Изследване на процеса на рязане и обработка на титанови сплави

Титановата сплав е типичен труден за машинна обработка материал и нейните характеристики на обработка се отразяват главно в следните аспекти:

(1) Титановата сплав има висока якост и висока твърдост, така че оборудването за обработка трябва да има висока мощност, а инструментът трябва да има висока якост и твърдост.

(2) Контактната площ между чипа и предната повърхност на инструмента е малка, а напрежението на върха е голямо.

(3) Титановата сплав има висок коефициент на триене и ниска топлопроводимост. Дължината на контакт между инструмента и чипа е къса и топлината на рязане се натрупва в малка зона близо до режещия ръб, която не е лесна за разпределяне. Тези фактори повишават температурата на рязане на титановата сплав, което води до по-бързо износване на инструмента и влошава качеството на обработка.

(4) Поради ниския модул на еластичност на титановата сплав, детайлът има голям отскок в процеса на рязане, което лесно може да причини износване на задната повърхност на инструмента и деформация на детайла.

(5) Титановата сплав е химически активна при високи температури и е лесно да реагира химически с водород, кислород и други газообразни примеси във въздуха, за да образува втвърден слой, който допълнително влошава износването на инструмента.

(6) Процес на рязане на титаниева сплав, материалът на детайла се свързва лесно с повърхността на инструмента, температурата на рязане е висока, така че инструментът е предразположен към износване чрез дифузия и адхезия.

2, анализ на процеса на рязане при производството на тръбни фитинги

2.1 Технология на обработка на тръбни части

Фигура 1 е структура от тръбен тип, нейният избор на материал TA2M стоманена тръба от титанова сплав, спецификации на материала за φ63 × 3,5 × 130, всяка заготовка може да бъде направена на парче.

В процеса на обработка, според изискванията на частите, той може да бъде завършен чрез струговане и фрезоване. Спецификацията на неговия процес на обработка е показана на фигура 2.

Крайните формовани части са тънкостенни части. При обработката, за да се гарантира, че геометричните размери на частта отговарят на изискванията за употреба, обработката не се деформира. Следователно дорникът трябва да бъде захванат по време на струговане и фрезоване. При фрезоване се извършва второ затягане. За да се сведат до минимум следите от рязане след фрезоване, хлабината при затягане на дорника трябва да бъде възможно най-малка. След като фрезоването приключи, отбийте фрезата с нож и шлайфайте.

2.2 Избор на инструментален материал

Материалът на инструмента за обработка на титанова сплав трябва да има следните свойства: химическа стабилност при високи температури; достатъчна здравина и издръжливост; добра топлопроводимост. При обработката на титанова сплав трябва да се избере колкото е възможно повече инструменталният материал с малък афинитет към титанова сплав. Инструментът е изработен от циментиран карбид YG8, а не от циментиран карбид от тип YT. Материалът от циментиран карбид от тип YT също съдържа Ti, така че ще се генерира афинитет между едни и същи елементи и ще възникне феноменът на адхезия. Когато температурата на рязане е висока, коефициентът на триене е по-висок, което увеличава износването на инструмента. Геометрията на инструмента е показана в таблица 3.

2.3 Оптимизиране на параметрите на инструмента

3.3.1 Процес на струговане

Поради лошата топлопроводимост на титановата сплав, за да се намали топлината, генерирана от триенето между задната повърхност на инструмента и обработваната повърхност, задният ъгъл на инструмента трябва да бъде избран да бъде по-голям. Задният ъгъл на инструмента за обработка на общи материали е {{0}} градуса -8 градуса ; обратният ъгъл на инструмента 0=14 градуса -17 градуса ; предният ъгъл е по-голям, 0=8 градуса -12 градуса, за да се гарантира, че режещият ръб е остър, намаляване на деформацията при обработка и подобряване на качеството на повърхността; основният ъгъл на отклонение Kr=90 градуса, за намаляване на радиалната сила и предотвратяване на вибрации; дъгата на режещия ръб rε По-малка или равна на 0,8 mm е подходяща.

3.3.2 Фрезоване

На външната повърхност на Фигура 1 са изработени три прореза. Геометричните параметри като предния ъгъл и задния ъгъл на фрезата имат голямо влияние върху подобряването на точността и ефективността на рязане и удължаването на живота на инструмента. Следователно формата на фрезата трябва да се подобри със специфични мерки:

(1) Намалете надвеса на фрезата. Ако надвесът на фрезата е твърде голям, твърдостта е трудно да се осигури. Съгласно предпоставката за осигуряване на нормална обработка на детайла, скъсете надвеса колкото е възможно повече.

(2) Намалете дълбочината на стружките на режещия ръб на фрезата. Това ще увеличи експлоатационния живот на фрезата.

2.4 Оптимизиране на параметрите на рязане

За обработката на рязане е необходимо да се гарантира както качеството на частите, така и ефективността на обработката, но също така да се гарантира, че инструментът има определен живот.

(1) Груба обработка на външния кръг, необходимо е да се гарантира, че издръжливостта на инструмента, скоростта на рязане v < 80m/min, издръжливостта на инструмента T=480min. количество на прибиране t < 1 mm, скорост на подаване S < 0,15 mm / r. Грубата обработка генерира повишена топлина, скоростта на потока на охлаждащата течност се увеличава.

(2) За довършването на части основната задача е да се осигури качество на повърхността, точност на обработката и подходящ живот на инструмента. Скорост на рязане v По-малко или равно на 80m/min, прибиране t По-малко или равно на 0.3mm, издръжливост на инструмента T=1080min, подаване S По-малко или равно на 0,15 mm/r.

2.5 Мерки за подобряване на стабилността на системата за обработка

За да се получат задоволителни машинни части и ефективност, системата трябва да бъде много стабилна.

(1) Намалете надвеса на инструмента, за да избегнете счупването му, когато е подложен на голяма ударна сила.

(2) Изберете машина с висока твърдост на шпиндела, за да избегнете появата на трептене в системата на процеса, причинено от голям обем на рязане.

(3) Изберете приспособление за сила на затягане, за да увеличите твърдостта на системата.

3, анализ на проблема с разликата в цвета на части

В действителното производство, поради запасите от части, частите обикновено се използват на партиди. Има обаче лека разлика в цвета между повърхностите на двете партиди. Това сериозно засяга изискванията за качество на партидния продукт. Чрез анализа основните причини за разликата в цвета са следните:

(1) Различни партиди материали, поради добавянето на титаниева сплав към елементите от промишлена чиста титанова сплав, съставът на различните партиди материали има различни разлики, обработката ще изглежда различни цветови разлики;

(2) Титановата сплав след обработка е силно активна, лесно реагира с вещества във въздуха, така че повърхността на частите да произвежда различни цветови разлики;

(3) Две партиди обработка, от различни оператори, правят грапавостта на повърхността непоследователна, поради принципа на дифузно отразяване на светлината, високата грапавост изглежда по-ярка, ниската грапавост изглежда по-тъмна;

(4) Поради висока скорост на струг или остри инструменти по време на обработка, струговането генерира много топлина, която не може да бъде отделена навреме, и поради високата активност на титановата сплав е лесно да има химични реакции с вещества в въздух, което води до различни цветови разлики на повърхността. Това е за различни партиди материали;

(5) Операторът на двете партиди обработка, използвания инструментален материал или геометричните параметри на инструмента са различни, така че двете партиди промени на повърхността на материала са различни, което води до две партиди с различни цветови разлики;

(6) След като двете партиди части бъдат обработени и оставени неизползвани за дълго време, титановата сплав ще бъде малко по-различна. Поради активността на титановата сплав, тя ще реагира с веществата във въздуха, което ще доведе до различни цветови разлики на повърхността.

4, методът за премахване на разликата в цвета

Качеството на повърхността на частите пряко влияе върху външния вид на качеството на продукта. Чрез наблюдение на повърхността на частите от двете партиди, същата партида обработка на материала след разликата в цвета е същата. Има само малка разлика в цвета между различните партиди. Може да се види, че стабилността на една и съща партида материал е по-добра, така че могат да се използват следните методи за премахване на цветовата разлика:

(1) за една и съща партида продукти, като се използва една и съща партида части за обработка на материали, използването на нулев инвентар, т.е. частите в тази партида за еднократна употреба на обработка навън, което също е в съответствие с принципите на щадящо управление: за премахване на ненужните отпадъци.

(2) Частите не могат да престоят дълго време след обработката и изискват същата партида да използва същия метод на обработка, така че грапавостта на повърхността да е еднаква. Това ще гарантира, че повърхността на една и съща партида части ще има същата цветова разлика.

(3) Изберете правилния инструментален материал за обработка и изисквайте инструменталният материал да има висока стабилност при високи температури. Тя трябва да има достатъчна здравина и издръжливост. Материалът на инструмента също трябва да има топлопроводимост. Изберете инструментален материал, който има малък афинитет към титанови сплави. Обикновено твърдосплавните инструменти на основата на YG се използват за струговане на титанови сплави. Този материал няма да реагира химически по време на машинната обработка и същата партида от части ще остане последователна.

(4) Правилно изберете параметрите на геометрията на инструмента при обработка. Поради лошата топлопроводимост на титановата сплав, за да се намали топлината, генерирана от триенето между задната повърхност на инструмента и обработваната повърхност, задният ъгъл на инструмента трябва да бъде избран по-голям. Предният ъгъл трябва да е по-голям, за да се гарантира, че ръбът е остър, да се намали деформацията при обработка и да се подобри качеството на обработената повърхност. Основният ъгъл на отместване е 90 градуса за намаляване на радиалната сила и предотвратяване на вибрации. Дъгата на върха на инструмента не е по-голяма от R0,8.

(5) След като материалът на инструмента и геометричните параметри на инструмента са избрани, е необходимо подходящо охлаждане, за да се осигури разсейване на топлината в зоната на рязане, което може да подобри качеството на повърхността на детайла, да направи повърхността на детайла постоянен цвят, и удължете експлоатационния живот на инструмента.

5. Заключение

Чрез анализа на струговане и фрезоване на части от титанови сплави, партидната обработка на материали от титанови сплави може да се реализира, за да отговори на изискванията за употреба. Анализът на проблема с разликата в цвета в производството установи, че разликата в цвета между двете партиди обработвани части може да е материален проблем или може да е проблем на обработката на оператора, тоест двете партиди оператори на части са различни. Докато всяка партида продукти е избрана от една и съща партида материали, методите на обработка са правилни, можете напълно да елиминирате проблема с цветовата разлика.