Έρευνα για τη διαδικασία κατεργασίας υψηλής απόδοσης ενσωματωμένης πτερωτής από κράμα τιτανίου

Ως τυπικό πολύπλοκο εξάρτημα στη μεταποιητική βιομηχανία, η συνολική πτερωτή χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς υψηλής τεχνολογίας όπως η αεροπορία, η αεροδιαστημική, η σύγχρονη στροβιλομηχανή, ο συμπιεστής, η στροβιλομηχανή και η συσκευή πρόωσης εκτόξευσης πυραύλων. Με την πρόοδο της επιστήμης των υλικών και της τεχνολογίας μηχανικής κατεργασίας, η ενσωματωμένη πτερωτή από κράμα τιτανίου έχει γίνει σταδιακά το κύριο υλικό λόγω των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων του. Ωστόσο, η δύσκολη μηχανική ικανότητα του κράματος τιτανίου και η πολύπλοκη δομή της λεπίδας του φέρνουν πολλές προκλήσεις στη διαδικασία κατεργασίας. Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να συζητήσει την αποτελεσματική διαδικασία μηχανικής κατεργασίας της μονολιθικής πτερωτής από κράμα τιτανίου προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση μηχανικής κατεργασίας, η ποιότητα της μηχανικής κατεργασίας και να μειωθεί το κόστος κατασκευής.
Δυσκολίες στην κατεργασία της ενσωματωμένης πτερωτής από κράμα τιτανίου
Οι κύριες δυσκολίες που αντιμετωπίζει η επεξεργασία της πτερωτής από κράμα τιτανίου περιλαμβάνουν τις ακόλουθες πτυχές:
Ιδιότητες υλικού: κράμα τιτανίου (όπως TC4) η απόδοση κοπής είναι κακή, μικρός συντελεστής ελαστικότητας, υψηλή σκληρότητα, η διαδικασία κοπής είναι επιρρεπής σε παραμόρφωση, κόλληση μαχαιριού, αφήστε το μαχαίρι και άλλα φαινόμενα, επηρεάζοντας την ποιότητα της επιφάνειας και τη γεωμετρική ακρίβεια.
Πολύπλοκη επιφάνεια: Το σχήμα της λεπίδας της πτερωτής είναι πολύπλοκο, κυρίως επιφάνειες ελεύθερης μορφής, αλλαγές καμπυλότητας, συχνές αλλαγές στη δύναμη κοπής κατά τη διάρκεια της μηχανικής κατεργασίας και η κατεύθυνση είναι αβέβαιη, εύκολη στην παραγωγή κραδασμών, επηρεάζοντας την ποιότητα της επιφάνειας.
Ανεπαρκής ακαμψία λεπίδας: οι μακριές και λεπτές λεπίδες έχουν χαμηλή ακαμψία στη διαδικασία κατεργασίας και είναι επιρρεπείς σε ελαστική παραμόρφωση κατά τη διαδικασία φινιρίσματος, γεγονός που καθιστά δύσκολη την εγγύηση της ακρίβειας μηχανικής κατεργασίας.
Υψηλό κόστος επεξεργασίας: η σύνδεση τεσσάρων και πέντε αξόνων υψηλής απόδοσης των εργαλειομηχανών CNC είναι ακριβή, μακρύς κύκλος μηχανικής κατεργασίας, χαμηλή απόδοση, αυξάνοντας το κόστος κατασκευής.

Έρευνα διαδικασίας μηχανικής κατεργασίας υψηλής απόδοσης
1. Επιλογή εργαλείου και σχεδιασμός διαδρομής
Επιλογή εργαλείων: για τη δύσκολη μηχανική κατεργασία του κράματος τιτανίου, ο φρέζας γρήγορης τροφοδοσίας SKG ειδικά σχεδιασμένος για κράμα τιτανίου χρησιμοποιείται για τραχύτητα, ο φρέζας SKG υιοθετεί μικρή γωνία εκτροπής και ένθετο τύπου S χαμηλής αντίστασης, η δύναμη κοπής είναι κυρίως στην αξονική κατεύθυνση και η εξωτερική περιφέρεια του εργαλείου υιοθετεί την αποφυγή της κοίλης δομής, η οποία είναι κατάλληλη για τη δομή λεπτού τοιχώματος της πτερωτής και τα χαρακτηριστικά της ειδικής επεξεργασίας σχήματος, και μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της τραχύτητας και να μειώσει το κόστος χρήσης του εργαλείου.
Σχεδιασμός διαδρομής: Στο στάδιο της ακατέργαστης αυλάκωσης, υιοθετείται μια μέθοδος αυλάκωσης από πάνω προς τα κάτω, στρώμα προς στρώμα κατά μήκος της κατεύθυνσης του δρομέα για να συνειδητοποιηθεί η ποσότητα συγκράτησης στη λεπίδα ελέγχοντας την περιοχή κατεργασίας κάθε στρώματος μεταξύ των δρομέων για να διασφαλιστεί η ακαμψία της λεπίδας. Στο στάδιο του φινιρίσματος, το φρεζάρισμα σημείου χρησιμοποιείται για τον εύλογο προσδιορισμό του περιθωρίου φινιρίσματος της λεπίδας, την επιλογή των κατάλληλων παραμέτρων του εργαλείου φινιρίσματος, τη μείωση της δύναμης κοπής και τη διασφάλιση της σταθερότητας και της ακρίβειας επεξεργασίας.
2. Βελτιστοποίηση παραμέτρων φρεζαρίσματος
Ορθογώνια πειραματική μέθοδος: χρησιμοποιήστε την ορθογώνια πειραματική μέθοδο για να μελετήσετε τα χαρακτηριστικά της άλεσης πολλαπλών αξόνων κράματος τιτανίου και να αναλύσετε τα αποτελέσματα της ταχύτητας άλεσης, της τροφοδοσίας ανά δόντι, του πλάτους άλεσης, του βάθους άλεσης και της γωνίας κλίσης του εργαλείου στη δύναμη άλεσης και την τραχύτητα της επιφάνειας. Καθιερώνεται το μοντέλο πρόβλεψης παλινδρόμησης της δύναμης άλεσης πέντε παραγόντων και της τραχύτητας επιφάνειας της άλεσης κράματος τιτανίου TC4 με σφαιρικό κόφτη καρβιδίου με βάση το γαλάκτωμα ως υγρό άλεσης και επαληθεύεται η ορθολογικότητά του.
Προσομοίωση και πειραματική επικύρωση: Ο υπολογισμός του διανύσματος άξονα εργαλείου και η οπτικοποίηση της διαδρομής εργαλείων ολοκληρώνονται με τη χρήση MATLAB με προσομοίωση άρθρωσης MAX-PAC και UG. Η σκοπιμότητα και η ανωτερότητα της βελτιστοποιημένης τροχιάς διαδρομής εργαλείων επαληθεύονται μέσω της προσομοίωσης και της πραγματικής δοκιμής μηχανικής κατεργασίας.
3. Βελτιστοποίηση πολλαπλών στόχων
Βελτιστοποίηση χονδροποίησης: Στοχεύοντας στο πρόβλημα του υψηλού κόστους και της χαμηλής απόδοσης της συνολικής τραχύτητας από κράμα τιτανίου, δημιουργήστε ένα μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης πολλαπλών στόχων με την ελάχιστη κατανάλωση εργαλείου και την υψηλότερη απόδοση φρεζαρίσματος ως συνάρτηση στόχου και λύστε τη βελτιστοποίηση πολλαπλών στόχων πρόβλημα του ορίου βέλτιστης λύσης Pareto με τη βελτιωμένη εργαλειοθήκη αλγορίθμων.
Βελτιστοποίηση φινιρίσματος: για τις απαιτήσεις υψηλής ποιότητας επιφάνειας και υψηλής απόδοσης φινιρίσματος φτερωτής από κράμα τιτανίου, δημιουργήστε ένα μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης πολλαπλών στόχων με τη βέλτιστη ποιότητα επιφάνειας και την υψηλότερη απόδοση φρεζαρίσματος ως στόχο, και βελτιώστε την ποιότητα και την απόδοση μηχανικής κατεργασίας μέσω της βελτιστοποίησης αλγόριθμος.
Μέσω της έρευνας σχετικά με την αποτελεσματική διαδικασία κατεργασίας της ενσωματωμένης πτερωτής από κράμα τιτανίου, αυτή η εργασία προτείνει μια ολοκληρωμένη λύση από την επιλογή εργαλείων και τον σχεδιασμό διαδρομής, τη βελτιστοποίηση παραμέτρων φρεζαρίσματος έως τη βελτιστοποίηση πολλαπλών στόχων. Αυτά τα μέτρα βελτιώνουν αποτελεσματικά την απόδοση μηχανικής κατεργασίας και την ποιότητα κατεργασίας της ενσωματωμένης πτερωτής από κράμα τιτανίου και μειώνουν το κόστος κατασκευής. Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν υψηλή αξία εφαρμοσμένης μηχανικής και παρέχουν τεχνική υποστήριξη για την κατεργασία δύσκολα στη μηχανή εξαρτημάτων υλικού με πολύπλοκες δομές. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, η αποτελεσματική διαδικασία κατεργασίας της ενσωματωμένης πτερωτής από κράμα τιτανίου θα βελτιωθεί περαιτέρω και θα βελτιστοποιηθεί στο μέλλον.