Аналіз технологічних процесів для контролю деформації під час обробки тонкостінних деталей із титанового сплаву - Новини

Тонкостінний титановий сплав-компоненти є основними, часто використовуваними частинами в таких галузях, як робототехніка, дрони, високо-медичні пристрої та напівпровідникове обладнання. Однак через унікальні властивості титанових сплавів і недостатню жорсткість у тонкостінних -структурах механічна деформація вже давно є широко поширеною проблемою в галузі та основною технічною проблемою, яка постійно мучила виробників.

Щоб вирішити проблему деформації в деталях із титанового сплаву, галузь розробила зрілий чотири{0}}вимірний процес запобігання та контролю. Завдяки комплексному управлінню-включно з оптимізацією методів затискання, коригуванням процесів різання, усуненням залишкової напруги та впровадженням-часу-моніторингу процесу-деформацію нерівних тонкостінних-деталей із титанового сплаву під час обробки можна постійно контролювати в межах 0,05 мм/м. Це суттєво покращило типовий для галузі коефіцієнт виходу-, який становить близько 65%-до понад 92%, ефективно вирішуючи проблеми деформації та високої кількості дефектів у серійному виробництві.

I. Основні причини деформації під час обробки тонкостінних деталей із титанового сплаву

Часті випадки деформації спричинені слабкими властивостями матеріалу титанового сплаву та тонкостінними структурами. По-перше, титановий сплав має надзвичайно низьку теплопровідність-його коефіцієнт теплопровідності становить лише одну-шістнадцяту від коефіцієнта теплопровідності алюмінієвого сплаву. Тепло, що утворюється під час обробки, не може швидко розсіюватися, внаслідок чого велика кількість тепла накопичується на ріжучій кромці інструменту, що легко призводить до локальної термічної деформації деталі. По-друге, титанові сплави мають низький модуль пружності і високу в'язкість; навіть незначні сили затиску або різання під час обробки можуть спровокувати пружну деформацію. Крім того, тонкостінним конструкціям за своєю суттю бракує жорсткості та вони мають слабку вібростійкість. За звичайних параметрів різання висока ймовірність виникнення таких проблем, як вібрація різання та відхилення інструменту, що зрештою призведе до деформації та відхилень у розмірах готового продукту.

II. Оптимізований спеціальний затиск для розподілу напруги в джерелі

Напруга затиску є однією з основних причин деформації тонкостінних деталей. Впровадження диференційованих рішень для затискання для чорнової та чистової стадій забезпечує точний контроль зусилля та розподіл напруги. На етапі чорнової обробки використовується метод затиску цанги з пазами, щоб збільшити площу контакту деталі до понад 70%, ефективно запобігаючи концентрації локалізованої напруги та рівномірно розподіляючи сили обробки. На завершальному етапі ми переходимо до сегментованих м’яких губок, які зменшують силу затиску на 40–50%, зберігаючи при цьому надійний захват, тим самим усуваючи деформацію, спричинену надмірним стисненням. Для тонкостінних конструкцій неправильної форми, що нависають-, ми встановлюємо додаткові опорні кронштейни в поєднанні з трьома-контактними еластичними штифтами для точної протидії силам кручення під час обробки, тим самим мінімізуючи ризик деформації на кінці затиску.

III. Процеси прецизійної обробки: балансування напруги для зменшення деформації

Добре-продуманий процес обробки має вирішальне значення для контролю деформації тонкостінних деталей із титанового сплаву-. Під час чорнової обробки використовується пошаровий,-{4}}покроковий процес різання, щоб уникнути деформації,-спричиненої напругою, спричиненої надмірними-припусками на різання за один прохід. Крім того, спеціалізовані ріжучі інструменти з переднім кутом щонайменше 35 градусів використовуються разом із системою охолодження високого-тиску для швидкого розсіювання тепла різання та мінімізації накопичення теплової деформації. Під час фінішної обробки використовується стратегія симетричної обробки, щоб забезпечити рівномірне зняття напруги та збалансований розподіл напруги по всіх частинах компонента. Це поєднується зі стабільними параметрами різання-такими як невелика глибина різання та високі швидкості подачі-для ефективного зменшення сил удару різання. Між завершенням чорнової обробки та початком чистової обробки додається спеціальний процес обробки вібраційним старінням, щоб ефективно усунути залишкові напруги всередині компонента. Цей процес забезпечує рівень усунення напруги до 75%, повністю вирішуючи проблему вторинної деформації, яка може виникнути під час подальшого зберігання, складання та використання.

IV. Моніторинг-положення в реальному часі та динамічна компенсація для точної корекції відхилення

Щоб забезпечити повний контроль протягом усього процесу обробки, технологічне рішення включає високо-точний лазерний датчик переміщення з роздільною здатністю до 0,001 мм, який постійно відстежує стан обробки деталі в режимі реального часу та динамічно фіксує дані навіть про найменші деформації. У той же час, спеціальний алгоритм компенсації деформації вбудований в систему ЧПК. На основі-данних про силу різання та деформацію деталей у реальному часі він автоматично та динамічно регулює подачу та швидкість різання для досягнення-корекції відхилень у реальному часі та точної компенсації. Це усуває помилки деформації на завершальній стадії процесу, забезпечуючи точність розмірів і однакову форму кожної готової деталі. Завдяки синергічному ефекту вищезгаданої чотири-вимірної системи запобігання та контролю, загальногалузева-проблема деформації під час обробки деталей із тонкостінних-титанових сплавів була систематично й ефективно вирішена. Це технологічне рішення забезпечує надійний технічний шлях для стабільного серійного виробництва критичних компонентів у секторі високо-прецизійного виробництва.

Titanium CNC high precision parts