Výzkum vysoce účinného procesu obrábění integrálního oběžného kola z titanové slitiny

Jako typická komplexní součást ve zpracovatelském průmyslu je celkové oběžné kolo široce používáno v high-tech oblastech, jako je letectví, kosmonautika, moderní turbomachinery, kompresory, turbomachinery a raketové pohonné zařízení. S pokrokem materiálové vědy a technologie obrábění se integrální oběžné kolo z titanové slitiny postupně stalo hlavním materiálem díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem. Obtížná obrobitelnost titanové slitiny a její složitá struktura čepele však přináší do procesu obrábění mnoho výzev. Účelem tohoto příspěvku je diskutovat o efektivním procesu obrábění monolitického oběžného kola z titanové slitiny s cílem zlepšit efektivitu obrábění, kvalitu obrábění a snížit výrobní náklady.
Obtíže při obrábění integrálního oběžného kola z titanové slitiny
Mezi hlavní potíže, kterým čelíme při zpracování oběžného kola z titanové slitiny, patří následující aspekty:
Vlastnosti materiálu: slitina titanu (např. TC4) řezný výkon je špatný, malý modul pružnosti, vysoká tvrdost, proces řezání je náchylný k deformaci, lepení nože, nechejte nůž a další jevy, ovlivňující kvalitu povrchu a geometrickou přesnost.
Složitý povrch: tvar lopatky oběžného kola je složitý, většinou volné plochy, změny zakřivení, časté změny řezné síly během procesu obrábění a směr je nejistý, snadno se vytvářejí vibrace, ovlivňující kvalitu povrchu.
Nedostatečná tuhost ostří: dlouhé a tenké ostří mají nízkou tuhost v procesu obrábění a jsou náchylné k elastické deformaci během dokončovacího procesu, což ztěžuje zaručení přesnosti obrábění.
Vysoké náklady na zpracování: vysoce výkonné čtyřosé a pětiosé propojení CNC obráběcích strojů je drahé, dlouhý obráběcí cyklus, nízká účinnost, zvyšující se výrobní náklady.

Výzkum vysoce účinného obráběcího procesu
1. Výběr nástroje a plánování dráhy
Výběr nástroje: pro obtížné obrábění titanové slitiny se pro hrubování používá rychloposuvová fréza SKG speciálně vyvinutá pro titanovou slitinu, fréza SKG využívá malý úhel vychýlení a destičku typu S s nízkým odporem, řezná síla je hlavně v axiálním směru a vnější obvod nástroje se vyhýbá duté struktuře, která je vhodná pro tenkostěnnou strukturu oběžného kola a vlastnosti zpracování speciálního tvaru a může zlepšit účinnost hrubování a snížit náklady na použití nástroje.
Plánování dráhy: Ve fázi hrubého zapichování se používá metoda zapichování shora dolů vrstva po vrstvě ve směru vodicí lišty, aby se dosáhlo míry zadržení na čepeli řízením oblasti obrábění každé vrstvy mezi vodicími lištami, aby byla zajištěna tuhost. čepele. Ve fázi dokončování se používá bodové frézování k rozumnému stanovení přídavku na dokončení ostří, výběru vhodných parametrů dokončovacího nástroje, snížení řezné síly a zajištění stability a přesnosti zpracování.
2. Optimalizace parametrů frézování
Ortogonální experimentální metoda: použijte ortogonální experimentální metodu ke studiu charakteristik víceosého frézování titanové slitiny a analyzujte vliv rychlosti frézování, posuvu na zub, šířky frézování, hloubky frézování a úhlu sklonu nástroje na frézovací sílu a drsnost povrchu. Je stanoven regresní predikční model pětifaktorové frézovací síly a drsnosti povrchu frézování titanové slitiny TC4 karbidovou kuličkovou frézou na bázi emulze jako frézovací kapaliny a je ověřena jeho racionalita.
Simulace a experimentální ověření: Výpočet vektoru osy nástroje a vizualizace dráhy nástroje jsou dokončeny pomocí MATLABu s MAX-PAC a simulací spoje UG. Proveditelnost a nadřazenost optimalizované trajektorie dráhy nástroje je ověřena simulací a skutečným testem obrábění.
3. Vícecílová optimalizace
Optimalizace hrubování: Zaměřte se na problém vysokých nákladů a nízké účinnosti celkového hrubování oběžného kola z titanové slitiny, vytvořte matematický model optimalizace s více cíli s minimální spotřebou nástroje a nejvyšší účinností frézování jako cílovou funkcí a vyřešte optimalizaci s více cíli. problém hranice Paretova optimálního řešení s vylepšenou sadou nástrojů pro algoritmy.
Optimalizace dokončování: pro požadavky na vysokou kvalitu povrchu a vysokou účinnost dokončování oběžného kola z titanové slitiny zaveďte matematický model optimalizace s více cíli s optimální kvalitou povrchu a nejvyšší účinností frézování jako cílovou funkcí a zlepšení kvality a účinnosti obrábění pomocí optimalizace algoritmus.
Prostřednictvím výzkumu efektivního procesu obrábění integrálního oběžného kola z titanové slitiny tento článek navrhuje komplexní řešení od výběru nástroje a plánování dráhy, optimalizace parametrů frézování až po multi-cílovou optimalizaci. Tato opatření účinně zlepšují efektivitu obrábění a kvalitu obrábění integrálního oběžného kola z titanové slitiny a snižují výrobní náklady. Výsledky výzkumu mají vysokou inženýrskou aplikační hodnotu a poskytují technickou podporu pro obrábění těžkoobrobitelných materiálových dílů se složitou strukturou. S neustálým pokrokem technologie bude účinný proces obrábění integrálního oběžného kola z titanové slitiny v budoucnu dále zdokonalován a optimalizován.