Teknologi pemotongan bahan paduan titanium Ti-6AL-7Nb adalah fokus industri pada teknologi utama, sepenuhnya mewujudkan konotasi "sains dan teknologi adalah kekuatan produktif pertama". Makalah ini merangkum karakteristik pemotongan paduan titanium, bahan pahat pemotong, struktur pahat, perolehan parameter pemotongan paduan titanium yang efisien, dan tindakan penanggulangan yang diambil untuk meningkatkan daya tahan pahat dan efisiensi pemrosesan melalui praktik pemotongan seluruh cakram pisau dan majalah kompresor. dari bahan paduan titanium, berharap dapat berperan dalam beberapa referensi.
Untuk meningkatkan keandalan dan daya dorong mesin, mesin berkinerja tinggi yang canggih mengadopsi sejumlah besar material baru, dan strukturnya menjadi semakin kompleks, dan persyaratan presisi pemesinan menjadi semakin tinggi, yang mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk proses manufaktur. Pada peningkatan kinerja mesin aero generasi baru, teknologi manufaktur dan tingkat kontribusi material sebesar 50% ~ 70%; dalam pengurangan bobot mesin, teknologi manufaktur, dan tingkat kontribusi material sebesar 70% ~ 80%, yang juga sepenuhnya menunjukkan bahwa material dan teknologi canggih adalah mesin aero untuk mewujudkan kunci pengurangan bobot, efisiensi, dan peningkatan kinerja.
Bahan paduan titanium semakin banyak digunakan di bidang penerbangan karena sifatnya yang sangat baik seperti kekuatan spesifik yang tinggi, kepadatan rendah, ketahanan korosi, ketahanan suhu tinggi dan kemampuan las yang baik. Berdasarkan keunggulan di atas, material paduan titanium menjadi material pilihan untuk beberapa bagian.
Karakteristik pemotongan bahan paduan titanium:
Beberapa sifat fisik dan mekanik paduan titanium membuat pemotongan dan pemrosesan menjadi lebih sulit. Koefisien deformasi pemotongan paduan titanium kecil, membuat jarak gesekan geser pada permukaan depan chip meningkat, sehingga mempercepat keausan pahat. Konduktivitas termal paduan titanium kecil, panas yang dihasilkan selama pemotongan tidak mudah disalurkan, terkonsentrasi di area kecil dekat ujung tombak. Modulus elastisitas paduan titanium kecil, pemrosesan dalam gaya radial mudah menghasilkan deformasi lentur, menyebabkan getaran, meningkatkan keausan pahat dan mempengaruhi keakuratan suku cadang. Karena afinitas kimia yang kuat dari paduan titanium terhadap bahan perkakas, suhu pemotongan yang tinggi dan gaya potong per satuan luas yang besar dalam kondisi tersebut, perkakas rentan terhadap keausan ikatan.
Pemilihan bahan alat yang masuk akal:
Material perkakas merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi proses pemotongan, sehingga pemilihan material perkakas yang rasional merupakan cara yang efektif untuk mengatasi masalah pemotongan material yang sulit dikerjakan. Alat pemotong bahan paduan titanium dengan perkakas karbida, perkakas berlapis, perkakas kubik boron nitrida (CBN), perkakas berlian dan perkakas baja berkecepatan tinggi berkinerja tinggi dan sebagainya. Bahan pisau yang berbeda memiliki adaptasi khusus terhadap rentang pemrosesan, dan masa pakainya juga berbeda. Karakteristik material yang diproses seringkali menjadi dasar dasar pemilihan material perkakas, sedangkan kinerja pemotongan material perkakas dan material benda kerja harus disesuaikan secara wajar. Kinerja material pahat terhadap kualitas permukaan pemesinan, efisiensi pemesinan, dan umur pahat mempunyai pengaruh yang penting. Ketika struktur bagian mesin khusus, kekakuannya lemah, proses dan tidak dapat meningkatkan kekakuannya, getaran pemotongan akan terjadi. Pada saat ini pemilihan perkakas perlu mempertimbangkan bahan perkakas yang mempunyai tingkat ketangguhan tertentu, untuk menghindari terjadinya fenomena pahat terkelupas yang mengakibatkan pahat terkelupas terlalu cepat.
Optimalisasi struktur alat:
Kinerja pemotongan pahat tidak hanya bergantung pada material pahat, tetapi juga berkaitan dengan struktur dan geometri pahat. Saat memotong material yang sulit dikerjakan, geometri pahat yang sesuai membantu memberikan pengaruh penuh pada kinerja pemotongan pahat dan meningkatkan efisiensi pemotongan. Parameter geometri utama pahat adalah sudut depan, sudut belakang, sudut deviasi utama, sudut deviasi wakil, sudut kemiringan dan jari-jari ujung sudut membulat, dan sebagainya. Semakin besar sudut depan pahat, semakin tajam pahatnya, semakin kecil gaya potongnya, cocok untuk finishing. Paduan titanium telah membuat material permukaan mesin memantul, penggunaan sudut belakang yang besar dapat mengurangi benda kerja di bagian belakang permukaan yang disebabkan oleh fenomena gesekan dan ikatan, dan mengurangi keausan pada bagian belakang permukaan. Kasar, untuk meningkatkan kekuatan pahat sebaiknya menggunakan sudut belakang yang kecil. Memotong paduan titanium dengan suhu pemotongan tinggi dan kecenderungan deformasi elastis yang besar, dengan syarat kekakuan sistem proses diperbolehkan, sudut defleksi utama harus dikurangi sebanyak mungkin untuk meningkatkan area pembuangan panas pada bagian pemotongan dan mengurangi beban per satuan panjang ujung tombak. Mengurangi sudut defleksi sekunder dapat memperkuat ujung pahat, sehingga kondusif untuk pembuangan panas dan mengurangi nilai kekasaran permukaan pemesinan. Pada bagian yang kosong memiliki kulit yang keras dan organisasi permukaan tidak seragam, ujung tombak yang kasar mudah runtuh, untuk meningkatkan kekuatan dan ketajaman ujung tombak, harus meningkatkan kecepatan geser pemotongan, pilih sudut kemiringan tepi yang sesuai .
Sarjana dalam negeri melalui penelitian simulasi numerik pemrosesan penggilingan berkecepatan tinggi, proses penggilingan berkecepatan tinggi disederhanakan, pembentukan model geometri pemotongan bevel dan model elemen hingga. Model-model ini memprediksi gaya potong berdasarkan kombinasi parameter geometri pahat yang berbeda dalam proses pemotongan berkecepatan tinggi, sehingga memberikan dasar untuk pemilihan pahat dalam penggilingan CNC berkecepatan tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, dalam pemrosesan bagian struktural yang kompleks dengan rongga yang dalam, keseluruhan geometri pemegang alat juga menarik perhatian para insinyur dan teknisi. Misalnya, dalam penggilingan halus profil hub dan bilah cakram daun integral, perlu menggunakan pemotong bola betis lurus karbida integral. Jika jarak antara kedua bilah terlalu sempit atau akar bilah dan transfer hub R kecil, diameter pahat akan berkurang. Untuk meningkatkan kekakuan perkakas dan meningkatkan efisiensi pemesinan, perkakas bola betis lancip sering digunakan. Terutama pada penggunaan kondisi pahat dengan rasio aspek besar, dan pemotong bola shank lurus dibandingkan dengan pemotong bola betis lancip sehingga sistem kekakuan pahat untuk meningkatkan pahat dapat membuat pahat meningkatkan jumlah umpan per gigi, pengolahannya adalah tidak mudah patah, efeknya jauh lebih baik daripada pemotong bola betis lurus.
Tindakan penanggulangan proses untuk meningkatkan ketahanan alat dan efisiensi pemesinan:
Saat memotong paduan titanium, suhu pemotongan tinggi di area dekat ujung tombak, terutama karena efek termal suhu tinggi yang memperburuk keausan pahat. Untuk perkakas semen karbida, keausan utamanya adalah keausan perekat yang disebabkan oleh suhu ikatan. Jika diameter alat memungkinkan, dapat mencoba menggunakan dengan fungsi pendinginan internal alat, alat ini menyemprotkan sudut pendingin hanya terkonsentrasi di ujung daerah, secara efektif dapat mengurangi suhu area pemotongan, memperpanjang umur alat. , meningkatkan daya tahan alat. Biasanya diameter alat pendingin internal lebih besar, untuk radius kelengkungan permukaan atau luas yang kecil, Anda dapat terlebih dahulu menggunakan alat berdiameter besar dengan pendingin internal untuk pengasaran guna meningkatkan efisiensi pemesinan. Penggilingan adalah proses pemotongan yang terputus-putus, perkakas pemesinan menahan beban tumbukan yang terputus-putus, ditemukan dalam penggilingan, kekakuan sistem peralatan proses buruk, dalam gaya potong, gaya penjepit, getaran pemotongan dan faktor lainnya, keausan pahat meningkat, daya tahan menurun secara signifikan . Uji pemotongan yang sama, ditentukan berdasarkan tingkat keausan pahat dan waktu pemrosesan, tetapi biasanya menyisakan margin tertentu. Pemesinan konvensional, operator perkakas mesin dapat didasarkan pada perubahan getaran mesin, kebisingan pemotongan yang tiba-tiba meningkat, tabel tampilan daya spindel untuk menentukan situasi keausan pahat. Jika penerapan teknologi pemantauan kerusakan pahat otomatis dalam pemesinan, dapat menganalisis dan memantau keadaan keausan pahat secara dinamis dan akurat kapan saja, maka masa pakai pahat dapat diperpanjang dengan aman dan moderat.
Akuisisi parameter pemotongan efisien paduan titanium:
Perusahaan telah memenuhi permintaan untuk optimalisasi dan verifikasi lintasan alat dalam pembuatan produk saat ini, namun belum sepenuhnya memecahkan masalah metode perolehan untuk parameter pemotongan yang dioptimalkan. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan secara aktif meneliti teknologi pemotongan efisiensi tinggi untuk paduan titanium. Dilaporkan bahwa kecepatan potong cakram daun integral paduan titanium besar di negara-negara barat dapat mencapai 300mm/menit atau lebih tinggi. Perusahaan manufaktur mesin aero memiliki peralatan mesin impor yang canggih dan perusahaan asing sebanding, memotong sebagian besar alat yang digunakan juga merupakan alat impor, dapat dikatakan bahwa dari perangkat kerasnya memiliki kekuatan yang sama, namun kesenjangan antara efisiensi pemrosesan dan negara-negara asing tidak sedikit, terutama paduan titanium dan material lain yang sulit dikerjakan, efisiensi pemesinan perlu segera ditingkatkan, menganalisis adanya beberapa alasan berikut:
(1) uji pemotongan dasar yang ditargetkan tidak mencukupi, sulit untuk mendapatkan parameter kecepatan potong yang lebih tinggi untuk mendukung pengambilan keputusan proses.
(2) Perusahaan memiliki akses terbatas terhadap saluran parameter pemotongan, biasanya dari data yang direkomendasikan manual pemasok alat. Meskipun parameter ini berasal dari data pengujian pemotongan yang lebih sistematis dari pemasok asing, namun kondisi pengujian dan lingkungan serta bagian pemrosesan perusahaan dari kondisi kerja yang berbeda, sulit untuk sepenuhnya menyalin data manual.
(3) Pengujian parameter pemotongan efisiensi tinggi dan perolehan jangka waktu yang lebih lama. Karena peralatan mesin perusahaan untuk produksi massal produk sebagai badan utama, sulit untuk menyisihkan peralatan khusus untuk melakukan pengujian khusus, pengujian optimasi pemotongan data sering kali disinkronkan dengan pemrosesan suku cadang nyata, terdapat risiko yang lebih besar. Terutama dalam proses finishing, setelah pemotongan permukaan bagian tidak memiliki margin, untuk memperhitungkan jika penggunaan parameter pemotongan tidak tepat, mengakibatkan pisau patah, terkelupas atau lainnya sangat mudah menyebabkan masalah kualitas permukaan. Oleh karena itu, pemilihan data uji parameter pemotongan yang efisien perlu ditingkatkan secara bertahap, hati-hati dan bijaksana, tidak mungkin dapat diperbaiki dengan cepat dalam waktu yang relatif singkat. Seringkali memerlukan beberapa batch, verifikasi pemrosesan beberapa bagian, dan bahkan berlangsung selama beberapa tahun, dari mesin verifikasi hingga prototipe, dan bahkan produk ke tahap finalisasi masih dalam proses peningkatan efisiensi pemrosesan perbaikan lean.
(4) Teknik promosi dan penerapan hasil penelitian lembaga penelitian belum memadai. Faktanya, lembaga penelitian sangat mementingkan pemesinan material yang sulit dikerjakan secara efisien, dan telah melakukan banyak pengujian serta mencapai beberapa pencapaian. Namun, uji pemotongan tidak sepenuhnya didasarkan pada lingkungan pemesinan sebenarnya dari suku cadang mesin, termasuk data karakteristik proses yang dipilih suku cadang uji seperti: ukuran sebenarnya suku cadang, bentuk struktural, kekakuan suku cadang, mode penjepitan, ekstensi pahat, dll. Oleh karena itu, ini adalah tes yang umum tetapi bukan tes yang umum. Oleh karena itu, ini merupakan pengujian umum dan bukan pengujian fitur biasa, sehingga parameter pemotongan memiliki keterbatasan dalam penerapan praktis. Sebagai sisi bisnis dari kebutuhan mendesak untuk mendapatkan dukungan teknis dari lembaga penelitian, kerjasama bersama, untuk mempercepat laju inovasi teknologi dan meningkatkan kapasitas produksi perusahaan. Sebagian besar parameter pemotongan asing yang efisien (kecepatan tinggi) dari laboratorium pemotongan yang didirikan di perusahaan, menurut hasil pengujian untuk memandu lokasi produksi, biasanya kemampuan penelitian ilmiah laboratorium pemotongan perusahaan skala besar dan universitas tidak berbeda. Sistem penelitian ini memiliki target yang kuat, hasil yang cepat, mudah untuk mempromosikan keunggulan yang komprehensif.
Dengan pesatnya perkembangan teknologi manufaktur digital, simulasi elemen hingga proses pemotongan logam sebagai teknologi baru dalam proses manufaktur, secara bertahap diintegrasikan ke dalam bidang permesinan, untuk mempromosikan masa depan proses pemotongan yang efisien adalah salah satu cara yang cepat. perkembangan. Simulasi pemotongan tidak hanya dapat memprediksi gaya potong dan menganalisis distribusi variabel keadaan seperti regangan, laju regangan, tegangan dan suhu selama proses pemotongan, tetapi juga memprediksi keausan pahat, tegangan sisa benda kerja, dan lebih mengoptimalkan parameter pemotongan. Pengenalan metode elemen hingga telah memperkaya sarana penelitian mekanisme pemotongan paduan titanium. Para peneliti telah mempelajari prediksi simulasi keausan pahat dalam pemesinan paduan titanium, dan membuat model simulasi dengan mempertimbangkan secara komprehensif beberapa faktor keausan pahat, sehingga prediksi simulasi keausan pahat dapat diwujudkan sampai batas tertentu. Dengan terus berkembangnya teori komputasi numerik dan perangkat lunak, simulasi dan prediksi proses pemotongan tentunya akan memainkan peran penting dalam penelitian teori dan teknologi pemrosesan pemotongan.
