Technologie řezání materiálů z titanové slitiny Ti-6AL-7Nb je zaměřena na klíčové technologie a plně ztělesňuje konotaci „věda a technologie jsou první produktivní silou“. Tento článek shrnuje řezné vlastnosti titanové slitiny, materiály řezných nástrojů, strukturu nástroje, získání účinných řezných parametrů titanové slitiny a procesní protiopatření přijatá ke zlepšení trvanlivosti nástroje a účinnosti zpracování prostřednictvím řezné praxe celého kotouče čepele a zásobníku kompresoru. materiálů z titanové slitiny a doufají, že budou hrát roli v některých referencích.
Aby se zlepšila spolehlivost a tah motoru, pokročilý vysoce výkonný motor přijímá velké množství nových materiálů a jeho struktura je stále složitější a požadavky na přesnost obrábění jsou stále vyšší a vyšší, což klade důraz na vyšší požadavky na výrobní proces. V nové generaci zlepšení výkonu leteckých motorů, výrobní technologie a materiály přispívají 50% ~ 70%; snížení hmotnosti motoru, výrobní technologie a podíl materiálů o 70 % ~ 80 %, což také plně demonstruje, že pokročilé materiály a technologie jsou leteckým motorem k realizaci klíče ke snížení hmotnosti, účinnosti a zlepšení výkonu.
Materiály ze slitin titanu se stále více a více používají v oblasti letectví díky svým vynikajícím vlastnostem, jako je vysoká měrná pevnost, nízká hustota, odolnost proti korozi, odolnost vůči vysokým teplotám a dobrá svařitelnost. Na základě výše uvedených výhod se materiál slitiny titanu stal preferovaným materiálem pro některé díly.
Řezné vlastnosti materiálů z titanové slitiny:
Některé fyzikální a mechanické vlastnosti titanových slitin přinášejí větší potíže při řezání a zpracování. Koeficient deformace řezu titanové slitiny je malý, takže tříska v přední části kluzné třecí vzdálenosti se zvyšuje, což zrychluje opotřebení nástroje. Tepelná vodivost titanové slitiny je malá, teplo vznikající při řezání není snadné přenášet, soustředěno v malé oblasti poblíž řezné hrany. Modul pružnosti titanové slitiny je malý, při zpracování v radiální síle je snadné vytvořit ohybovou deformaci, což způsobuje vibrace, zvyšuje opotřebení nástroje a ovlivňuje přesnost dílů. Díky silné chemické afinitě titanové slitiny k materiálu nástroje je teplota řezu vysoká a řezná síla na jednotku plochy je za podmínek velká, nástroj je náchylný k opotřebení lepením.
Rozumný výběr materiálů nářadí:
Materiál nástroje je jedním z důležitých faktorů ovlivňujících proces řezání, proto je racionální volba materiálu nástroje efektivním způsobem, jak vyřešit problém řezání obtížně obrobitelných materiálů. Nástroj pro řezání materiálů z titanové slitiny s karbidovými nástroji, potaženými nástroji, nástroji z kubického nitridu boru (CBN), diamantovými nástroji a vysoce výkonnými nástroji z rychlořezné oceli a tak dále. Různé materiály nože mají specifické přizpůsobení rozsahu zpracování, liší se i jeho životnost. Charakteristiky zpracovávaného materiálu jsou často základním základem pro výběr materiálu nástroje, přičemž řezný výkon materiálu nástroje a materiálu obrobku by měly být přiměřeně sladěny. Významný vliv má výkon materiálu nástroje na kvalitu obráběného povrchu, efektivitu obrábění a životnost nástroje. Když je struktura obráběné součásti speciální, má nízkou tuhost, proces a nemůže zvýšit svou tuhost, dojde k vibracím při řezání. V tomto okamžiku je třeba při výběru nástrojů vzít v úvahu, že materiál nástroje má určitý stupeň houževnatosti, aby se zabránilo jevu odštípnutí nástroje, což má za následek příliš rychlé vyřazení nástroje.
Optimalizace struktury nástroje:
Řezný výkon nástroje nezávisí pouze na materiálu nástroje, ale souvisí také se strukturou a geometrií nástroje. Při řezání obtížně obrobitelných materiálů pomáhá vhodná geometrie nástroje plně využít řezný výkon nástroje a zlepšit efektivitu řezání. Hlavními geometrickými parametry nástroje jsou přední úhel, zadní úhel, hlavní úhel odklonu, úhel odklonu svěráku, úhel sklonu a poloměr špičky zaobleného rohu a tak dále. Čím větší je přední úhel nástroje, tím je nástroj ostřejší, tím menší je řezná síla, vhodná pro dokončovací práce. Titanová slitina byla obrobena povrchovým odrazem materiálu, použití velkého úhlu hřbetu může snížit obrobek na zadní straně povrchu způsobeného třením a lepením a snížit opotřebení zadní strany povrchu. Hrubování, pro zvýšení pevnosti nástroje je vhodné použít malý úhel hřbetu. Řezání titanové slitiny s vysokou řeznou teplotou a velkou tendencí k elastické deformaci, za podmínky, že je povolena tuhost procesního systému, by měl být hlavní úhel vychýlení co nejvíce snížen, aby se zvýšila plocha rozptylu tepla řezné části a snížit zatížení na jednotku délky řezné hrany. Snížení sekundárního úhlu vychýlení může posílit hrot nástroje, což vede k odvodu tepla a ke snížení hodnoty drsnosti obráběného povrchu. Polotovar má tvrdou kůži a organizace povrchu není jednotný stav, drsné soustružení řezné hrany se snadno zhroutí, aby se zvýšila pevnost a ostrost řezné hrany, měla by se zvýšit posuvná rychlost řezání, zvolit vhodný úhel sklonu hrany .
Domácí vědci prostřednictvím vysokorychlostního frézování zpracování numerické simulace výzkumu, vysokorychlostní frézování proces je zjednodušen, zřízení geometrie úkosu model a model konečných prvků. Tyto modely předpovídají řeznou sílu při různých kombinacích parametrů geometrie nástroje ve vysokorychlostním řezném procesu a poskytují základ pro výběr nástroje při vysokorychlostním CNC frézování. V posledních letech při opracování složitých konstrukčních dílů s hlubokými dutinami upoutá pozornost inženýrů a techniků i celková geometrie nástrojového držáku. Například při jemném frézování profilu náboje a čepele integrálního listového kotouče je nutné použít integrální tvrdokovovou kulovou frézu s válcovou stopkou. Když je rozteč mezi oběma lopatkami příliš úzká nebo kořen lopatky a převod náboje R jsou malé, průměr nástroje se zmenšuje. Pro zvýšení tuhosti nástroje a zlepšení efektivity obrábění se často používá nástroj s kuželovou stopkou. Zejména při použití podmínek nástroje s velkým poměrem stran a kulové frézy s přímou stopkou ve srovnání s kulovou frézou s kuželovou stopkou, takže tuhost systému nástrojů pro vylepšení nástroje může způsobit, že nástroj zvýší množství posuvu na zub, zpracování je není snadné zlomit, účinek je mnohem lepší než u kulové frézy s rovnou stopkou.
Procesní protiopatření ke zlepšení trvanlivosti nástroje a efektivity obrábění:
Při řezání titanové slitiny je řezná teplota v oblasti blízko řezné hrany vysoká, a to především v důsledku tepelného efektu vysoké teploty, který zhoršuje opotřebení nástroje. U nástrojů ze slinutého karbidu je opotřebení hlavně adhezivní opotřebení způsobené teplotou lepení. V případě, že průměr nástroje umožňuje, může se pokusit použít s funkcí vnitřního chlazení nástroje, tento nástroj rozstřikuje úhel chladicí kapaliny právě soustředěný ve špičce regionu, může účinně snížit teplotu řezné oblasti, prodloužit životnost nástroje , zlepšit životnost nástroje. Obvykle je průměr nástroje s vnitřním chlazením větší, pro malý poloměr zakřivení povrchu nebo plochy můžete preventivně použít nástroj s velkým průměrem s vnitřním chlazením pro hrubování pro zlepšení efektivity obrábění. Frézování je nespojitý řezný proces, obráběcí nástroje odolávají přerušovaným rázovým zatížením, vyskytujícím se při frézování, tuhost systému procesního zařízení je špatná, v řezné síle, upínací síle, řezných vibracích a dalších faktorech, opotřebení nástroje se zvýšilo, životnost se výrazně snížila . Stejný řezný test, podle stupně opotřebení nástroje a doby zpracování určit, ale obvykle ponechá určitou rezervu. Konvenční obrábění, obsluha obráběcích strojů může být založena na změnách vibrací stroje, řezném hluku se náhle zvýšil, v tabulce výkonu vřetena k určení situace opotřebení nástroje. Pokud aplikace technologie automatického monitorování zlomení nástroje při obrábění dokáže dynamicky a přesně kdykoli analyzovat a sledovat stav opotřebení nástroje, lze životnost nástroje bezpečně a mírně prodloužit.
Účinné získávání řezných parametrů z titanové slitiny:
Podniky se setkaly s požadavkem na optimalizaci a ověřování trajektorií nástrojů v současné výrobě produktů, ale dosud plně nevyřešily problém metod získávání optimalizovaných řezných parametrů. V posledních letech podniky aktivně zkoumají vysoce účinnou technologii řezání titanových slitin. Uvádí se, že řezná rychlost velkého integrovaného listového kotouče z titanové slitiny v západních zemích může dosáhnout 300 mm/min nebo vyšší. Podniky na výrobu leteckých motorů mají pokročilé dovážené obráběcí stroje a zahraniční podniky jsou srovnatelné, značná část používaných nástrojů je obrábění dovážených nástrojů, lze říci, že z hardwaru má stejnou sílu, ale rozdíl mezi efektivitou zpracování a zahraničí není malé, zejména slitiny titanu a další obtížně obrobitelné materiály, je naléhavě nutné zlepšit efektivitu obrábění, analyzovali existenci některých z následujících důvodů:
(1) cílená základní řezná zkouška je nedostatečná, je obtížné získat parametry vyšší řezné rychlosti pro podporu rozhodování v procesu.
(2) Podniky mají omezený přístup ke kanálům řezných parametrů, obvykle k údajům doporučeným v příručce dodavatele nástroje. Ačkoli tento parametr je od zahraničního dodavatele systematičtější řezací testovací data, ale testovací podmínky a prostředí a podnikové zpracování částí různých pracovních podmínek, je obtížné zcela zkopírovat ruční data.
(3) Vysoce účinné testování řezných parametrů a získání delšího období. Vzhledem k tomu, že podnikové obráběcí stroje pro masovou výrobu produktů jako hlavní tělo, je obtížné ušetřit speciální zařízení pro provádění speciálních testů, test optimalizace řezných dat je často synchronizován se zpracováním skutečných dílů, existuje větší riziko. Zejména v dokončovacím procesu, po řezání povrch součásti nemá žádnou rezervu, vzít v úvahu v případě nesprávného použití řezných parametrů, což má za následek zlomení nožů, vyštípnutí nebo jiné velmi snadno způsobující problémy s kvalitou povrchu. Proto je třeba výběr efektivních zkušebních dat řezných parametrů postupně po etapách zlepšovat, pečlivý a obezřetný, není možné se rychle zlepšovat v relativně krátkém časovém období. Často je potřeba více šarží, ověření zpracování více dílů a dokonce vydrží několik let, od ověřovacího stroje po prototyp, a dokonce i produkt do fáze finalizace je stále v procesu zlepšování efektivity zpracování štíhlého zlepšení.
(4) Inženýrská propagace a aplikace výsledků výzkumu výzkumných ústavů nejsou dostatečné. Ve skutečnosti výzkumné ústavy přikládají velký význam efektivnímu obrábění obtížně obrobitelných materiálů a provedly velké množství testů a dosáhly určitých úspěchů. Řezný test však není zcela založen na reálném prostředí obrábění dílů motoru, včetně testovacích dílů vybraných procesních charakteristik dat, jako jsou: skutečná velikost dílů, tvar konstrukce, tuhost dílu, režim upínání, prodloužení nástroje, atd. Jde tedy o běžný test, ale ne o běžný test. Jedná se tedy spíše o běžný test než o typický test vlastností, takže řezné parametry mají v praktických aplikacích omezení. Jako obchodní stránku naléhavé potřeby získat technickou podporu výzkumných ústavů, společnou spolupráci, s cílem urychlit tempo technologických inovací a zvýšit výrobní kapacitu podniků. Většina zahraničních efektivních (vysokorychlostních) řezných parametrů z řezací laboratoře zřízené v podniku se podle výsledků testů pro vedení výrobního místa obvykle neliší od vědeckých výzkumných laboratoří velkých podniků a univerzit. Tento výzkumný systém má silný cíl, rychlé výsledky, snadné prosazování výhod komplexního.
S rychlým rozvojem digitální výrobní technologie je simulace konečných prvků procesu řezání kovů jako nová technologie výrobního procesu postupně integrována do oblasti obrábění, je podporovat budoucnost efektivního procesu řezání je jedním ze způsobů rychlého rozvoj. Simulace řezání dokáže nejen předpovídat řeznou sílu a analyzovat rozložení stavových proměnných, jako je deformace, rychlost deformace, napětí a teplota během procesu řezání, ale také předvídat opotřebení nástroje, zbytkové napětí obrobku a dále optimalizovat řezné parametry. Zavedení metody konečných prvků obohatilo výzkumné prostředky řezného mechanismu z titanové slitiny. Výzkumníci studovali simulační predikci opotřebení nástroje při obrábění titanových slitin a vytvořili simulační model s komplexním zvážením více faktorů opotřebení nástroje, který může do určité míry realizovat simulační předpověď opotřebení nástroje. S neustálým rozvojem teorie numerických výpočtů a softwarových nástrojů bude simulace a predikce řezného procesu jistě hrát důležitou roli ve výzkumu teorie a technologie obrábění.
