大型チタン部品を完璧にCNC加工するには？

チタンはステンレス鋼のように CNC 加工が可能です。ご存知のように、望ましい材料特性を備えており、取り扱いも比較的簡単です。チタン合金の精密鋳造技術の適用の初期段階では、このプロセスは主に比較的単純な形状の中型の通常の精密鋳造品を製造するために使用されていました。このタイプの鋳造品のほとんどは 500 mm 以内のサイズであり、形状のほとんどは棒状、円盤状、平面状、環状などです。肉厚のほとんどは 6 ～ 10 mm の範囲内です。人体に埋め込まれたまま。その中には、プロテーゼ、エンジンのブレード、ストラット、およびその他の構造物があります。深い溝、溝、リブなどの複雑なプロセス構造がないため、注湯中の構造応力は比較的小さく、送りは比較的十分であり、このタイプの鋳造の成形プロセスは比較的単純であるため、成形品質は常により高品質な状態を維持します。大型チタン CNC 機械加工の場合、完璧な機械加工はそれほど単純ではありませんが、この記事では、完璧な大型チタン鋳物を作成するための詳細な方法を紹介します.

チタンの精密 CNC 加工の方法を知る前に、まずは大きいサイズの種類を知っておきましょう。チタンはその優れた特性で人気が高まるにつれて、人々はそれをより大きな薄肉の複雑な鋳物に入れ始めました. 2 種類あります。

中大型チタンパーツ

この鋳造は、航空宇宙産業の実用化のニーズを満たすために継続的に開発されてきた一種の鋳造です。航空宇宙分野の漸進的な発展に伴い、このタイプの鋳造成形技術の応用は、さまざまな大規模研究機関の主要な研究対象となっています。大規模な薄肉複合鋳造のほとんどは、サイズが 500 ～ 1000 mm、肉厚が 1 ～ 3 mm で厳密に管理されており、構造が比較的複雑であるため、成形が非常に困難です。

大型チタンパーツ

このような鋳物は、品質と性能のあらゆる面で他の鋳物と比較することはできません。このタイプの鋳造品のサイズは、ほとんどが 1500 mm 以上で、最小肉厚は約 1 mm で、質量はほとんどが約 50 ～ 1000 kg です。このタイプの鋳造は、多くの留め具や部品の組み立てによって形成される構造を置き換えるためによく使用されます。これにより、鋳造構造の安定性と精度が総合的に向上し、コストが大幅に削減され、生産がスピードアップします。

大型チタンを機械加工する従来の方法は?

チタン合金の機械加工プロセスには、従来の機械加工操作 (旋削、正面フライス加工、高速切削 (HSC)、フライス加工、ドリル加工)、成形操作 (冷間および熱間成形、ハイドロフォーミング、鍛造)、および代替機械加工操作 (レーザー切断、水処理) が含まれます。 -ジェット切断、直接金属レーザー焼結)。チタン合金の機械加工操作は、鋼よりも引張強度が比較的高く、延性収率が低く、弾性係数 (104 GPa) が 50% 低く、熱伝導率が約 80% 低いため、難しいと考えられています。弾性率が低いと、ワークピースの「スプリングバック」とたわみ効果が大きくなる可能性があります。したがって、より厳格なセットアップとツール用の大きなクリアランスが必要です。

大型チタンの機械加工が難しいのはなぜですか?

1点目は、大型チタン合金精密鋳造品の部品構造上の特徴です。 大型のチタン合金精密鋳造品は、一般的に一体型フレームタイプの部品です。 Z 方向の有効高さは通常 650mm を超えており、コンポーネント内で効果的にサポートできる領域は小さいです。パーツの局所的な剛性は比較的低いです。鋳物の表面には比較的多くの薄肉構造があり、ほとんどのリブの厚さは2〜3mmで、機械加工性は比較的悪いです。チタン合金の精密鋳造品には、一般に 4 つの直径ステップがあります。焦点穴と深い溝のラグは CNC 加工が非常に難しく、溝の幅、同軸度、開口部などの構造精度の要件も非常に高くなります。

2 つ目の側面は、鋳物のブランクの特性です。 チタン合金精密鋳造のブランクサイズは、基本的にこの段階で固定されていますが、チタン合金鋳造の鍛造プロセス中に精度誤差を制御することは困難であるため、その後のCNC機械加工プロセスに現れやすいです.次の2つの問題：一方で、非加工面と加工面の間の効果的な調整を達成することは困難であり、加工プロセスで加工ステップが発生しやすく、フィッターの実際の作業負荷を大幅に増加させます研削作業;一方で、それは鋳造処理を増加させます。不均一な許容値の問題は、CNC 機械加工操作中に鋳造品の深刻な変形につながります。

3 つ目の側面は、部品の変形特性の分析です。 大規模なチタン合金鋳物の応力分布が均一でない場合、チタン合金鋳物に深刻な変形の問題が発生しやすくなります。大型のチタン合金精密鋳造品のほとんどは半閉鎖フレーム構造であり、強力な内部支持がほとんどないため、精密鋳造品の後端も開放構造を示し、部品構造の剛性が低く、プロセスリブの補強なし。そのため、加工時に開放端張力、高さ方向の転位、プロファイルの曲がりなどの変形問題が発生しやすくなります。主な変形要因には、局所的な材料の過度の除去と内部応力の不十分な解放が含まれます。ブランク鋳造後、精密鋳造の微細構造分布は十分に均一ではなく、不均衡な熱応力解放の問題につながります.

これらの障害にもかかわらず、チタンの機械加工を容易にする技術があります。

チタンを機械加工するのに最適な方法は?

大型チタン合金鋳物の構造特性と実際の加工の難しさに基づいて、クランプ、迅速な位置決め、変形制御、および寸法精度制御を含む、特定の数値制御加工技術計画が策定されます。

チタン加工の詳細紹介

1つ目は、クランプ技術の応用スキームです。 チタン合金の大型鋳物は構造上部が自由な状態にあることが多いため、鋳物の両端の開口部や中央の大きな穴は剛性が比較的弱い。通常、加工中に振動の問題が発生しやすく、CNC 加工の品質に悪影響を及ぼします。この問題に直面した場合、CNC 加工プラットフォームに 3 セットの調整可能なサポートツールを追加して、チタン合金精密鋳造の CNC 加工部分の実際の剛性を効果的に高め、精密鋳造の表面品質と性能を確保することができます。 CNC加工中。ベース。

2 つ目は高速測位法です。 迅速な位置決め作業は、加工プラットフォームのツーリング部分に固定位置決めピン装置を設定し、鋳造加工の技術ボスの対応する位置に位置穴構造を設定して、穴とシャフトのクリアランスを確実に再現できるようにすることです。 CNC加工プロセス中に高速かつ正確な位置決めを実現するため。 .同時に、ツーリングの原点端の位置決めピンは円筒形に設計する必要があり、先端の位置決めピンは六角形に設計する必要があり、鋳物の機械加工変形に余裕を持たせる必要があります。精密鋳造をより良く固定するための基礎。後続のクランプ操作の基礎を築きます。

3 つ目は、変形制御処理です。 切削工具と関連パラメータの最適化が最初に行われます。精密鋳物を切削する場合、切削力は精密鋳物の品質に大きな影響を与える要因の1つです。切削抵抗は、チタン合金鋳物の切削熱や加工変形を大きく左右し、実際の切削効率にも影響を与えます。したがって、切削加工のプロセスでは、通常、鋭いエッジまたは比較的大きなすくい角を備えた鋭い工具が選択され、CNC中のチタン合金精密鋳造の変形問題を軽減するために、小さな切り込み深さの層状加工方法が使用されます加工工程。確率。 2つ目は、ストレスフリーなシェービングの実現です。さまざまな加工応力の影響下で、チタン合金の精密鋳造品には特定の変形の問題があります。この場合、ストレスのないクランプやストレスのないシェービングなどの方法を使用する必要があります。鋳物の変形を軽減します。大型のチタン合金精密鋳造品が自由な状態にあるとき、位置決めボスの底面は銅ガスケットなどのコンポーネントによって緩衝され、プレス操作中に部品がストレスなくクランプされ、位置決めボスが変形しません。、機械加工プロセスを排除するために。その過程で型締め応力と鋳造変形の問題が発生します。

4つ目は、寸法精度の管理方式です。 CNC加工作業を開始する前に、加工面と非加工面を包括的に測定して、その後の変形と取り代の検査を容易にし、検査結果を通じてCNCプログラムの取り代を決定する必要があります。実際のCNC機械加工プロセスでは、大規模なチタン合金精密鋳造の薄肉構造におけるナイフ降伏の明らかな問題により、精密鋳造のCNC機械加工精度が影響を受けやすく、最終的に局部的な不均一性とサイズにつながります精密鋳造。相違点など