Výzkum procesu řezání a obrábění titanové slitiny

Titanová slitina je typickým obtížně obrobitelným materiálem a její vlastnosti při obrábění se odrážejí zejména v následujících aspektech:

(1) Titanová slitina má vysokou pevnost a vysokou tvrdost, takže zpracovatelské zařízení musí mít vysoký výkon a nástroj by měl mít vysokou pevnost a tvrdost.

(2) Kontaktní plocha mezi třískou a přední stranou nástroje je malá a napětí na hrotu je velké.

(3) Titanová slitina má vysoký koeficient tření a nízkou tepelnou vodivost. Kontaktní délka mezi nástrojem a třískou je krátká a řezné teplo se akumuluje na malé ploše blízko břitu, které není snadné distribuovat. Tyto faktory zvyšují teplotu řezání titanové slitiny, což má za následek rychlejší opotřebení nástroje a ovlivňuje kvalitu obrábění.

(4) Vzhledem k nízkému modulu pružnosti titanové slitiny má obrobek velký odskok v procesu řezání, což snadno způsobí opotřebení zadní strany nástroje a deformaci obrobku.

(5) Titanová slitina je chemicky aktivní při vysokých teplotách a snadno chemicky reaguje s vodíkem, kyslíkem a dalšími plynnými nečistotami ve vzduchu za vzniku vytvrzené vrstvy, která dále zhoršuje opotřebení nástroje.

(6) Řezný proces z titanové slitiny, materiál obrobku se snadno spojuje s povrchem nástroje, teplota řezání je vysoká, takže nástroj je náchylný k difúznímu opotřebení a adheznímu opotřebení.

2, analýza procesu řezání při výrobě potrubních tvarovek

2.1 Technologie zpracování trubkových dílů

Obrázek 1 je struktura typu trubky, její výběr materiálu TA2M trubka z titanové slitiny, specifikace materiálu pro φ63 × 3,5 × 130, každý polotovar lze vyrobit na kus.

V procesu obrábění lze dle požadavků dílů dokončit soustružením a frézováním. Jeho specifikace procesu obrábění je znázorněna na obrázku 2.

Konečné lisované díly jsou tenkostěnné díly. Při obrábění, aby bylo zajištěno, že geometrické rozměry dílu odpovídají požadavkům použití, nedochází k deformaci obrábění. Proto musí být trn při soustružení a frézování upnut. V případě frézování se provádí druhé upnutí. Aby se minimalizovaly stopy po řezu po frézování, měla by být vůle při upnutí trnu co nejmenší. Po dokončení frézování frézu odklepněte nožem a obruste.

2.2 Výběr materiálu nástroje

Nástrojový materiál pro obrábění titanové slitiny by měl mít následující vlastnosti: chemická stabilita při vysokých teplotách; dostatečná pevnost a houževnatost; dobrá tepelná vodivost. Při zpracování titanové slitiny by měl být co nejvíce zvolen nástrojový materiál s malou afinitou k titanové slitině. Nástroj je vyroben z materiálu slinutého karbidu YG8, nikoli z materiálu slinutého karbidu typu YT. Materiál slinutého karbidu typu YT také obsahuje Ti, takže se vytvoří afinita mezi stejnými prvky a dojde k jevu adheze. Při vysoké teplotě řezu je vyšší koeficient tření, což zvyšuje opotřebení nástroje. Geometrie nástroje je uvedena v tabulce 3.

2.3 Optimalizace parametrů nástroje

3.3.1 Proces soustružení

Kvůli nízké tepelné vodivosti titanové slitiny, aby se snížilo teplo generované třením mezi zadní stranou nástroje a obrobeným povrchem, měl by být úhel hřbetu nástroje zvolen větší. Úhel hřbetu nástroje pro zpracování obecných materiálů je {{0}} stupeň -8 stupeň ; úhel hřbetu nástroje 0=14 stupeň -17 stupeň ; přední úhel je větší, 0=8 stupeň -12 stupeň , aby se zajistilo ostré ostří, snížila se deformace při obrábění a zlepšila se kvalita povrchu; hlavní úhel vychýlení Kr=90 stupně, aby se snížila radiální síla a zabránilo se vibracím; oblouk řezné hrany rε Je vhodný menší nebo rovný 0,8 mm.

3.3.2 Frézování

Na vnějším povrchu obrázku 1 jsou obrobeny tři zářezy. Geometrické parametry, jako je přední úhel a zadní úhel frézy, mají velký vliv na zlepšení přesnosti a účinnosti řezu a prodloužení životnosti nástroje. Proto je nutné tvar frézy zlepšit pomocí konkrétních opatření:

(1) Snižte přesah frézy. Pokud je vyložení frézy příliš velké, je obtížné zajistit tuhost. Za předpokladu zajištění normálního zpracování obrobku zkraťte přesah co nejvíce.

(2) Snižte hloubku třísky řezné hrany frézy. Tím se zvýší životnost frézy.

2.4 Optimalizace řezných parametrů

Pro zpracování řezu je nutné zajistit jak kvalitu dílů, tak efektivitu zpracování, ale také zajistit, aby měl nástroj určitou životnost.

(1) Hrubé opracování vnějšího kruhu, je nutné zajistit, aby životnost nástroje, řezná rychlost v < 80m/min, životnost nástroje T=480min. velikost zatažení t < 1 mm, rychlost posuvu S < 0,15 mm / r. Hrubé obrábění vytváří zvýšené teplo, zvyšuje se průtok chladicí kapaliny.

(2) Pro dokončování dílů je hlavním úkolem zajistit kvalitu povrchu, přesnost obrábění a odpovídající životnost nástroje. Řezná rychlost v Menší nebo rovna 80m/min, odtah t Menší než nebo rovna 0,3 mm, životnost nástroje T=1080min, posuv S Menší nebo roven 0,15 mm/r.

2.5 Opatření ke zlepšení stability systému zpracování

Aby bylo dosaženo uspokojivých obrobených dílů a účinnosti, musí být systém vysoce stabilní.

(1) Snižte přesah nástroje, aby nedošlo k jeho zlomení, když je vystaveno velké nárazové síle.

(2) Vyberte stroj s vysokou tuhostí vřetena, abyste zabránili výskytu chvění procesního systému způsobeného velkým řezným objemem.

(3) Pro zvýšení tuhosti systému zvolte upínací přípravek.

3, část barev rozdíl problém analýzy

Ve skutečné výrobě se kvůli zásobám dílů obvykle díly používají v dávkách. Mezi povrchy obou šarží je však nepatrný barevný rozdíl. To vážně ovlivňuje požadavky na kvalitu dávkového produktu. Prostřednictvím analýzy jsou hlavní důvody rozdílu barev následující:

(1) Různé šarže materiálu, protože slitina titanu se přidává k průmyslově čistým prvkům slitiny titanu, složení různých šarží materiálů má různé rozdíly, při zpracování se objeví různé barevné rozdíly;

(2) Titanová slitina je po zpracování vysoce aktivní, snadno reaguje s látkami ve vzduchu, takže povrch dílů vytváří různé barevné rozdíly;

(3) Dvě šarže zpracování od různých operátorů způsobují, že drsnost povrchu je nekonzistentní, kvůli principu difúzního odrazu světla, vysoká drsnost vypadá jasněji, nízká drsnost vypadá tmavší;

(4) V důsledku vysoké rychlosti soustruhu nebo ostrých nástrojů během zpracování, soustružení generuje velké množství tepla, které nemůže být emitováno včas, a kvůli vysoké aktivitě titanové slitiny je snadné mít chemické reakce s látkami v vzduchu, což má za následek různé barevné rozdíly na povrchu. To platí pro různé šarže materiálů;

(5) Operátor dvou šarží zpracování, použitý materiál nástroje nebo geometrické parametry nástroje jsou různé, takže obě šarže povrchových změn materiálu jsou různé, což má za následek dvě šarže různých barevných rozdílů;

(6) Poté, co jsou dvě šarže dílů opracovány a ponechány dlouhou dobu nepoužívané, bude titanová slitina mírně odlišná. Díky aktivitě titanové slitiny bude reagovat s látkami ve vzduchu, což má za následek různé barevné rozdíly na povrchu.

4, způsob odstranění rozdílu barev

Kvalita povrchu dílů přímo ovlivňuje vzhled kvality produktu. Pozorováním povrchu dílů obou šarží je stejná šarže zpracování materiálu po barevném rozdílu stejná. Mezi různými šaržemi je pouze nepatrný barevný rozdíl. Je vidět, že stabilita stejné šarže materiálu je lepší, takže k odstranění barevného rozdílu lze použít následující metody:

(1) u stejné šarže výrobků, při použití stejné šarže materiálů zpracovávajících díly, použití nulové zásoby, tedy dílů v této šarži jednorázového použití opracování, což je také v souladu se zásadami štíhlého managementu: eliminovat zbytečné plýtvání.

(2) Díly nemohou být po zpracování dlouhou dobu nečinné a vyžadují stejnou dávku pro použití stejné metody zpracování, aby byla drsnost povrchu rovnoměrná. To zajistí, že povrch stejné šarže dílů bude mít stejný barevný rozdíl.

(3) Vyberte správný materiál nástroje pro obrábění a požadujte, aby materiál nástroje měl vysokou stabilitu při vysokých teplotách. Musí mít dostatečnou pevnost a houževnatost. Materiál nástroje by měl mít také tepelnou vodivost. Vyberte nástrojový materiál, který má malou afinitu ke slitinám titanu. Obecně se pro soustružení titanových slitin používají karbidové nástrojové materiály na bázi YG. Tento materiál nebude během obrábění chemicky reagovat a stejná šarže dílů zůstane konzistentní.

(4) Při obrábění správně vyberte parametry geometrie nástroje. Kvůli nízké tepelné vodivosti titanové slitiny, aby se snížilo teplo generované třením mezi zadní stranou nástroje a obrobeným povrchem, měl by být úhel hřbetu nástroje zvolen větší. Přední úhel by měl být větší, aby se zajistilo ostré ostří, snížila se deformace při obrábění a zlepšila se kvalita obrobeného povrchu. Hlavní úhel odsazení je 90 stupňů, aby se snížila radiální síla a zabránilo se vibracím. Oblouk hrotu nástroje není větší než R0,8.

(5) Po výběru materiálu nástroje a geometrických parametrů nástroje je nutné dostatečné chlazení, aby se zajistil odvod tepla v řezné zóně, což může zlepšit kvalitu povrchu součásti, aby byl povrch součásti konzistentní v barvě, a prodloužit životnost nástroje.

5 Závěr

Prostřednictvím analýzy soustružení a frézování dílů ze slitiny titanu lze realizovat dávkové zpracování materiálů slitiny titanu tak, aby byly splněny požadavky použití. Analýza problému barevného rozdílu ve výrobě zjistila, že barevný rozdíl mezi dvěma šaržemi zpracovávaných dílů může být problémem materiálu nebo může být problémem zpracování operátorem, to znamená, že dvě šarže operátorů dílů jsou různé. Dokud je každá šarže produktů vybrána ze stejné šarže materiálů, metody zpracování jsou správné, můžete zcela eliminovat problém barevných rozdílů.