| Решение задач прецизионной обработки спиральных профилей для эффективного серийного производства компрессоров автомобилей на новых источниках энергии

Решение GESAC | Решение задач прецизионной обработки спиральных профилей для эффективного серийного производства компрессоров автомобилей на новых источниках энергии

Благодаря низкому уровню вибрации и шума, а также высокой эффективности спиральные компрессоры широко применяются в автомобилях на новых источниках энергии, железнодорожном транспорте и других отраслях.

Спиральный ротор и статор (подвижная и неподвижная спирали) являются ключевыми компонентами спирального компрессора. Для их изготовления широко применяются литейные алюминиевые сплавы, такие как 4032 (Al-Si12CuMg), ADC12 и другие.

Обработка спирального профиля — одна из наиболее ответственных операций при изготовлении детали. Спиральный профиль представляет собой тонкостенную глубокую канавку сложной геометрии с эвольвентной формой, предъявляющую чрезвычайно высокие требования к точности — вплоть до микронного уровня. Качество обработки непосредственно влияет на энергоэффективность, уровень шума и надежность работы компрессора.

Опираясь на многолетний опыт разработки и применения сверхтвердых режущих инструментов, компания Xiamen Golden Egret (GESAC) разработала специальную 4-зубую концевую фрезу с PCD для чистовой обработки спирального профиля роторов и статоров автомобильных кондиционных компрессоров.

Решение позволяет эффективно решать задачи прецизионной чистовой обработки спирального профиля. В комплексе с разработанным для данной операции высокоточным приспособлением оно также позволяет минимизировать деформацию детали при закреплении. В результате сформировано комплексное решение для стабильного и высокоэффективного серийного производства.

Основные сложности обработки

• Низкая жесткость тонкостенной детали. При закреплении и в процессе резания легко возникают вибрации, вибрационные следы и деформация заготовки.
• Жесткие требования к точности. Микронный уровень точности размеров предъявляет высокие требования к стабильности процесса. Тепловая деформация, возникающая из-за нагрева в зоне резания, может приводить к нестабильности размеров готовой детали.
• Высокая склонность алюминиевых сплавов к налипанию. При высокоскоростной обработке возможно образование нароста на режущей кромке, что негативно влияет на качество обработанной поверхности и стабильность процесса.

Комплексное решение

Решение по закреплению детали

Спиральный ротор/статор из алюминиевого сплава относится к категории тонкостенных деталей и легко подвергается деформации. Поэтому конструкция приспособления является одним из ключевых факторов, определяющих стабильность процесса и возможность получения детали с заданными параметрами точности.

Для двух операций чистовой обработки GESAC предлагает следующую схему закрепления:

• OP40 — чистовая обработка нижней плоскости и внутреннего отверстия
  Закрепление по наружному диаметру с помощью шестисегментного упругого патрона. Конструкция обеспечивает параллельное и равномерное зажатие детали, аналогичное принципу работы резиновых цанговых зажимов, благодаря чему снижается неравномерность распределения усилий и риск деформации детали.
• OP50 — чистовая обработка спирального профиля
  Закрепление по внутреннему отверстию с радиальным разжимом и осевым поджимом по торцевой поверхности.

При этом повторно используется система базирования по внутреннему отверстию и торцевой поверхности. Единая технологическая база позволяет исключить погрешности позиционирования, возникающие при смене баз.

Равномерный радиальный разжим обеспечивает распределение усилий по внутренней поверхности отверстия и снижает деформацию детали при чистовой обработке.

Осевой поджим по торцу предотвращает смещение или отрыв детали под действием сил резания, обеспечивая стабильное получение заданных параметров точности профиля спирали, включая точность формы и точность расположения.

Решение по режущему инструменту

Для чистовой обработки GESAC разработала 4-зубую фрезу с PCD, специально оптимизированную для высокоскоростной чистовой обработки спирального профиля.

Конструкция инструмента оптимизирована сразу по нескольким направлениям: геометрии режущей части, характеристикам PCD и технологии пайки.

• Эффективное подавление вибраций
  Специальная геометрия режущей части позволяет существенно снизить сопротивление резанию и эффективно подавлять возникновение вибрационных следов и заусенцев. Это обеспечивает высокое качество обработанной поверхности.
• Высокая точность
  Оптимизированная конструкция инструмента в сочетании с современной технологией изготовления обеспечивает высокую точность фрезы и стабильность процесса, позволяя надежно получать заданную точность перпендикулярности обработанных поверхностей.
• Увеличенный ресурс
  Применение износостойкого поликристаллического алмазного режущего материала PCD в сочетании с отработанной технологией пайки позволяет значительно увеличить ресурс инструмента по сравнению с традиционными решениями.

Увеличение стойкости сокращает количество смен инструмента и время простоев оборудования, снижает удельные затраты на инструмент и способствует повышению общей эффективности производства.

Результаты обработки

Перед заказчиком стояла задача чистовой обработки спирального профиля со следующими требованиями:

• перпендикулярность: ±0,005 мм;
• плоскостность: ≤0,01 мм;
• точность профиля: ≤0,02 мм;
• шероховатость поверхности: Ra 0,2 мкм;
• при этом требовалось обеспечить высокую производительность обработки.

В ходе испытаний 4-зубая PCD-фреза GESAC для чистовой обработки спирального профиля обеспечила перпендикулярность детали в пределах требуемых ±0,005 мм.

Стойкость инструмента достигла 3000 деталей. По сравнению с ранее применявшимся твердосплавным инструментом ресурс увеличился на 100%, а производительность обработки — на 122%.

Таким образом, решение GESAC позволяет одновременно обеспечить стабильное качество обработки и повысить производительность, существенно сократить количество смен инструмента и снизить связанные с ними простои.

Результат — сочетание высокой производительности, стабильности процесса и качества готовых деталей, что позволяет производителю снизить затраты и повысить эффективность серийного производства.