Istraživanje visokoefikasnog procesa obrade integralnog radnog kola od legure titanijuma

Kao tipičan složeni dio u prerađivačkoj industriji, ukupni impeler se široko koristi u visokotehnološkim poljima kao što su avijacija, zrakoplovstvo, moderna turbomašina, kompresor, turbomašina i pogonski uređaj za lansiranje raketa. Sa napretkom nauke o materijalima i tehnologije obrade, integralno radno kolo od legure titanijuma postepeno je postalo glavni materijal zbog svojih odličnih mehaničkih svojstava. Međutim, teška obradivost legure titana i njena složena struktura oštrice donose mnoge izazove procesu obrade. Svrha ovog rada je razmatranje efikasnog procesa obrade monolitnog radnog kola od legure titanijuma u cilju poboljšanja efikasnosti obrade, kvaliteta obrade i smanjenja troškova proizvodnje.
Poteškoće u obradi integralnog radnog kola od legure titana
Glavne poteškoće s kojima se susreću pri obradi radnog kola od legure titana uključuju sljedeće aspekte:
Svojstva materijala: legura titanijuma (kao što je TC4) performanse rezanja su loše, mali modul elastičnosti, visoka tvrdoća, proces rezanja je sklon deformacijama, lepljenje noža, puštanje noža i druge pojave, koje utiču na kvalitet površine i geometrijsku tačnost.
Složena površina: oblik oštrice radnog kola je složen, uglavnom površine slobodne forme, zakrivljenosti se mijenjaju, česte promjene sile rezanja tokom procesa obrade i smjer je nesiguran, lako se proizvode vibracije, što utiče na kvalitet površine.
Nedovoljna krutost oštrice: dugačke i tanke oštrice imaju slabu krutost u procesu obrade, te su sklone elastičnoj deformaciji tokom procesa završne obrade, što otežava garantovanje točnosti obrade.
Visoki troškovi obrade: četiri i petoosno povezivanje CNC alatnih mašina visokih performansi su skupe, dug ciklus obrade, niska efikasnost, povećavajući troškove proizvodnje.

Istraživanje procesa obrade visoke efikasnosti
1. Izbor alata i planiranje putanje
Odabir alata: za tešku obradu legure titanijuma, SKG glodalo sa brzim uvlačenjem specijalno razvijeno za leguru titanijuma koristi se za grubu obradu, SKG glodalo ima mali ugao otklona i mali uložak S-tipa, sila rezanja je uglavnom u aksijalnom smeru , a vanjska periferija alata usvaja izbjegavanje šuplje strukture, što je pogodno za strukturu tankih zidova radnog kola i karakteristike obrade posebnog oblika, a može poboljšati efikasnost grube obrade i smanjiti troškove upotrebe alata.
Planiranje putanje: U fazi grubog žljebova, metoda žljebova odozgo prema dolje je usvojena sloj po sloj duž smjera vodilice kako bi se ostvarila količina zadržavanja na oštrici kontroliranjem područja obrade svakog sloja između kliznika kako bi se osigurala krutost oštrice. U fazi završne obrade, točkasto glodanje se koristi za razumno određivanje završne obrade oštrice, odabir odgovarajućih parametara alata za završnu obradu, smanjenje sile rezanja i osiguranje stabilnosti i preciznosti obrade.
2. Optimizacija parametara glodanja
Ortogonalna eksperimentalna metoda: koristiti ortogonalnu eksperimentalnu metodu za proučavanje karakteristika višeosnog glodanja legure titana i analizirati efekte brzine glodanja, pomaka po zubu, širine glodanja, dubine glodanja i kuta nagiba alata na silu glodanja i hrapavost površine. Model predviđanja regresije petofaktorske sile glodanja i hrapavosti površine TC4 titanijumske legure glodanjem karbidnim kugličnim glodalom na bazi emulzije kao fluida za glodanje je uspostavljen i provjerena njegova racionalnost.
Simulacija i eksperimentalna validacija: Proračun vektora osovine alata i vizualizacija putanje alata završeni su korištenjem MATLAB-a sa MAX-PAC i UG simulacijom spoja. Izvodljivost i superiornost optimizirane putanje alata se provjeravaju kroz simulaciju i stvarni test obrade.
3. Višeciljna optimizacija
Optimizacija grube obrade: U cilju rješavanja problema visoke cijene i niske efikasnosti grube obrade ukupnog rotora od legure titana, uspostaviti matematički model višenamjenske optimizacije s minimalnom potrošnjom alata i najvećom efikasnošću glodanja kao ciljnom funkcijom, te riješiti višeciljnu optimizaciju problem granice Pareto optimalnog rješenja s poboljšanim alatnim okvirom algoritma.
Optimizacija završne obrade: za zahtjeve visokog kvaliteta površine i visoke efikasnosti završne obrade impelera od legure titanijuma, uspostaviti matematički model višestruke optimizacije sa optimalnim kvalitetom površine i najvećom efikasnošću glodanja kao ciljnom funkcijom, te poboljšati kvalitetu i efikasnost obrade kroz optimizaciju algoritam.
Kroz istraživanje efikasnog procesa obrade integralnog radnog kola od legure titanijuma, ovaj rad predlaže sveobuhvatno rešenje od izbora alata i planiranja putanje, optimizacije parametara glodanja do višeciljne optimizacije. Ove mjere efikasno poboljšavaju efikasnost obrade i kvalitet obrade integralnog radnog kola od legure titana i smanjuju troškove proizvodnje. Rezultati istraživanja imaju visoku inženjersku primjenu i pružaju tehničku podršku za obradu teško obradivih dijelova složenih struktura. Uz kontinuirani napredak tehnologije, efikasan proces obrade integralnog radnog kola od legure titanijuma će biti dodatno poboljšan i optimizovan u budućnosti.