Når du bearbeider dype-hulrom, tynne-vegger, plages du ofte av disse problemene: alvorlige verktøyvibrasjoner, dårlig overflatekvalitet og dimensjonelle inkonsekvenser på grunn av deformasjon? Disse tilsynelatende uløselige problemene er ikke uløselige. Denne artikkelen vil veilede deg gjennom å overvinne disse vanskelighetene én etter én ved å optimalisere CNC-programmer, innovative verktøyløsninger og smart undertrykke vibrasjoner.
DEL.01
Introduksjon
For tiden søker folk i økende grad den ultimate opplevelsen av ultra-tynne og estetisk tiltalende produkter. De fleste produktene på markedet streber etter ultra-tynnhet og overlegen overflatekvalitet, for eksempel ultra-tynne mobiltelefoner og ultra-tynne bærbare datamaskiner. Samtidig som sikkerheten ivaretas, er romfartskomponenter også designet for å være så lette som mulig. På den ene siden reduserer dette produktets totale vekt, noe som gir økt flytid med samme drivstofforbruk; på den annen side, med en fast totalvekt, gjør lettere komponenter det mulig å frakte mer drivstoff eller transportere flere passasjerer, og dermed forbedre effektiviteten.
DEL.02
Maskineringsutfordringer
En typisk dyp-del med tynne-vegger er vist i figur 1. Maskineringsutfordringene er som følger.
Bilde
Figur 1 Typiske dype-tynne hulrom-vegger
(1) Dårlig verktøystivhet: Jo dypere hulrommet til den bearbeidede delen er, desto dårligere er stivheten til delen; jo lenger verktøyet strekker seg fra maskinverktøyet, desto dårligere er verktøyets stivhet. Verktøyets klemmelengde er vist i figur 2. Vanligvis bør verktøylengden L ikke overstige tre ganger verktøydiameteren D. For eksempel, hvis verktøyets diameter er 10 mm, bør forlengelseslengden ideelt sett kontrolleres innenfor 30 mm. Dette prinsippet er hovedsakelig basert på verktøystivhet [1, 2] og skjærestabilitet. For stor forlengelseslengde reduserer verktøyets stivhet, øker muligheten for vibrasjon og forskyvning, og påvirker dermed maskineringsnøyaktigheten og overflatekvaliteten.
Bilde
Figur 2 Verktøyets klemmelengde
(2) Kuttevibrasjon: Jo tynnere delen er, desto lavere er dens stivhet, og desto mer utsatt er den for vibrasjoner, verktøybrudd osv. under bearbeiding. Verktøykanten skjæres lett, noe som forkorter levetiden betydelig og øker maskineringskostnadene.
DEL.03
Tekniske krav
For å rotere tynne-veggede deler med dype hulrom, med impellere som eksempel, må dynamisk balanse sikres etter maskinering. Vanligvis er den dynamiske balansenøyaktigheten til løpehjulet valgt som G6.3 eller G2.5 klasse. Profiltoleransen til bladet er generelt nødvendig å være ±0,07 mm, tykkelsestoleransen til bladet kreves å være ±0,15 mm, og overflateruhetsverdien til bladet er Ra=0.8μm.
DEL.04
Prosessanalyse
(1) Blankforberedelse: Smidiameter 1000 mm, materialet er titanlegering, som er lett og sterkt. Smiingsprosessen[3] av emnet kan effektivt forbedre den relative tettheten til delen og forbedre den strukturelle styrken til delen.
(2) Grov bearbeiding: Grov dreiing av ytre og indre sirkler på en CNC dreiebenk, og etterlater en 1,5 mm kvote på hver side. (3) Halv-finishing: Den ytre diameteren og det indre hullet er halv-ferdigbehandlet på en CNC dreiebenk, og etterlater en 1 mm kvote på hver side. Prosessreferanseposisjoneringsstifthullet er deretter ferdig for bruk i etterfølgende maskinering på den fem--aksede CNC-maskinen. En to{10}}posisjoneringsmetode brukes på den ene siden, og begrenser delens seks frihetsgrader.
(4) Grovbearbeiding: Hulrommet er grov-bearbeidet på en fem-akset CNC-maskin (DMU MONOBLOCK 80P), og etterlater en 1,5-2 mm maskineringsgodtgjørelse på hver side.
(5) Varmebehandling: Gløding utføres for å fjerne gjenværende indre stress. Hensikten er å fullstendig frigjøre den indre spenningen som genereres under grovarbeiding og redusere delens maskineringshardhet.
(6) Halv-finishing: På en fem--akset CNC-maskin brukes en kuleendefres for å halv-bearbeide hulrommet. En 0,3-0,5 mm maskineringsgodtgjørelse er igjen på hver side av hulromsbladene for ferdigfresing og etterfølgende polering.
(7) Varmebehandling: Normalisering av delene øker deres hardhet, og sikrer tilstrekkelig styrke under senere drift; det frigjør også gjenværende indre stress ytterligere.
(8) Etterbehandling: Den indre diameteren er presisjonsvendt til den ferdige størrelsen på en CNC dreiebenk. Gjengede hull og pinnehull bearbeides på en CNC-fresemaskin. M6 gjengede hull er frest for å sikre vinkelrett og samsvar med go/no{4}}go gauge-krav; pinnehull kjeder seg. Kavitetsbladene er ferdigbehandlet på en fem- CNC-maskin, med 0,08 mm bearbeiding på hver side. En liten kvote er igjen for manuell polering; verktøymerkets dybde er vanligvis 0,05 mm.
(9) Polering: Hulromsbladene grovpoleres først manuelt til verktøymerker er fjernet, deretter finpoleres manuelt inntil kravene til overflatekvalitet er oppfylt.
DEL.05
Produktbehandlingsløsning
Under grovbearbeiding har løpehjulet god total stivhet, og med 1 mm kvote på hver side er grovbearbeidingen ikke vanskelig. Under semi-finishing og finishing er bladene eksponert, noe som resulterer i dårlig bladstivhet. Videre er bladene dype, og krever en tilstrekkelig lang verktøyklemmelengde [4] for å sikre maskinering til bladroten, noe som fører til en alvorlig mangel på verktøystivhet. For å møte disse maskineringsutfordringene vurderes følgende aspekter:
1) Bruk en utvidet, tynn-avsmalnende HSK-verktøyholder (se figur 3) for å minimere verktøyutvidelsen og forbedre verktøyets stivhet.
Bilde Figur 3 Forlenget, tynn-konisk HSK-verktøyholder
2) Når du etterbehandler bladene, påfør modelleringsleire (se figur 4). Leiren har en vibrasjonsabsorberende-effekt, slik at kuleendefresen kan absorbere vibrasjoner som genereres under knivskjæring.
Bilde Figur 4 Påføring av modelleringsleire
3) Valg av kuleendefreser. Bruk en 10 mm fire- endefres med en tverrgående egg, laget av karbid, med en egglengde på 15 mm og en skråvinkel på omtrent 16 grader [5]. Verktøyet er relativt skarpt, med lav skjæremotstand og relativt lav vibrasjon.
