La tecnología de corte de materiales de aleación de titanio Ti-6AL-7Nb es el enfoque de la industria en tecnologías clave y encarna plenamente la connotación de "la ciencia y la tecnología son la primera fuerza productiva". Este artículo resume las características de corte de la aleación de titanio, los materiales de la herramienta de corte, la estructura de la herramienta, la adquisición de parámetros de corte eficientes de la aleación de titanio y las contramedidas del proceso tomadas para mejorar la durabilidad de la herramienta y la eficiencia del procesamiento mediante la práctica de corte de todo el disco de cuchilla y el cargador del compresor. de materiales de aleación de titanio, esperando desempeñar un papel en algunas referencias.
Para mejorar la confiabilidad y el empuje del motor, el motor avanzado de alto rendimiento adopta una gran cantidad de materiales nuevos, y su estructura es cada vez más compleja, y los requisitos de precisión de mecanizado son cada vez mayores, lo que plantea mayores requisitos para el proceso de fabricación. En la nueva generación de mejora del rendimiento de los motores aeronáuticos, la tasa de contribución de la tecnología de fabricación y los materiales es del 50% al 70%; en la reducción del peso del motor, la tecnología de fabricación y la tasa de contribución de materiales del 70% ~ 80%, lo que también demuestra plenamente que los materiales y la tecnología avanzados son el motor aeronáutico para lograr la clave para la reducción de peso, la eficiencia y la mejora del rendimiento.
Los materiales de aleación de titanio se han utilizado cada vez más en el campo de la aviación debido a sus excelentes propiedades, como alta resistencia específica, baja densidad, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y buena soldabilidad. Basándose en las ventajas anteriores, el material de aleación de titanio se ha convertido en el material preferido para algunas piezas.
Características de corte de materiales de aleación de titanio:
Algunas de las propiedades físicas y mecánicas de las aleaciones de titanio plantean una mayor dificultad de corte y procesamiento. El coeficiente de deformación del corte de aleación de titanio es pequeño, lo que hace que la distancia de fricción de deslizamiento de la viruta en la cara frontal aumente, acelerando el desgaste de la herramienta. La conductividad térmica de la aleación de titanio es pequeña, el calor generado durante el corte no es fácil de transmitir y se concentra en un área pequeña cerca del filo. El módulo de elasticidad de la aleación de titanio es pequeño, el procesamiento con fuerza radial es fácil de producir deformación por flexión, lo que provoca vibración, aumenta el desgaste de la herramienta y afecta la precisión de las piezas. Debido a la fuerte afinidad química de la aleación de titanio con el material de la herramienta, la temperatura de corte es alta y la fuerza de corte por unidad de área es grande en estas condiciones, la herramienta es propensa al desgaste por unión.
Selección razonable de materiales de herramientas:
El material de la herramienta es uno de los factores importantes que afectan el proceso de corte, por lo que la elección racional del material de la herramienta es una forma eficaz de resolver el problema del corte de materiales difíciles de mecanizar. Herramienta de corte de material de aleación de titanio con herramientas de carburo, herramientas recubiertas, herramientas de nitruro de boro cúbico (CBN), herramientas de diamante y herramientas de acero de alta velocidad y alto rendimiento, etc. Los diferentes materiales del cuchillo tienen una adaptación específica al rango de procesamiento, su vida útil también tiene diferencias. Las características del material procesado son a menudo la base básica para seleccionar el material de la herramienta, mientras que el rendimiento de corte del material de la herramienta y el material de la pieza de trabajo deben coincidir razonablemente. El comportamiento del material de la herramienta sobre la calidad de la superficie de mecanizado, la eficiencia del mecanizado y la vida útil de la herramienta tiene un impacto importante. Cuando la estructura de la pieza mecanizada es especial, tiene una rigidez débil y el proceso no puede mejorar su rigidez, se producirá una vibración de corte. En este momento, la selección de herramientas debe considerar que el material de la herramienta tiene un cierto grado de tenacidad, para evitar el fenómeno de astillado de la herramienta, lo que resulta en una chatarra demasiado rápida.
Optimización de la estructura de la herramienta:
El rendimiento de corte de la herramienta no sólo depende del material de la herramienta, sino que también se relaciona con la estructura y geometría de la herramienta. Al cortar materiales difíciles de mecanizar, la geometría adecuada de la herramienta ayuda a aprovechar al máximo el rendimiento de corte de la herramienta y a mejorar la eficiencia del corte. Los principales parámetros geométricos de la herramienta son el ángulo frontal, el ángulo posterior, el ángulo principal de desviación, el ángulo de desviación, el ángulo de inclinación y el radio de la punta de la esquina redondeada, etc. Cuanto mayor sea el ángulo frontal de la herramienta, más afilada será la herramienta y menor será la fuerza de corte, adecuada para el acabado. La aleación de titanio ha sido mecanizada con rebote del material de la superficie, el uso de un ángulo posterior grande puede reducir la pieza de trabajo en la parte posterior de la superficie causada por fenómenos de fricción y unión, y reducir el desgaste de la parte posterior de la superficie. En el desbaste, para aumentar la resistencia de la herramienta, conviene utilizar un ángulo trasero pequeño. Corte de aleación de titanio con alta temperatura de corte y gran tendencia a la deformación elástica, bajo la condición de que se permita la rigidez del sistema de proceso, el ángulo de desviación principal debe reducirse tanto como sea posible para aumentar el área de disipación de calor de la pieza de corte y Reducir la carga por unidad de longitud del filo. Reducir el ángulo de desviación secundaria puede fortalecer la punta de la herramienta, lo que favorece la disipación del calor y reduce el valor de rugosidad de la superficie de mecanizado. En el espacio en blanco tiene una piel dura y la organización de la superficie no es un estado uniforme, el borde de corte de giro áspero es fácil de colapsar, para aumentar la resistencia y el filo del borde de corte, debe aumentar la velocidad de deslizamiento del corte, elija el ángulo de inclinación del borde apropiado .
Los estudiosos nacionales a través de la investigación de simulación numérica del procesamiento de fresado de alta velocidad, simplifican el proceso de fresado de alta velocidad y establecen el modelo de geometría de corte en bisel y el modelo de elementos finitos. Estos modelos predicen la fuerza de corte bajo diferentes combinaciones de parámetros de geometría de herramienta en el proceso de corte de alta velocidad, proporcionando una base para la selección de herramientas en el fresado CNC de alta velocidad. En los últimos años, en el procesamiento de piezas estructurales complejas con cavidades profundas, la geometría general del portaherramientas también ha atraído la atención de ingenieros y técnicos. Por ejemplo, en el fresado fino del cubo y el perfil de la hoja del disco de hoja integral, es necesario utilizar un cortador de bolas de mango recto de carburo integral. Cuando el paso entre las dos palas es demasiado estrecho o la raíz de la pala y la transferencia del cubo R es pequeña, el diámetro de la herramienta disminuye. Para mejorar la rigidez de la herramienta y mejorar la eficiencia del mecanizado, a menudo se utiliza una herramienta de bola de mango cónico. Especialmente en el uso de condiciones de herramienta de relación de aspecto grande y cortador de bolas de mango recto en comparación con el cortador de bolas de mango cónico, de modo que la rigidez del sistema de herramientas para mejorar la herramienta puede hacer que la herramienta aumente la cantidad de avance por diente, el procesamiento es No es fácil de romper, el efecto es mucho mejor que el cortador de bolas de vástago recto.
Contramedidas de proceso para mejorar la durabilidad de la herramienta y la eficiencia del mecanizado:
Al cortar aleaciones de titanio, la temperatura de corte es alta en el área cercana al filo, principalmente debido al efecto térmico de alta temperatura que exacerba el desgaste de la herramienta. Para las herramientas de carburo cementado, el desgaste es principalmente desgaste adhesivo causado por la temperatura de unión. En el caso de que el diámetro de la herramienta lo permita, puede intentar usarla con la función de enfriamiento interno de la herramienta; este ángulo de refrigerante por pulverización de la herramienta, concentrado solo en la punta de la región, puede reducir efectivamente la temperatura del área de corte y extender la vida útil de la herramienta. , mejora la durabilidad de la herramienta. Por lo general, el diámetro de la herramienta de enfriamiento interno es mayor; para radios de curvatura pequeños de la superficie o área, puede usar de manera preventiva una herramienta de gran diámetro con enfriamiento interno para desbaste para mejorar la eficiencia del mecanizado. El fresado es un proceso de corte discontinuo, herramientas de mecanizado para soportar cargas de impacto intermitentes, que se encuentran en el fresado, la rigidez del sistema del equipo de proceso es pobre, en la fuerza de corte, la fuerza de sujeción, la vibración de corte y otros factores, el desgaste de la herramienta aumentó, la durabilidad disminuyó significativamente. . La misma prueba de corte, según el grado de desgaste de la herramienta y el tiempo de procesamiento para determinar, pero generalmente deja un cierto margen. En el mecanizado convencional, los operadores de máquinas herramienta pueden basarse en los cambios de vibración de la máquina, el ruido de corte aumenta repentinamente y la tabla de visualización de potencia del husillo para determinar la situación de desgaste de la herramienta. Si la aplicación de la tecnología de monitoreo automático de rotura de herramientas en el mecanizado puede analizar y monitorear de manera dinámica y precisa en cualquier momento el estado de desgaste de la herramienta, la vida útil de la herramienta se puede extender de manera segura y moderada.
Adquisición de parámetros de corte eficientes de aleación de titanio:
Las empresas han satisfecho la demanda de optimización y verificación de las trayectorias de las herramientas en la fabricación de productos actuales, pero aún no han resuelto completamente el problema de los métodos de adquisición de parámetros de corte optimizados. En los últimos años, las empresas están investigando activamente tecnologías de corte de alta eficiencia para aleaciones de titanio. Se informa que la velocidad de corte del disco de hoja integral de aleación de titanio grande en los países occidentales puede alcanzar 300 mm/min o más. Las empresas de fabricación de motores aeronáuticos tienen máquinas herramienta importadas avanzadas y las empresas extranjeras son comparables. Una parte considerable de las herramientas de corte utilizadas también son herramientas importadas. Se puede decir que el hardware tiene la misma resistencia, pero la brecha entre la eficiencia del procesamiento. Y los países extranjeros no son pequeños, especialmente las aleaciones de titanio y otros materiales difíciles de mecanizar, es urgente mejorar la eficiencia del mecanizado, analizó la existencia de algunas de las siguientes razones:
(1) la prueba de corte básica específica es insuficiente, es difícil obtener parámetros de velocidad de corte más altos para respaldar la toma de decisiones del proceso.
(2) Las empresas tienen acceso limitado a los canales de parámetros de corte, generalmente a partir de los datos recomendados por el manual del proveedor de herramientas. Aunque este parámetro proviene de datos de prueba de corte más sistemáticos del proveedor extranjero, pero las condiciones de prueba y el entorno y las partes de procesamiento de la empresa de diferentes condiciones de trabajo, es difícil copiar completamente los datos manuales.
(3) Prueba de parámetros de corte de alta eficiencia y adquisición de un período más largo. Debido a que la máquina herramienta empresarial utiliza la producción en masa de productos como cuerpo principal, es difícil prescindir de equipos especiales para llevar a cabo pruebas especiales, las pruebas de optimización de datos de corte a menudo se sincronizan con el procesamiento de piezas reales, lo que conlleva un mayor riesgo. Especialmente en el proceso de acabado, después del corte la superficie de la pieza no tiene margen, a tener en cuenta en caso de un uso inadecuado de los parámetros de corte, lo que puede provocar roturas de cuchillas, astillas u otros problemas muy fáciles de provocar en la calidad de la superficie. Por lo tanto, la selección de datos de prueba de parámetros de corte eficientes debe mejorarse gradualmente en etapas, de manera cuidadosa y prudente, y no es posible mejorar rápidamente en un período de tiempo relativamente corto. A menudo se necesitan múltiples lotes, múltiples piezas de verificación de procesamiento e incluso duran varios años, desde la máquina de verificación hasta el prototipo, e incluso el producto en la etapa de finalización todavía está en el proceso de mejorar la eficiencia del procesamiento de la mejora lean.
(4) La promoción de la ingeniería y la aplicación de los resultados de la investigación de los institutos de investigación no son suficientes. De hecho, los institutos de investigación conceden gran importancia al mecanizado eficiente de materiales difíciles de mecanizar y han realizado una gran cantidad de pruebas y logrado algunos logros. Sin embargo, la prueba de corte no se basa completamente en el entorno de mecanizado real de las piezas del motor, incluidas las características del proceso seleccionadas de las piezas de prueba, datos tales como: el tamaño real de las piezas, la forma estructural, la rigidez de la pieza, el modo de sujeción, la extensión de la herramienta, etc. Por lo tanto, es una prueba común pero no una prueba común. Por lo tanto, es una prueba común y no una prueba de características típica, por lo que los parámetros de corte tienen limitaciones en aplicaciones prácticas. Como parte empresarial de la urgente necesidad de obtener el apoyo técnico de los institutos de investigación, la cooperación conjunta, con el fin de acelerar el ritmo de la innovación tecnológica y mejorar la capacidad de fabricación de las empresas. La mayoría de los parámetros de corte extranjeros eficientes (alta velocidad) del laboratorio de corte establecido en la empresa, de acuerdo con los resultados de las pruebas para guiar el sitio de producción, generalmente las capacidades de investigación científica del laboratorio de corte de empresas a gran escala y las universidades no son diferentes. Este sistema de investigación tiene un objetivo fuerte, resultados rápidos, fácil de promover las ventajas de una integral.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación digital, la simulación de elementos finitos del proceso de corte de metales como una nueva tecnología de proceso de fabricación, se integra gradualmente en el campo del mecanizado, es promover el futuro del proceso de corte eficiente es una de las formas de rápido desarrollo. La simulación de corte no solo puede predecir la fuerza de corte y analizar la distribución de variables de estado como la deformación, la tasa de deformación, la tensión y la temperatura durante el proceso de corte, sino que también puede predecir el desgaste de la herramienta, la tensión residual de la pieza de trabajo y optimizar aún más los parámetros de corte. La introducción del método de elementos finitos ha enriquecido los medios de investigación del mecanismo de corte de aleaciones de titanio. Los investigadores han estudiado la predicción por simulación del desgaste de herramientas en el mecanizado de aleaciones de titanio y han establecido un modelo de simulación bajo la consideración integral de múltiples factores de desgaste de herramientas, que puede realizar la predicción por simulación del desgaste de herramientas hasta cierto punto. Con el desarrollo continuo de la teoría de la computación numérica y las herramientas de software, la simulación y predicción del proceso de corte ciertamente desempeñará un papel importante en la investigación de la teoría y la tecnología del procesamiento de corte.
