхідний для вторинного затискання; експериментальні дані показують скорочення часу обробки на одиницю приблизно на 30%. Крім того, процес забезпечує високу стабільність і повторюваність, забезпечуючи постійну точність обробки заготовок під час масового виробництва та знижуючи рівень браку [3]. Цей комбінований підхід до механічної обробки об’єднує процеси, мінімізує ручне втручання, оптимізує робочі процеси виробництва та підвищує рівень автоматизації виробничої лінії.
04
Зображення
Оптимізація комбінованої прокатно-фрезерної технології
Зображення
4.1 Оптимізація параметрів процесу
Параметри процесу комбінованої прокатки та фрезерування безпосередньо впливають на площинність контактної поверхні теплової труби та якість поверхні основи. У процесі прокатки оптимізація тиску прокатки та кількості кульок забезпечує рівномірний приклад сили до теплової трубки, запобігає локалізованим виступам або западинам і покращує ефективність прокатки. Відстань між кульками, шаблони розташування та швидкість прокатки також необхідно регулювати залежно від діаметра теплової труби та розмірів канавки основи, щоб відповідати різним специфікаціям основи теплової труби. У процесі фрезерування оптимізація глибини різання, швидкості подачі та кута повороту інструменту зменшує видалення матеріалу, покращує площинність нижньої поверхні та якість, мінімізує знос інструменту та вібрацію обробки, а також забезпечує високу точність і стабільність комбінованого процесу, забезпечуючи тим самим надійну технічну підтримку для масового виробництва теплових трубок для радіаторів. 4.2 Інтеграція процесу та аналіз ефективності
Поєднання операцій прокатки та фрезерування на одному верстаті з ЧПК значно підвищує ефективність виробництва. Ця інтеграція процесу усуває втрату часу, пов’язану з множинними установками затискання та перемиканням обладнання, які є традиційними методами, а також зменшує помилки, спричинені транспортуванням деталей або повторним-затисканням. Експериментальні результати показують, що час обробки на одиницю скорочується приблизно на 30% порівняно з традиційними процесами штампування та полірування; покращується використання обладнання, зменшується як ручне втручання, так і складність операцій [4].
4.3 Методи контролю якості
Точність затиску відіграє вирішальну роль у якості комбінованого процесу прокатки та фрезерування. Розробка спеціальних пристосувань гарантує, що теплова трубка зберігає стабільне положення під час прокатки та фрезерування, ефективно запобігаючи відхиленням від площинності, спричиненим зміщенням або деформацією теплової трубки. Повинні бути вжиті комплексні заходи перевірки та коригування-включно з вимірюванням площинності, випробуванням шорсткості поверхні та перевіркою вирівнювання контактної поверхні теплової труби-для забезпечення можливості своєчасного коригування параметрів процесу або повторного-затискання у відповідь на аномальні дані. Контроль якості також має включати-системи моніторингу машини в режимі реального часу для забезпечення-налаштування сили та переміщення під час обробки за допомогою зворотного зв’язку. Це забезпечує стабільність і узгодженість комбінованого процесу, що відповідає промисловим вимогам щодо високої точності та чудової якості поверхні в основах радіаторів з тепловими трубками.
05
Зображення
Застосування процесу та інженерна цінність
Зображення
Комбінований процес прокатки та фрезерування забезпечує високу стабільність і повторюваність, що робить його придатним для масового виробництва баз радіаторів з тепловими трубками. Виконання обох операцій на одному верстаті з ЧПК забезпечує вирівнювання між контактною поверхнею теплової трубки та площинністю основи, мінімізує людські помилки та враховує різні специфікації основи; виробничі потреби можна задовольнити простим регулюванням кількості прокатних куль, тиску прокатки та глибини фрезерування. Інтеграція процесу зменшує потребу в множинних налаштуваннях затискачів, транспортуванні матеріалу та перемиканні обладнання, тим самим підвищуючи ефективність виробничої лінії та операційну стандартизацію. Це забезпечує життєздатне рішення для масового виробництва, забезпечуючи незмінну якість продукції [5].
Порівняно з традиційною багато{0}}етапною обробкою цей комбінований процес значно підвищує ефективність виробництва та економічну віддачу. Це скорочує час обробки на одиницю приблизно на 30%, зменшує зайнятість обладнання та потребу в ручному втручанні, а також зменшує кількість браку та витрати, пов’язані з подальшою обробкою. Завдяки інтеграції інтелектуального керування з ін-інспекцією процесу цей метод забезпечує автоматичне налаштування параметрів процесу та-моніторинг у реальному часі. Він підходить для обробки основ радіаторів теплових трубок та інших високо{7}}точних металевих компонентів, пропонуючи широкі перспективи застосування.
06
Зображення
Висновок
Зображення
Комбінований процес прокатки та фрезерування ефективно поєднує операції сплющення теплової труби та фрезерування основи, спрощуючи традиційний робочий процес виробництва та значно підвищуючи ефективність обробки та рівень автоматизації. Експериментальні результати демонструють відмінну рівність між контактною поверхнею теплової трубки та основою, з похибками площинності, контрольованими в межах 0,05 мм, і шорсткістю поверхні (Ra) від 0,8 до 1,2 мкм. Крім того, час обробки на-одиницю зменшено приблизно на 30%, а процес демонструє високу стабільність. Цей метод придатний для масового виробництва теплових трубок для радіаторів та інших високо-точних металевих компонентів, пропонуючи значні економічні переваги та потенціал для широкого впровадження.
