Výskum procesu rezania a obrábania titánových zliatin

Zliatina titánu je typickým ťažko obrobiteľným materiálom a jej charakteristiky obrábania sa odrážajú najmä v nasledujúcich aspektoch:

(1) Zliatina titánu má vysokú pevnosť a vysokú tvrdosť, takže zariadenie na spracovanie musí mať vysoký výkon a nástroj by mal mať vysokú pevnosť a tvrdosť.

(2) Kontaktná plocha medzi trieskou a predným čelom nástroja je malá a napätie hrotu je veľké.

(3) Zliatina titánu má vysoký koeficient trenia a nízku tepelnú vodivosť. Kontaktná dĺžka medzi nástrojom a trieskou je krátka a rezné teplo sa hromadí na malej ploche v blízkosti reznej hrany, čo nie je ľahké rozvádzať. Tieto faktory zvyšujú teplotu rezania zliatiny titánu, čo má za následok rýchlejšie opotrebovanie nástroja a ovplyvňuje kvalitu obrábania.

(4) V dôsledku nízkeho modulu pružnosti titánovej zliatiny má obrobok veľký odraz v procese rezania, ktorý ľahko spôsobí opotrebovanie zadnej strany nástroja a deformáciu obrobku.

(5) Zliatina titánu je chemicky aktívna pri vysokých teplotách a je ľahké chemicky reagovať s vodíkom, kyslíkom a inými plynnými nečistotami vo vzduchu za vzniku vytvrdenej vrstvy, ktorá ešte viac zhoršuje opotrebovanie nástroja.

(6) Proces rezania zliatiny titánu, materiál obrobku sa ľahko spája s povrchom nástroja, teplota rezania je vysoká, takže nástroj je náchylný na difúzne opotrebenie a adhézne opotrebenie.

2, analýza procesu rezania pri výrobe potrubných tvaroviek

2.1 Technológia spracovania rúrových dielov

Obrázok 1 je štruktúra typu rúrky, výber materiálu TA2M rúrka z titánovej zliatiny, materiálové špecifikácie pre φ63 × 3,5 × 130, každý polotovar môže byť vyrobený na kus.

V procese obrábania, podľa požiadaviek dielov, môže byť dokončená sústružením a frézovaním. Špecifikácia procesu obrábania je znázornená na obrázku 2.

Konečné lisované diely sú tenkostenné diely. Pri obrábaní, aby sa zabezpečilo, že geometrické rozmery dielca spĺňajú požiadavky použitia, nedochádza k deformácii opracovania. Preto musí byť tŕň pri sústružení a frézovaní upnutý. V prípade frézovania sa vykoná druhé upnutie. Aby sa minimalizovali stopy po reze po frézovaní, mala by byť vôľa pri upnutí tŕňa čo najmenšia. Po dokončení frézovania oddeľte frézu nožom a obrúste.

2.2 Výber materiálu nástroja

Nástrojový materiál na obrábanie titánovej zliatiny by mal mať nasledujúce vlastnosti: chemická stabilita pri vysokých teplotách; dostatočná pevnosť a húževnatosť; dobrá tepelná vodivosť. Pri spracovaní zliatiny titánu by sa mal čo najviac vyberať materiál nástroja s malou afinitou k zliatine titánu. Nástroj je vyrobený z materiálu zo slinutého karbidu YG8, nie z materiálu zo slinutého karbidu typu YT. Materiál zo slinutého karbidu typu YT tiež obsahuje Ti, takže sa vytvorí afinita medzi rovnakými prvkami a dôjde k javu adhézie. Keď je teplota rezania vysoká, koeficient trenia je vyšší, čo zvyšuje opotrebovanie nástroja. Geometria nástroja je uvedená v tabuľke 3.

2.3 Optimalizácia parametrov nástroja

3.3.1 Proces sústruženia

Kvôli zlej tepelnej vodivosti titánovej zliatiny, aby sa znížilo teplo generované trením medzi zadnou stranou nástroja a obrobeným povrchom, mal by byť uhol chrbta nástroja zvolený väčší. Uhol chrbta nástroja na spracovanie všeobecných materiálov je {{0}} stupeň -8 stupeň ; uhol chrbta nástroja 0=14 stupeň -17 stupeň ; predný uhol je väčší, 0=8 stupeň -12 stupeň, aby sa zabezpečilo ostrosť reznej hrany, znížila sa deformácia pri obrábaní a zlepšila sa kvalita povrchu; hlavný uhol vychýlenia Kr=90 stupeň, aby sa znížila radiálna sila a zabránilo sa vibráciám; oblúk reznej hrany rε Je vhodný menší alebo rovný 0,8 mm.

3.3.2 Frézovanie

Na vonkajšom povrchu obrázku 1 sú obrobené tri zárezy. Geometrické parametre ako predný uhol a zadný uhol frézy majú veľký vplyv na zlepšenie presnosti a účinnosti rezu a predĺženie životnosti nástroja. Preto sa tvar frézy musí zlepšiť špecifickými opatreniami:

(1) Znížte presah frézy. Ak je presah frézy príliš veľký, je ťažké zabezpečiť tuhosť. Pod predpokladom zabezpečenia normálneho spracovania obrobku skráťte previs čo najviac.

(2) Znížte hĺbku triesky reznej hrany frézy. Tým sa zvýši životnosť frézy.

2.4 Optimalizácia rezných parametrov

Pre spracovanie rezaním je potrebné zabezpečiť ako kvalitu dielov, tak efektivitu spracovania, ale aj to, aby mal nástroj určitú životnosť.

(1) Hrubé opracovanie vonkajšieho kruhu, je potrebné zabezpečiť, aby životnosť nástroja, rezná rýchlosť v < 80m/min, životnosť nástroja T=480min. množstvo zaťahovania t < 1 mm, rýchlosť posuvu S < 0,15 mm / r. Hrubé opracovanie vytvára zvýšené teplo, zvyšuje sa prietok chladiacej kvapaliny.

(2) Pri dokončovaní dielov je hlavnou úlohou zabezpečiť kvalitu povrchu, presnosť obrábania a primeranú životnosť nástroja. Rezná rýchlosť v Menšia alebo rovná 80 m/min, spätný pohyb t Menšia alebo rovná 0,3 mm, životnosť nástroja T=1080min, posuv S Menší alebo rovný 0,15 mm/r.

2.5 Opatrenia na zlepšenie stability systému spracovania

Aby sa dosiahli uspokojivé opracované diely a účinnosť, systém musí byť vysoko stabilný.

(1) Znížte presah nástroja, aby ste predišli zlomeniu nástroja, keď je vystavený veľkej nárazovej sile.

(2) Vyberte stroj s vysokou tuhosťou vretena, aby ste sa vyhli chveniu procesného systému spôsobenému vysokým rezným objemom.

(3) Na zvýšenie tuhosti systému vyberte upínaciu silu.

3, časť farebný rozdiel problém analýzy

V skutočnej výrobe sa kvôli zásobám dielov zvyčajne diely používajú v dávkach. Medzi povrchmi týchto dvoch šarží je však malý farebný rozdiel. To vážne ovplyvňuje požiadavky na kvalitu šarže produktu. Prostredníctvom analýzy sú hlavné dôvody rozdielu farieb tieto:

(1) Rôzne šarže materiálov, v dôsledku pridania zliatiny titánu do prvkov priemyselnej čistej zliatiny titánu, zloženie rôznych šarží materiálov má rôzne rozdiely, pri spracovaní sa objavia rôzne farebné rozdiely;

(2) Zliatina titánu po spracovaní je vysoko aktívna, ľahko reaguje s látkami vo vzduchu, takže povrch dielov vytvára rôzne farebné rozdiely;

(3) Dve šarže spracovania od rôznych operátorov spôsobujú, že drsnosť povrchu je nekonzistentná v dôsledku princípu difúzneho odrazu svetla, vysoká drsnosť vyzerá jasnejšie, nízka drsnosť vyzerá tmavšie;

(4) V dôsledku vysokej rýchlosti sústruhu alebo ostrých nástrojov počas spracovania, sústruženie generuje veľa tepla, ktoré nemôže byť emitované včas, a kvôli vysokej aktivite titánovej zliatiny je ľahké mať chemické reakcie s látkami v vzduchu, čo má za následok rôzne farebné rozdiely na povrchu. Toto je pre rôzne šarže materiálov;

(5) Obsluha dvoch sérií spracovania, použitý materiál nástroja alebo geometrické parametre nástroja sú rozdielne, takže dve dávky povrchových zmien materiálu sú odlišné, výsledkom čoho sú dve šarže rôznych farebných rozdielov;

(6) Po opracovaní dvoch šarží dielov a ponechaní ich nepoužívania po dlhú dobu sa zliatina titánu bude mierne líšiť. Vďaka aktivite titánovej zliatiny bude reagovať s látkami vo vzduchu, čo má za následok rôzne farebné rozdiely na povrchu.

4, spôsob odstránenia farebného rozdielu

Kvalita povrchu dielov priamo ovplyvňuje vzhľad kvality produktu. Pozorovaním povrchu dielov dvoch šarží je rovnaká šarža spracovania materiálu po farebnom rozdiele rovnaká. Medzi rôznymi šaržami je len malý farebný rozdiel. Je zrejmé, že stabilita rovnakej šarže materiálu je lepšia, takže na odstránenie rozdielu vo farbe je možné použiť nasledujúce metódy:

(1) pre tú istú šaržu výrobkov, pri použití rovnakej šarže materiálov na spracovanie dielov, použitie nulovej zásoby, to znamená, že diely v tejto dávke jednorazovo sa použijú na spracovanie, čo je tiež v súlade so zásadami štíhleho manažmentu: eliminovať zbytočné plytvanie.

(2) Časti nemôžu byť po spracovaní dlho nečinné a vyžadujú rovnakú dávku na použitie rovnakej metódy spracovania, aby bola drsnosť povrchu rovnomerná. Tým sa zabezpečí, že povrch rovnakej šarže dielov bude mať rovnaký farebný rozdiel.

(3) Vyberte správny materiál nástroja na obrábanie a požadujte, aby materiál nástroja mal vysokú stabilitu pri vysokých teplotách. Musí mať dostatočnú pevnosť a húževnatosť. Materiál nástroja by mal mať tiež tepelnú vodivosť. Vyberte materiál nástroja, ktorý má malú afinitu k zliatinám titánu. Vo všeobecnosti sa karbidové nástrojové materiály na báze YG používajú na sústruženie zliatin titánu. Tento materiál nebude chemicky reagovať počas obrábania a rovnaká dávka dielov zostane konzistentná.

(4) Správne vyberte parametre geometrie nástroja pri obrábaní. Kvôli zlej tepelnej vodivosti titánovej zliatiny, aby sa znížilo teplo generované trením medzi zadnou stranou nástroja a obrobeným povrchom, mal by byť uhol chrbta nástroja zvolený väčší. Predný uhol by mal byť väčší, aby sa zabezpečilo, že hrana bude ostrá, zníži sa deformácia pri obrábaní a zlepší sa kvalita obrobeného povrchu. Hlavný uhol odsadenia je 90 stupňov, aby sa znížila radiálna sila a zabránilo sa vibráciám. Oblúk hrotu nástroja nie je väčší ako R0,8.

(5) Po výbere materiálu nástroja a geometrických parametrov nástroja je potrebné primerané chladenie, aby sa zabezpečil odvod tepla v reznej zóne, čo môže zlepšiť kvalitu povrchu dielu, aby bol povrch dielu konzistentný vo farbe, a predĺžiť životnosť náradia.

5. Záver

Prostredníctvom analýzy sústruženia a frézovania dielov zo zliatiny titánu je možné realizovať dávkové spracovanie materiálov zliatiny titánu tak, aby vyhovovali požiadavkám použitia. Analýza problému farebného rozdielu vo výrobe zistila, že farebný rozdiel medzi dvoma šaržami spracovaných dielov môže byť problémom materiálu alebo môže ísť o problém spracovania operátorom, to znamená, že dve šarže operátorov dielov sú odlišné. Pokiaľ je každá šarža produktov vybraná z rovnakej šarže materiálov, metódy spracovania sú správne, môžete úplne odstrániť problém s farebným rozdielom.