Raziskave visoko učinkovitega obdelovalnega procesa integralnega tekača iz titanove zlitine

Kot tipičen kompleksen del v predelovalni industriji se celoten tekač pogosto uporablja na visokotehnoloških področjih, kot so letalstvo, vesoljska industrija, sodobni turbostroji, kompresorji, turbostroji in pogonske naprave za izstrelitev raket. Z napredkom znanosti o materialih in tehnologije strojne obdelave je integrirani rotor iz titanove zlitine postopoma postal glavni material zaradi svojih odličnih mehanskih lastnosti. Vendar pa težka obdelovalnost titanove zlitine in njena zapletena struktura rezila prinašata številne izzive v proces obdelave. Namen tega prispevka je razpravljati o učinkovitem procesu obdelave monolitnega rotorja iz titanove zlitine, da bi izboljšali učinkovitost obdelave, kakovost obdelave in zmanjšali proizvodne stroške.
Težave pri obdelavi vgrajenega rotorja iz titanove zlitine
Glavne težave pri predelavi rotorja iz titanove zlitine vključujejo naslednje vidike:
Lastnosti materiala: rezanje titanove zlitine (kot je TC4) je slabo, majhen modul elastičnosti, visoka trdota, postopek rezanja je nagnjen k deformacijam, zatikanje noža, pustite nož in drugi pojavi, ki vplivajo na kakovost površine in geometrijsko natančnost.
Kompleksna površina: oblika lopatice rotorja je zapletena, večinoma površine proste oblike, spremembe ukrivljenosti, pogoste spremembe rezalne sile med postopkom obdelave in smer je negotova, enostavno ustvarjanje vibracij, ki vplivajo na kakovost površine.
Nezadostna togost rezila: dolga in tanka rezila imajo slabo togost v procesu obdelave in so nagnjena k elastičnim deformacijam med postopkom končne obdelave, zaradi česar je težko zagotoviti natančnost obdelave.
Visoki stroški obdelave: visoko zmogljiva štiri- in petosna povezava CNC obdelovalnih strojev je draga, dolg obdelovalni cikel, nizka učinkovitost, povečujejo proizvodne stroške.

Raziskave visokoučinkovitega obdelovalnega procesa
1. Izbira orodja in načrtovanje poti
Izbira orodja: za težko obdelavo titanove zlitine se za grobo obdelavo uporablja rezkalo s hitrim podajanjem SKG, posebej razvito za titanove zlitine, rezkalo SKG ima majhen odklonski kot in ploščico tipa S z nizkim uporom, rezalna sila je predvsem v aksialni smeri , zunanja periferija orodja pa se izogiba votli strukturi, kar je primerno za tankostensko strukturo rotorja in značilnosti obdelave posebne oblike ter lahko izboljša učinkovitost grobega obdelave in zmanjša stroške uporabe orodja.
Načrtovanje poti: Na stopnji grobega žlebljenja je uporabljena metoda žlebljenja od zgoraj navzdol plast za plastjo vzdolž smeri vodila, da se doseže količina zadrževanja na rezilu z nadzorovanjem obdelovalne površine vsake plasti med vodiloma, da se zagotovi togost. rezila. V končni fazi se točkovno rezkanje uporablja za razumno določitev dodatka za končno obdelavo rezila, izbiro ustreznih parametrov orodja za končno obdelavo, zmanjšanje rezalne sile in zagotavljanje stabilnosti in natančnosti obdelave.
2. Optimizacija parametrov rezkanja
Ortogonalna eksperimentalna metoda: uporabite ortogonalno eksperimentalno metodo za preučevanje značilnosti večosnega rezkanja titanove zlitine in analizirajte učinke rezkalne hitrosti, podajanja na zob, širine rezkanja, globine rezkanja in kota naklona orodja na rezkalno silo in hrapavost površine. Vzpostavljen je model regresijske napovedi petfaktorske rezkalne sile in površinske hrapavosti rezkanja titanove zlitine TC4 s krogličnim rezalnikom iz karbidne trdine na osnovi emulzije kot rezkalne tekočine in preverjena njegova racionalnost.
Simulacija in eksperimentalna validacija: Izračun vektorja osi orodja in vizualizacija poti orodja sta zaključena z uporabo MATLAB z MAX-PAC in simulacijo spoja UG. Izvedljivost in superiornost optimizirane trajektorije poti orodja sta preverjeni s simulacijo in dejanskim preskusom obdelave.
3. Multi-ciljeva optimizacija
Optimizacija grobega obdelave: s ciljem odpraviti problem visokih stroškov in nizke učinkovitosti celotnega grobega rotorja iz titanove zlitine, vzpostaviti matematični model optimizacije z več cilji z najmanjšo porabo orodja in najvišjo učinkovitostjo rezkanja kot funkcijo cilja ter rešiti optimizacijo z več cilji problem meje Pareto optimalne rešitve z izboljšanim orodjem algoritma.
Optimizacija končne obdelave: za zahteve visoke kakovosti površine in visoke učinkovitosti končne obdelave rotorja iz titanove zlitine vzpostavite matematični model optimizacije z več cilji z optimalno kakovostjo površine in najvišjo učinkovitostjo rezkanja kot ciljno funkcijo ter izboljšajte kakovost in učinkovitost obdelave z optimizacijo algoritem.
Z raziskavo o učinkovitem obdelovalnem procesu integralnega tekača iz titanove zlitine ta članek predlaga celovito rešitev od izbire orodja in načrtovanja poti, optimizacije parametrov rezkanja do optimizacije z več cilji. Ti ukrepi učinkovito izboljšajo učinkovitost obdelave in kakovost obdelave vgrajenega tekača iz titanove zlitine ter zmanjšajo stroške izdelave. Rezultati raziskave imajo visoko inženirsko uporabno vrednost in zagotavljajo tehnično podporo za strojno obdelavo težko obdelljivih materialnih delov s kompleksno strukturo. Z nenehnim napredkom tehnologije bo učinkovit postopek obdelave vgrajenega rotorja iz titanove zlitine v prihodnosti še izboljšan in optimiziran.