Tutkimus tarkkuustyöstöteknologiasta 2 mm:n ohutseinäiselle ontelolaitteelle Gr5-titaaniseoksesta

TheGr5 titaaniseoksesta valmistettu ohutseinäinen ontelon peitelevykäytetään painelaakeritiivistykseen, mikä asettaa korkeat vaatimukset profiilin tarkkuudelle, tasaisuudelle ja seinämän paksuuden tasaisuudesta. 2 mm:n seinämän paksuisella työkappaleella on alhainen rakenteellinen jäykkyys.

Nykyinen kotimainen ja kansainvälinen tutkimus titaaniseoksen ohutseinäisistä komponenteista keskittyy enimmäkseen leikkaussimulaatioon, kolinaan ja jäännösjännityksen ennustamiseen. Täydellisellä integroidulla tarkkuustyöstöprosessilla, joka on kohdistettu tähän 2 mm:n paksuiseen ontelopäällyslevyyn, on korkea tekninen tutkimusarvo.

 

 

1. Osan rakenneominaisuudet

Tutkimuskohteena on hehkutettu Gr5-titaaniseoksesta valmistettu ontelon peitelevy, levytyyppinen komponentti, jossa on monimutkainen suljettu ontelo. Ontelon sivuseinän paksuus on 2 mm. Aihio on Gr5-titaaniseoksesta taontaa. Profiilin toleranssille, tasaisuudelle, seinämän paksuuden tasaisuudesta ja pinnan karheudelle asetetaan tiukat vaatimukset. Peitelevyn liitäntäpinta toimii tiivistämiseen; tärinäjäljet, naarmut ja paikallinen romahtaminen ovat ehdottomasti kiellettyjä.

 

2. Suuret koneistusvaikeudet

• Ohutseinämän jousi ja työkalun taipuma: 2 mm:n sivuseinämän jäykkyys on heikko. Jyrsinnässä leikkausvoiman alaisena se taipuu joustavasti, mikä johtaa riittämättömään leikkaussyvyyteen. Jälkityöstön takajousto aiheuttaa toleranssin ulkopuolella seinämän paksuuden ja onteloprofiilin mitat.
• Leikkaava puhe: Komponentin alhainen rakenteellinen jäykkyys ja alhainen luonnollinen taajuus indusoivat helposti regeneratiivisen tärinän, joka tuottaa tärinäjälkiä sivuseiniin, heikentää pinnan laatua ja kiihdyttää työkalun kulumista.
• Jäännösjännityksen aiheuttama muodonmuutos: Suuri määrä materiaalia poistetaan karkeassa koneistuksessa, jolloin syntyy leikkausindusoitua jäännösjännitystä. Jännitysten purkaminen kiinnittimen poistamisen jälkeen johtaa peitelevyn yleiseen vääntymiseen ja liialliseen tasaisuuteen.
• Työkalun muodostunut reuna ja kuluminen: Titaaniseoksella on korkea kemiallinen aktiivisuus korkeissa lämpötiloissa. Lämpö keskittyy työkalun kärkeen aiheuttaen helposti kasaantunutta reunaa ja kärjessä olevaa kulumista, mistä johtuen huono mittavakaus.
• Kiinnikkeen aiheuttama muodonmuutos: Perinteinen jäykkä puristuslevykiinnitys synnyttää paikallista puristusjännitystä. Ohutseinämäinen osa käy läpi plastisen muodonmuutoksen puristuksen aikana, ja takaisinjousitus puristamisen yhteydessä johtaa mittapoikkeamiin.

 

 

1. Prosessin reitti

Gr5-taonta-aihio käy ensin läpi jännityksenpoistohehkutuksen, jonka jälkeen esijyrsitään vertailupinnat. Onkalo on rouhittu vakiokorkeudella kerrosjyrsinnällä 0,25-0,3 mm:n yksipuolisella varalla. Puristus ja vanhentaminen suoritetaan koneistusjännityksen poistamiseksi. Uudelleenkiinnitys suoritetaan puoliviimeistelyä varten, jolloin jätetään tasainen yksipuolinen 0,08-0,1 mm. Muoto-offset perifeerinen jyrsintä on hyväksytty viimeistelykoneistukseen; Ontelon sivuseiniin sovelletaan symmetristä kerrostyöstöä 2 mm ohuen seinän takaamiseksi. Myöhemmin toteutetaan purseenpoisto, ultraäänipuhdistus, jota seuraa tarkastus koordinaattimittauskoneella ja karheusmittarilla.

 

2. Työkalut ja kiinnikkeet

Ensisijaiseen sijoitukseen käytetään tyhjiöistukkaa, jonka ympärillä olevat pysäytyskappaleet kantavat sivuttaisleikkausvoiman. Irrotettavat hartsi/matalan sulamispisteen tuet asennetaan ontelon sisään ja poistetaan ennen koneistuksen viimeistelyä. Työkalujen peruspisteet ovat tarkkuushiottuja; mittakellon kohdistus suoritetaan paikannusvirheen hallitsemiseksi, työkappaleen jäykkyyden parantamiseksi ja tärinän ja työkalun taipumisen vaimentamiseksi.

 

3. Leikkaustyökalut

Käytetään TiAlN-pinnoitettuja umpikovametallipäätyjyrsimiä, joissa on vaihteleva nousu ja epätasainen kierre, ja niissä on 10 -15 asteen kallistuskulma ja suuri kierrekulma tärinän vaimentamiseksi ja särmien muodostumisen estämiseksi. Karkeaan koneistukseen käytetään φ6-työkalua ja puoliviimeistelyyn ja viimeistelykoneistukseen φ4-viimeistelyjyrsintä.

 

4. Leikkausparametrit ja jäähdytys

• Karkea jyrsintä: Leikkausnopeus 45-60 m/min, syöttö hammasta kohti 0,06-0,10 mm/z, leikkaussyvyys 0,4-0,6 mm, säteittäinen leikkausleveys 20-30 % työkalun halkaisijasta.
• Puoliviimeistelyjyrsintä: Leikkausnopeus 40-50 m/min, syöttö hammasta kohti 0,04-0,07 mm/z, leikkaussyvyys 0,2-0,3 mm.
• Viimeistele jyrsintä: Leikkausnopeus 30-40 m/min, syöttö hammasta kohti 0,03-0,05 mm/z, leikkaussyvyys 0,05-0,1 mm, leikkauksen säteittäinen leveys vastaa 5-10 % työkalun halkaisijasta, mikä vähentää ohuiden seinien elastista muodonmuutosta.
• Jäähdytys: Korkeapaineinen sisäinen jäähdytys yhdistettynä liukoiseen leikkausnesteeseen käytetään lämmön haihduttamiseen ja voiteluun lämpömuodonmuutosten vähentämiseksi.

 

 

• Kerroksittainen symmetrinen jyrsintä: Z-suuntainen vaihtoehtoinen kerros-kerroksinen koneistus onteloiden sivuseinille. Ohuiden seinien materiaalituki säilytetään leikkausvoimien tasapainottamiseksi ja taipuman aiheuttaman muodonmuutoksen vähentämiseksi.
• Vaiheittainen stressinpoisto: Irrota puristin jännityksen poistamiseksi karkean koneistuksen jälkeen; erilliset rouhinta- ja viimeistelytoiminnot. Anna seisoa puoliviimeistelyn jälkeen ennen koneistuksen lopettamista työkappaleen vääntymisen estämiseksi.
• Yhdenmukainen tukien valvonta: Varmista tasainen viimeistelyvara puoliviimeistelyllä seinän paksuuden poikkeamien välttämiseksi.
• Puhumisen esto: Ota käyttöön vaihtelevan nousun leikkurit; vähentää leikkausnopeutta ja leikkauksen säteittäistä leveyttä viimeistelyjyrsinnässä resonanssin välttämiseksi; lisää jäykkyyttä lisäämällä aputukia.
• Virheen korvaus: Testaa ohutseinämäisen takaisinjousen suuruus etukäteen ja käytä pientä profiilin kompensointia CAM-ohjelmissa seinän paksuuden tarkkuuden parantamiseksi.

 

 

Yllä mainittua prosessia sovelletaan Gr5-titaaniseoksesta valmistetun 2 mm ohutseinäisen onkalon peitelevyn koneistamiseen. Tulokset osoittavat, että seinämän paksuus pysyy vakaasti 2 ± 0,02 mm:ssä, profiilin toleranssi täyttää vaatimukset, tasaisuus Alle tai yhtä suuri kuin 0,03 mm, sisäseinän pinnan karheus Ra Alle tai yhtä suuri kuin 0,8 μm, ei tärinäjälkiä, naarmuja tai kasaantuneita reunoja. Irrotuksen ja 72 tunnin seisomisen jälkeen uudelleentarkastuksessa mitattu mittojen vaihtelu on alle 0,02 mm, mikä viittaa suotuisaan jäännösjännityksen hallintaan.

• Testin päätelmät: Pieni työkalun kuluminen viimeistelytyöstössä aiheuttaa seinämän paksuuden siirtymän. Säännölliset huippuluokan tarkastukset ja työkalujen vaihtovaatimukset on laadittava massatuotantoa varten. Reunapurseet esiintyvät yleensä tuen poistamisen jälkeen; tiivistyspintojen suojaamiseksi tulee lisätä joustava purseenpoistomenetelmä.

 

Viitteet

[1] Wang Tonggang, Cheng Lei, Yang Song. Titaaniseoksesta valmistettujen ohutseinäisten ontelolevyosien CNC-työstö[J]. CNC-työstökonemarkkinat, 2020.

[2] Chen Guang, Wang Jian. Tutkimuksen edistyminen titaaniseoksen ohutseinäisten osien koneistuksen ja muodonmuutoksen hallinnassa[J]. Valmistustekniikka ja työstökoneet.

[3] Li Yuan. Tutkimus TC4-titaaniseoksesta valmistettujen ohutseinäisten osien jyrsinnässä ja koneistusmuodonmuutoksessa[D]. Shenyang Ligongin yliopisto.

[4] Zhang Hao. Tutkimus jäännösjännityksen säätelystä titaaniseoksen ohutseinäisten osien jyrsinnässä matalassa lämpötilassa[J]. Valmistustekniikka ja työstökoneet.

 

Ruihang, suorana titaanituotteiden valmistajana, toimittaa optimaalisia raaka-aineita tarkkuuskomponenttien tuotantoon. Jos sinulla on ostotarpeita, ota rohkeasti yhteyttä sähköpostitse:Sam.Rui@bjrh-titanium.com