Технологія різання матеріалів із титанового сплаву Ti-6AL-7Nb — це галузь, яка зосереджена на ключових технологіях, повністю втілює конотацію «наука й технології — це перша продуктивна сила». У цьому документі підсумовуються характеристики різання титанового сплаву, матеріали ріжучого інструменту, структура інструменту, отримання ефективних параметрів різання титанового сплаву та контрзаходи процесу, вжиті для підвищення довговічності інструменту та ефективності обробки за допомогою практики різання цілого лезового диска та магазину компресора. матеріалів із титанового сплаву, сподіваючись зіграти роль у деяких посиланнях.
Щоб підвищити надійність і тягу двигуна, вдосконалений високопродуктивний двигун приймає велику кількість нових матеріалів, і його структура стає все більш складною, а вимоги до точності обробки стають все вищими і вищими, що висуває підвищені вимоги до процесу виготовлення. У новому поколінні підвищення продуктивності авіаційних двигунів, технологія виробництва та коефіцієнт внеску матеріалів становить 50% ~ 70%; у зменшенні ваги двигуна, технологія виробництва та частка матеріалів становить 70% ~ 80%, що також повністю демонструє, що передові матеріали та технології є ключем до зниження ваги, ефективності та підвищення продуктивності авіаційного двигуна.
Матеріали з титанового сплаву все ширше використовуються в авіаційній галузі завдяки їхнім чудовим властивостям, таким як висока питома міцність, низька щільність, стійкість до корозії, стійкість до високих температур і хороша зварюваність. Виходячи з вищезазначених переваг, титановий сплав став кращим матеріалом для деяких деталей.
Характеристики різання матеріалів з титанового сплаву:
Деякі фізико-механічні властивості титанових сплавів ускладнюють різання та обробку. Коефіцієнт деформації різання титанового сплаву невеликий, завдяки чому чіп на передній поверхні тертя ковзання збільшується, прискорюючи знос інструменту. Теплопровідність титанового сплаву невелика, тепло, що утворюється під час різання, важко передавати, зосереджене на невеликій ділянці біля ріжучої кромки. Модуль пружності титанового сплаву невеликий, обробка радіальною силою легко виробляти деформацію вигину, що викликає вібрацію, збільшує знос інструменту та впливає на точність деталей. Завдяки сильній хімічній спорідненості титанового сплаву з матеріалом інструменту висока температура різання та велика сила різання на одиницю площі в цих умовах інструмент схильний до зношування зв’язків.
Розумний вибір інструментальних матеріалів:
Інструментальний матеріал є одним із важливих факторів, що впливають на процес різання, тому раціональний вибір інструментального матеріалу є ефективним способом вирішення проблеми різання важкооброблюваних матеріалів. Інструмент для різання матеріалу з титанового сплаву з твердосплавними інструментами, інструментами з покриттям, інструментами з кубічного нітриду бору (CBN), алмазними інструментами та високоефективними інструментами зі швидкорізальної сталі тощо. Різні матеріали ножа мають певну адаптацію до діапазону обробки, його термін служби також має відмінності. Характеристики оброблюваного матеріалу часто є основною основою для вибору інструментального матеріалу, тоді як характеристики різання інструментального матеріалу та матеріалу заготовки повинні бути розумно узгоджені. Вплив матеріалу інструменту на якість поверхні обробки, ефективність обробки та термін служби інструменту має важливий вплив. Коли структура обробленої деталі є особливою, слабкою жорсткістю, процесом і не може підвищити її жорсткість, виникне різальна вібрація. У цей час під час вибору інструментів необхідно враховувати, що матеріал інструменту має певний ступінь міцності, щоб уникнути явища відколів інструменту, що призводить до надто швидкого брухту інструменту.
Оптимізація структури інструменту:
Ефективність різання інструменту залежить не тільки від матеріалу інструменту, але також пов’язана зі структурою та геометрією інструменту. Під час різання матеріалів, які важко обробляти, відповідна геометрія інструменту допомагає повноцінно використовувати інструмент для різання та підвищити ефективність різання. Основними геометричними параметрами інструменту є передній кут, задній кут, головний кут відхилення, кут відхилення тиску, кут нахилу та радіус вершини заокругленого кута тощо. Чим більше передній кут інструменту, тим гостріше інструмент, тим менше сила різання, придатна для обробки. Титановий сплав був оброблений відскоком поверхневого матеріалу, використання великого кута заднього боку може зменшити заготовку на задній частині поверхні, викликаної явищами тертя та склеювання, і зменшити знос задньої поверхні. Чорнова обробка, з метою підвищення міцності інструменту доречно використовувати малий зворотний кут. Різання титанового сплаву з високою температурою різання та великою пружною тенденцією до деформації, за умови, що допускається жорсткість технологічної системи, основний кут відхилення повинен бути зменшений якомога більше, щоб збільшити площу розсіювання тепла ріжучої частини та зменшити навантаження на одиницю довжини ріжучої кромки. Зменшення вторинного кута відхилення може зміцнити кінчик інструменту, що сприяє розсіюванню тепла та зменшує значення шорсткості поверхні обробки. У заготовці є тверда шкіра та організація поверхні не є рівномірним, шорстка поворотна ріжуча кромка легко згортається, щоб збільшити міцність і гостроту ріжучої кромки, слід збільшити швидкість ковзання різання, вибрати відповідний кут нахилу краю .
Вітчизняні вчені за допомогою чисельного моделювання високошвидкісної фрезерної обробки спрощують процес високошвидкісного фрезерування, створюють модель геометрії скошеного різання та модель кінцевих елементів. Ці моделі прогнозують силу різання за різних комбінацій параметрів геометрії інструменту в процесі високошвидкісного різання, забезпечуючи основу для вибору інструменту при високошвидкісному фрезеруванні з ЧПК. В останні роки при обробці складних структурних деталей з глибокими порожнинами загальна геометрія державки також привернула увагу інженерів і техніків. Наприклад, під час тонкого фрезерування профілю втулки та леза цілісного листового диска необхідно використовувати нероз’ємну кулькову фрезу з прямим хвостовиком. Коли крок між двома лопатями занадто вузький або корінь лопаті та передача втулки R невеликі, діаметр інструменту зменшується. Щоб підвищити жорсткість інструменту та підвищити ефективність обробки, часто використовують кульковий інструмент із конічним хвостовиком. Особливо при використанні інструментів із великим співвідношенням сторін і кульковим різаком з прямим хвостовиком порівняно з кульковим різаком із конічним хвостовиком, тому жорсткість системи інструменту для покращення інструменту може змусити інструмент збільшити кількість подачі на зуб, обробка є не легко зламати, ефект набагато кращий, ніж кульовий різак з прямим хвостовиком.
Контрзаходи процесу для підвищення довговічності інструменту та ефективності обробки:
Під час різання титанового сплаву температура різання є високою в області біля ріжучої кромки, головним чином через високотемпературний термічний ефект, який посилює знос інструменту. Для твердосплавних інструментів зношування в основному є адгезійним, спричиненим температурою з’єднання. У випадку, якщо діаметр інструмента дозволяє, можна спробувати використовувати функцію внутрішнього охолодження інструменту, кут розпилення охолоджуючої рідини цього інструменту, зосереджений лише на кінчику області, може ефективно знизити температуру зони різання, продовжити термін служби інструменту , підвищити довговічність інструменту. Зазвичай діаметр інструмента з внутрішнім охолодженням більший, для малих радіусів кривизни поверхні або ділянки ви можете попередньо використовувати інструмент великого діаметру з внутрішнім охолодженням для чорнової обробки, щоб підвищити ефективність обробки. Фрезерування є переривчастим процесом різання, обробні інструменти витримують періодичні ударні навантаження, виявлені у фрезеруванні, жорсткість системи технологічного обладнання є поганою, у силі різання, затискній силі, вібрації різання та інших факторах, знос інструменту збільшився, довговічність значно знизилася . Той самий тест на різання, залежно від ступеня зносу інструменту та часу обробки для визначення, але зазвичай залишають певний запас. Звичайна обробка, оператори верстатів можуть базуватися на змінах вібрації машини, різкому підвищенні шуму різання, таблиці відображення потужності шпинделя для визначення ситуації зносу інструменту. Якщо застосування технології автоматичного моніторингу поломки інструменту в механічній обробці дозволяє динамічно й точно в будь-який час аналізувати та контролювати стан зносу інструменту, термін служби інструменту можна безпечно та помірно продовжити.
Отримання ефективних параметрів різання титанового сплаву:
Підприємства задовольнили потреби в оптимізації та перевірці траєкторій інструментів у поточному виробництві продукції, але ще не повністю вирішили проблему отримання методів для оптимізованих параметрів різання. В останні роки підприємства активно досліджують високоефективну технологію різання титанових сплавів. Повідомляється, що швидкість різання великого інтегрального листового диска з титанового сплаву в західних країнах може досягати 300 мм/хв або вище. Підприємства з виробництва авіаційних двигунів мають передові імпортні верстати, а іноземні підприємства порівнюються, різання значної частини використовуваних інструментів також є імпортними інструментами, можна сказати, що апаратне забезпечення має однакову міцність, але розрив між ефективністю обробки і зарубіжних країн не мало, особливо титанових сплавів та інших важкооброблюваних матеріалів, ефективність обробки терміново потребує покращення, проаналізовано існування деяких із наступних причин:
(1) цілеспрямований базовий тест на різання недостатній, важко отримати вищі параметри швидкості різання для підтримки процесу прийняття рішень.
(2) Підприємства мають обмежений доступ до каналів параметрів різання, як правило, з рекомендованих даних постачальника інструменту. Хоча цей параметр від іноземного постачальника є більш систематичними даними випробувань на різання, але умови випробування та навколишнє середовище та підприємство, що обробляє деталі з різними умовами роботи, важко повністю скопіювати ручні дані.
(3) Випробування параметрів високоефективного різання та отримання більш тривалого періоду. Завдяки тому, що корпоративний верстат для масового виробництва продукту є основним, важко виділити спеціальне обладнання для проведення спеціальних випробувань, тест оптимізації даних різання часто синхронізується з обробкою реальних деталей, існує більший ризик. Особливо в процесі фінішної обробки, після різання поверхня деталі не має запасу, який слід враховувати у випадку неправильного використання параметрів різання, що призведе до поломки ножів, відколів або інших дуже легких проблем якості поверхні. Таким чином, відбір ефективних параметрів різання тестових даних потрібно поступово покращувати поетапно, обережно та розсудливо, неможливо швидко покращити за відносно короткий період часу. Часто потрібні кілька партій, перевірка обробки кількох частин, і навіть тривають кілька років, від верифікаційної машини до прототипу, і навіть продукт на стадії фіналізації все ще перебуває в процесі підвищення ефективності обробки економного вдосконалення.
(4) Інженерне просування та застосування результатів досліджень дослідницьких інститутів недостатні. Насправді дослідницькі інститути надають великого значення ефективній механічній обробці матеріалів, які важко обробляти, і провели велику кількість випробувань і досягли певних досягнень. Проте випробування на різання не повністю базується на реальному середовищі обробки деталей двигуна, включаючи характеристики процесу, вибрані для тестових деталей, такі як: реальний розмір деталей, структурна форма, жорсткість деталей, режим затискання, розширення інструменту, тощо. Тому це звичайний тест, але не звичайний тест. Таким чином, це звичайний тест, а не типовий тест, тому параметри різання мають обмеження в практичних застосуваннях. Як діловий бік терміново необхідно отримати технічну підтримку науково-дослідних інститутів, спільне співробітництво, щоб прискорити темпи технологічних інновацій і збільшити виробничі потужності підприємств. Більшість іноземних ефективних (високошвидкісних) параметрів різання з різальної лабораторії, створеної на підприємстві, відповідно до результатів випробувань для керівництва виробничою ділянкою, як правило, великомасштабні різальні лабораторії та університети не відрізняються. Ця дослідницька система має сильну ціль, швидкі результати, легко просувати переваги комплексного.
Зі швидким розвитком цифрових виробничих технологій симуляція кінцевими елементами процесу різання металу як нова технологія виробничого процесу поступово інтегрується в сферу механічної обробки, щоб сприяти майбутньому ефективного процесу різання, є одним із способів швидкого розвитку. Симуляція різання може не тільки передбачити силу різання та проаналізувати розподіл змінних стану, таких як деформація, швидкість деформації, напруга та температура під час процесу різання, але також передбачити знос інструменту, залишкову напругу заготовки та додатково оптимізувати параметри різання. Впровадження методу скінченних елементів збагатило засоби дослідження механізму різання титанових сплавів. Дослідники вивчили симуляційне прогнозування зносу інструменту при обробці титанового сплаву та створили імітаційну модель із комплексним розглядом багатьох факторів зносу інструменту, яка може певною мірою реалізувати симуляційне прогнозування зносу інструменту. З безперервним розвитком теорії чисельних обчислень і програмних засобів моделювання та прогнозування процесу різання, безумовно, відіграватимуть важливу роль у дослідженні теорії та технології обробки різанням.
