Wie werden große Titanteile perfekt CNC-bearbeitet?

Titan kann wie Edelstahl CNC-bearbeitet werden; Wie wir alle wissen, hat es wünschenswerte Materialeigenschaften und ist auch relativ einfach zu verarbeiten. In der Anfangsphase der Anwendung der Präzisionsgusstechnologie aus Titanlegierungen wurde dieses Verfahren hauptsächlich zur Herstellung mittelgroßer gewöhnlicher Präzisionsgussteile mit relativ einfachen Formen verwendet. Die meisten Gussstücke dieses Typs haben eine Größe innerhalb von 500 mm, und die meisten Formen sind stabförmig, scheibenförmig, flach, ringförmig usw. Die meisten Wanddicken liegen im Bereich von 6–10 mm, wie z wie in den menschlichen Körper implantiert. Darunter sind die Prothesen, die Schaufeln des Motors, die Streben und andere Strukturen. Da es keine komplexen Prozessstrukturen wie tiefe Rillen, Nuten und Rippen gibt, ist die strukturelle Spannung während des Gießens relativ gering, die Zufuhr ist relativ ausreichend und der Umformprozess dieser Art von Guss ist relativ einfach, so dass die Umformqualität kann immer in einem höherwertigen Zustand gehalten werden. Während für die CNC-Bearbeitung von Titan in großen Größen eine perfekte Bearbeitung nicht so einfach ist, zeigt Ihnen dieser Artikel die detaillierten Methoden zur Herstellung perfekter großer Titangussteile.

Bevor Sie die Methoden der Präzisions-CNC-Bearbeitung von Titan kennen Lassen Sie uns zunächst die Arten von großen Größen kennen. Als Titan aufgrund seiner guten Eigenschaften immer beliebter wurde, fingen die Menschen an, es in größere, dünnwandige, komplexe Gussteile einzubauen. Es gibt zwei Arten davon.

Mittelgroße Titanteile

Dieses Gussteil ist eine Gussart, die kontinuierlich weiterentwickelt wurde, um den praktischen Anwendungsanforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie gerecht zu werden. Mit der sukzessiven Entwicklung des Luft- und Raumfahrtbereichs ist die Anwendung dieser Art der Gussumformtechnologie zum zentralen Forschungsgegenstand verschiedener großer Forschungseinrichtungen geworden. Die meisten großformatigen dünnwandigen komplexen Gussteile werden streng auf eine Größe von 500–1000 mm mit einer Wandstärke von 1–3 mm kontrolliert, und ihre Struktur ist relativ komplex, was ihre Formung sehr schwierig macht.

Große Titanteile

Solche Gussteile sind in Qualität und Leistung nicht mit anderen Gussteilen zu vergleichen. Die Größe dieser Gussart liegt meist über 1500 mm, die minimale Wandstärke bei etwa 1 mm und die Masse meist bei etwa 50-1000 kg. Diese Art des Gießens wird häufig verwendet, um die Struktur zu ersetzen, die durch viele Befestigungselemente und Teilebaugruppen gebildet wird, wodurch die Stabilität und Genauigkeit der Gussstruktur umfassend verbessert und die Kosten erheblich gesenkt und die Produktion beschleunigt werden.

Was ist die herkömmliche Methode zur Bearbeitung von großem Titan?

Prozesse zur Bearbeitung von Titanlegierungen umfassen konventionelle spanabhebende Bearbeitungen (Drehen, Planfräsen, Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC), Fräsen, Bohren), formgebende Bearbeitungen (Kalt- und Warmumformung, Hydroforming, Schmieden) und alternative Bearbeitungen (Laserschneiden, Wasser -Strahlschneiden, direktes Metall-Lasersintern). Die maschinelle Bearbeitung von Titanlegierungen gilt aufgrund ihrer relativ hohen Zugfestigkeit, geringen Streckgrenze, ihres um 50 % niedrigeren Elastizitätsmoduls (104 GPa) und ihrer etwa 80 % geringeren Wärmeleitfähigkeit als die von Stahl als schwierig. Der niedrigere Elastizitätsmodul kann eine stärkere „Rückfederung“ und Durchbiegung des Werkstücks bewirken. Daher sind steifere Aufbauten und größere Freiräume für Werkzeuge erforderlich.

Warum ist es schwierig, großes Titan zu bearbeiten?

Der erste Aspekt sind die Eigenschaften von Präzisionsgussteilen aus Titanlegierung in großem Maßstab in Bezug auf die Teilestruktur. Großmaßstäbliche Präzisionsgussteile aus Titanlegierungen sind im Allgemeinen integrale rahmenartige Teile. Die lichte Höhe in Z-Richtung liegt normalerweise über 650 mm, und der Bereich, der innerhalb der Komponente effektiv unterstützt werden kann, ist klein. Die lokale Steifigkeit des Teils ist relativ schlecht; die Oberfläche des Gussstücks weist relativ viele dünnwandige Strukturen auf, der größte Teil der Rippendicke beträgt 2–3 mm und die maschinelle Bearbeitbarkeit ist relativ schlecht; Präzisionsgussteile aus Titanlegierungen haben im Allgemeinen vier Durchmesserstufen. Die Fokuslöcher und tiefen Rillenansätze sind sehr schwer CNC-bearbeitbar, und die Anforderungen an die Konstruktionsgenauigkeit wie Rillenbreite, Koaxialität und Apertur sind ebenfalls sehr hoch.

Der zweite Aspekt sind die Eigenschaften des Gussrohlings. Obwohl die Rohlinggröße des Titanlegierungs-Präzisionsgusses zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen festgelegt wurde, ist es schwierig, den Genauigkeitsfehler während des Schmiedeprozesses des Titanlegierungsgusses zu kontrollieren, so dass er im nachfolgenden CNC-Bearbeitungsprozess leicht auftaucht. Die folgenden zwei Probleme:Einerseits ist es schwierig, eine effektive Abstimmung zwischen der unbearbeiteten Oberfläche und der bearbeiteten Oberfläche zu erreichen, und es ist leicht, Bearbeitungsschritte im Bearbeitungsprozess zu verursachen, was die tatsächliche Arbeitsbelastung des Monteurs stark erhöht Schleifarbeiten; andererseits erhöht es die Gießverarbeitung. Das Problem der ungleichmäßigen Aufmaße führt zu ernsthaften Gussteilverformungen während CNC-Bearbeitungsvorgängen.

Der dritte Aspekt ist die Analyse der Verformungseigenschaften der Teile. Wenn die Spannungsverteilung der großflächigen Titanlegierungsgussteile nicht gleichmäßig ist, führt dies leicht zu ernsthaften Verformungsproblemen der Titanlegierungsgussteile. Da die meisten großen Präzisionsgussteile aus Titanlegierung halbgeschlossene Rahmenstrukturen sind und es wenige starke innere Stützen gibt, zeigt das hintere Ende der Präzisionsgussteile auch eine offene Struktur, die Steifigkeit der Teilstruktur ist schlecht, und das gibt es keine Verstärkung für die Prozessrippen. Daher treten während der Bearbeitung leicht Verformungsprobleme auf, wie z. B. Spannung am offenen Ende, Höhenrichtungsverschiebung und Profilbiegung. Zu den Hauptverformungsfaktoren gehören ein übermäßiges Entfernen lokaler Materialien und eine unzureichende Freisetzung von Eigenspannungen; nach dem Rohling ist die Gefügeverteilung von Präzisionsgussteilen nicht gleichmäßig genug, was zu dem Problem der unausgeglichenen thermischen Spannungsfreisetzung führt.

Trotz dieser Rückschläge gibt es Techniken, die die Bearbeitung von Titan einfacher machen.

Was ist die perfekte Methode zur Bearbeitung von Titan?

Auf der Grundlage der strukturellen Eigenschaften großer Gussteile aus Titanlegierung und der tatsächlichen Verarbeitungsschwierigkeiten wird ein spezifischer Plan für die Verarbeitungstechnologie mit numerischer Steuerung formuliert, einschließlich Klemmung, Schnellpositionierung, Verformungskontrolle und Kontrolle der Maßgenauigkeit.

Detaillierte Einführung in die Titanbearbeitung

Das erste ist das Anwendungsschema der Spanntechnik. Da der obere Teil der Struktur von großen Titanlegierungsgussstücken meistens in einem freien Zustand ist, haben die Öffnungen an beiden Enden des Gussstücks und die großen Löcher in der Mitte eine relativ schwache Steifigkeit. Üblicherweise treten während der Bearbeitung Vibrationsprobleme auf, die sich negativ auf die Qualität der CNC-Bearbeitung auswirken. Angesichts dieses Problems können Sie drei zusätzliche Sätze einstellbarer Stützwerkzeuge auf der CNC-Bearbeitungsplattform hinzufügen, um die tatsächliche Steifigkeit des CNC-Bearbeitungsteils des Präzisionsgussteils aus Titanlegierung effektiv zu verbessern und die Oberflächenqualität und Leistung des Präzisionsgussteils sicherzustellen während der CNC-Bearbeitung. Basis.

Die zweite ist die schnelle Positionierungsmethode. Die schnelle Positionierungsarbeit besteht darin, eine feste Positionierungsstiftvorrichtung auf dem Werkzeugteil der Verarbeitungsplattform anzubringen und eine Positionslochstruktur an der entsprechenden Position des technischen Chefs der Gussverarbeitung festzulegen, um sicherzustellen, dass das Loch- und Wellenspiel wiedergegeben werden kann. um eine schnelle und genaue Positionierung während des CNC-Bearbeitungsprozesses zu erreichen. . Gleichzeitig muss der Positionierungsstift am Ursprungsende des Werkzeugs zylindrisch und der distale Positionierungsstift sechseckig gestaltet sein, um zusätzlichen Spielraum für die maschinelle Verformung des Gussstücks zu lassen die Grundlage für eine bessere Fixierung des Feingusses. Legen Sie den Grundstein für spätere Spannvorgänge.

Die dritte ist die Verformungssteuerungsverarbeitung. Die Optimierung von Schneidwerkzeugen und zugehörigen Parametern steht an erster Stelle. Beim Trennen von Präzisionsgussteilen ist die Schnittkraft einer der Faktoren, die den größten Einfluss auf die Qualität von Präzisionsgussteilen haben. Die Schneidkraft bestimmt weitgehend die Schneidwärme und die Verarbeitungsverformung von Gussteilen aus Titanlegierungen und beeinflusst sogar die tatsächliche Effizienz des Schneidens. Daher wird beim Schneidvorgang normalerweise ein scharfes Werkzeug mit einer scharfen Kante oder einem relativ großen Spanwinkel ausgewählt, und ein Schichtbearbeitungsverfahren mit geringer Schnitttiefe wird verwendet, um das Verformungsproblem von Präzisionsgussteilen aus Titanlegierung während der CNC zu verringern Bearbeitungsprozess. Wahrscheinlichkeit. Die zweite ist die Realisierung einer stressfreien Rasur. Unter dem Einfluss verschiedener Verarbeitungsbelastungen weisen Präzisionsgussteile aus Titanlegierungen bestimmte Verformungsprobleme auf. In diesem Fall ist es notwendig, spannungsfreies Klemmen und spannungsfreies Rasieren und andere Methoden zu verwenden. Reduzieren Sie die Verformung von Gussteilen. Wenn sich der große Präzisionsguss aus Titanlegierung in einem freien Zustand befindet, wird die Unterseite des Positionierungsvorsprungs durch Komponenten wie Kupferdichtungen gepolstert, um sicherzustellen, dass die Teile während des Pressvorgangs spannungsfrei geklemmt werden und der Positionierungsvorsprung nicht verformt wird , um den Bearbeitungsprozess zu eliminieren. Dabei treten Klemmspannungs- und Gussverformungsprobleme auf.

Das vierte ist das Kontrollschema der Maßhaltigkeit. Bevor die CNC-Bearbeitungsarbeit beginnt, ist es erforderlich, die bearbeitete Oberfläche und die nicht bearbeitete Oberfläche umfassend zu messen, um die Inspektion der nachfolgenden Verformung und der Bearbeitungszugabe zu erleichtern und die Bearbeitungszugabe des CNC-Programms durch die Inspektionsergebnisse zu bestimmen. Im eigentlichen CNC-Bearbeitungsprozess wird aufgrund des offensichtlichen Problems des Messernachgebens in der dünnwandigen Struktur von großformatigen Präzisionsgussteilen aus Titanlegierung die CNC-Bearbeitungsgenauigkeit von Präzisionsgussteilen leicht beeinträchtigt, was schließlich zu lokalen Unebenheiten und Größen führt Präzisionsguss. Unterschiede usw.

Merkmale von CNC-Titanteilen

• Hohe Festigkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
• Dehnbarkeit
• Gute Bearbeitbarkeit
• Oberflächenbehandlungsoptionen
• Recycelbar

Aus diesen Gründen wird Titan regelmäßig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizin verwendet.

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