Аналіз технології контролю деформації механічної обробки тонкостінних компонентів із титанового сплаву-

Тонкостінні компоненти з титанового сплаву зазвичай належать до точних структурних деталей із товщиною стінок від 0,5 мм до 3 мм, низькою структурною жорсткістю та високими вимогами до точності контурів. однак,титанові сплавимають низьку теплопровідність, низький модуль пружності та високу стійкість до різання. У поєднанні з низькою жорсткістю тонкостінних конструкцій, які схильні до деформації під дією сили, під час фрезерування та токарної обробки з ЧПУ легко виникають такі проблеми, як пружне стрибання, викривлення, скручування та недопустимість--розмірів. Ці проблеми давно мучать галузь через низьку гарантію точності обробки, низький вихід готової продукції та нестабільну консистенцію партії.

 

 

1.Труднощі механічної обробки матеріалу та конструкції

Титанові сплави демонструють погану теплопровідність, низький модуль пружності та сильну-тенденцію до утворення країв за високих температур, що призводить до вібрації при різанні та відскоку заготовки під час обробки. Тонкостінні-компоненти мають низьку жорсткість і сприйнятливі до мікро-деформацій під час різання. Залишкова напруга в кованих і катаних заготовках перерозподіляється в міру видалення матеріалу, що призводить до деформації деталей і створює серйозні проблеми для точної обробки.

 

2.Класифікація механізмів деформації ядра

• Механічна деформація, спричинена силою різання: тонкі стінки згинаються під дією різання, а пружинне повернення після зняття навантаження викликає помилки розмірів, які зазвичай спостерігаються в тонких пластинах і бічних стінках.
• Термічна деформація внаслідок нагрівання різання: нерівномірне місцеве теплове розширення та звуження породжує термічну напругу, викликаючи загальне структурне спотворення.
• Деформація через звільнення від залишкового напруження: суперпозиція початкового напруги заготовки та напруги обробки порушує рівновагу напружень, оскільки матеріал відрізається, що призводить до глобальної деформації деталі.
• Деформація напруги при затиску: неправильне положення затиску або надмірна сила затиску стискають заготовку, і після відпускання затиску виникає відкат.

 

 

• Гомогенізація напруги заготовки: високо{0}}температурне старіння застосовується до заготовок із титанового сплаву для зняття напруги. Для високо-прецизійних аерокосмічних компонентів застосовується комбінована обробка низько-температурного старіння та вібраційного старіння.
• Регулювання не-рівномірного припуску на обробку: диференційований розподіл припуску на основі моделі Релея-Рітца збалансовує навантаження при різанні та пригнічує деформацію тонких{2}}стінок.
• Попередня обробка форми заготовки: заготовки вирівнюються та поліруються, щоб усунути дефекти поверхні, забезпечити точність базової точки та зменшити деформацію при обробці.

 

 

1.Оптимізація параметрів різання

Пошарове різання застосовується для тонкостінних-деталей із титанового сплаву. Для чистової обробки вибирають малу глибину різання і високу швидкість обертання шпинделя: радіальна глибина різання становить не більше 5% діаметра інструменту, а одиночна глибина осьового різання коливається від 0,1 мм до 0,3 мм. Середня швидкість шпинделя використовується при чорновій обробці для зняття матеріалу, тоді як висока швидкість шпинделя та низька швидкість подачі застосовуються при чистовій обробці. Фрезерування по ходу використовується протягом усього процесу, щоб зменшити наклеп і деформацію.

 

2.Оптимізація ріжучих інструментів і траєкторії інструментів

Вибираються ріжучі інструменти з твердого сплаву з великими передніми кутами та змінними кутами спіралі. Використовується трохоїдальне фрезерування та гвинтоподібне врізне різання з симетричними багатошаровими траєкторіями інструменту, що обробляються зсередини назовні. Це врівноважує зняття напруги, запобігає викривленню деталей і стабілізує силу різання.

 

3.Оновлення технології охолодження та змащення

Мінімальна кількість мастила (MQL) замінює заливне охолодження, щоб ефективно знизити температуру різання та стримувати термічну деформацію. Для над-прецизійних компонентів можна підібрати кріогенне охолодження холодним повітрям для подальшого контролю теплового стресу.

 

 

• Оптимізуйте схеми затиску: дотримуйтеся принципів рівномірно розподіленого багато{0}}точкового затиску та низької сили затиску. Сила затиску визначається шляхом імітаційних випробувань; точки затиску розташовані на жорстких зонах, щоб уникнути тонких -ділянок стінок і запобігти деформації екструзії.
• Додайте допоміжні опори: інструменти для наповнення або оправки застосовуються до підвісних тонко{0}}конструкцій, щоб підвищити жорсткість і придушити вібрацію при вигині. Опори та затискачі можна звільнити лише після того, як заготовка охолоне і напруга стабілізується, щоб уникнути відскоку.
• Підвищення точності закріплення: Забезпечте високу точність позиціонування поверхонь для досягнення щільного прилягання між інструментами та заготовками, усуваючи нерівномірну напругу, спричинену зазорами.

 

 

1.Процес зняття стресу між-операціями

Використовуйте сегментовані процеси: чорнова обробка → зняття напруги → напів-чистова обробка → вторинне зняття напруги → фінішна обробка. Припуск на механічну обробку 0,3–0,5 мм резервується після чорнової обробки для зняття напруги при низькій-температурі, а вторинне старіння проводиться після напів-чистової обробки, щоб гомогенізувати напругу та зменшити деформацію під час фінішної обробки.

 

2.Технологія динамічного прогнозування та компенсації деформацій

Імітаційні моделі використовуються для прогнозування механічної деформації, а генетичні алгоритми застосовуються для оптимізації траєкторії інструменту для компенсації пружної та термічної деформації. Регулювання-процесу в реальному часі реалізується за допомогою онлайн-моніторингу в поєднанні з безперервною ітерацією через інспекцію координатно-вимірювальної машини (CMM). Розмірну деформацію можна контролювати в межах 0,005 мм, індекс технологічної здатності CPK більше або дорівнює 1,33 для критичних розмірів.

 

 

Ruihang, як безпосередній виробник титанової продукції, постачає сировину оптимальної якості для виробництва прецизійних компонентів. Якщо у вас є якісь потреби щодо покупки, зв’яжіться з нами електронною поштою:Sam.Rui@bjrh-titanium.com