Sind Sie bei der Bearbeitung dünnwandiger Teile mit tiefem Hohlraum häufig mit folgenden Problemen konfrontiert: starke Werkzeugvibrationen, mangelhafte Oberflächenqualität und Maßabweichungen aufgrund von Verformungen? Diese scheinbar unlösbaren Probleme sind nicht unlösbar. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie diese Schwierigkeiten Schritt für Schritt überwinden, indem Sie CNC-Programme optimieren, innovative Werkzeuglösungen entwickeln und Vibrationen geschickt unterdrücken.
TEIL.01
Einführung
Heutzutage streben die Menschen zunehmend nach dem ultimativen Erlebnis ultradünner und ästhetisch ansprechender Produkte. Die meisten Produkte auf dem Markt streben nach ultra-Dünnheit und hervorragender Oberflächenqualität, wie etwa ultra-dünne Mobiltelefone und ultra-dünne Laptops. Bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit sind Komponenten für die Luft- und Raumfahrt auch auf ein möglichst geringes Gewicht ausgelegt. Dadurch wird einerseits das Gesamtgewicht des Produkts reduziert, was eine längere Flugzeit bei gleichem Treibstoffverbrauch ermöglicht; Andererseits ermöglichen leichtere Komponenten bei gleichbleibendem Gesamtgewicht die Beförderung von mehr Treibstoff oder die Beförderung von mehr Passagieren und verbessern so die Effizienz.
TEIL.02
Herausforderungen bei der Bearbeitung
Ein typisches dünnwandiges Teil mit tiefem Hohlraum ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Bearbeitungsherausforderungen sind wie folgt.
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Abbildung 1 Typische Teile mit tiefen -Hohlräumen und dünnen-Wandwänden
(1) Schlechte Werkzeugsteifigkeit: Je tiefer der Hohlraum des bearbeiteten Teils ist, desto schlechter ist die Steifigkeit des Teils. Je länger das Werkzeug aus der Werkzeugmaschine herausragt, desto schlechter ist die Werkzeugsteifigkeit. Die Werkzeugspannlänge ist in Abbildung 2 dargestellt. Im Allgemeinen sollte die Werkzeugverlängerungslänge L das Dreifache des Werkzeugdurchmessers D nicht überschreiten. Wenn der Werkzeugdurchmesser beispielsweise 10 mm beträgt, sollte die Verlängerungslänge idealerweise innerhalb von 30 mm liegen. Dieses Prinzip basiert hauptsächlich auf der Werkzeugsteifigkeit [1, 2] und der Schnittstabilität. Eine zu große Auszugslänge verringert die Steifigkeit des Werkzeugs, erhöht die Möglichkeit von Vibrationen und Versatz und beeinträchtigt somit die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität.
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Abbildung 2 Werkzeugklemmlänge
(2) Schnittvibrationen: Je dünner das Teil ist, desto geringer ist seine Steifigkeit und desto anfälliger ist es für Vibrationen, Werkzeugbruch usw. während der Bearbeitung. Die Werkzeugkante splittert leicht ab, was die Lebensdauer erheblich verkürzt und die Bearbeitungskosten erhöht.
TEIL.03
Technische Anforderungen
Bei rotierenden, dünnwandigen Teilen mit tiefem Hohlraum, am Beispiel von Laufrädern, muss nach der Bearbeitung ein dynamisches Gleichgewicht gewährleistet sein. Im Allgemeinen wird die dynamische Auswuchtgenauigkeit des Laufrads als G6,3- oder G2,5-Klasse ausgewählt. Die Profiltoleranz der Klinge muss im Allgemeinen ±0,07 mm betragen, die Dickentoleranz der Klinge muss ±0,15 mm betragen und der Oberflächenrauheitswert der Klinge beträgt Ra=0.8μm.
TEIL.04
Prozessanalyse
(1) Rohlingsvorbereitung: Schmiededurchmesser 1000 mm, Material ist eine Titanlegierung, die leicht und stark ist. Der Schmiedeprozess[3] des Rohlings kann die relative Dichte des Teils effektiv verbessern und die strukturelle Festigkeit des Teils erhöhen.
(2) Grobbearbeitung: Grobdrehen der Außen- und Innenkreise auf einer CNC-Drehmaschine, wobei auf jeder Seite ein Aufmaß von 1,5 mm verbleibt. (3) Halb-Endbearbeitung: Der Außendurchmesser und das Innenloch werden auf einer CNC-Drehmaschine halb-bearbeitet, wobei auf jeder Seite ein Aufmaß von 1 mm verbleibt. Das Prozessreferenz-Positionierungsstiftloch wird dann für die Verwendung bei der anschließenden Bearbeitung auf der 5-Achsen-CNC-Maschine fertiggestellt. Auf einer Seite wird eine Positionierungsmethode mit zwei Stiften verwendet, wodurch die sechs Freiheitsgrade des Teils eingeschränkt werden.
(4) Schruppen: Der Hohlraum wird auf einer 5-Achsen-CNC-Maschine (DMU MONOBLOCK 80P) roh-bearbeitet, wobei auf jeder Seite eine Bearbeitungszugabe von 1,5–2 mm verbleibt.
(5) Wärmebehandlung: Glühen wird durchgeführt, um innere Restspannungen zu entfernen. Der Zweck besteht darin, die beim Schruppen erzeugten inneren Spannungen vollständig abzubauen und die Bearbeitungshärte des Teils zu verringern.
(6) Halb-Schlichten: Auf einer fünf-Achsen-CNC-Maschine wird ein Kugelkopffräser zum Halb-Schlichten der Kavität verwendet. Zum Fertigfräsen und anschließenden Polieren verbleibt auf jeder Seite der Hohlraumklingen eine Bearbeitungszugabe von 0,3–0,5 mm.
(7) Wärmebehandlung: Durch die Normalisierung der Teile wird deren Härte erhöht und so eine ausreichende Festigkeit im späteren Betrieb gewährleistet. Es löst außerdem noch innere Restspannungen auf.
(8) Endbearbeitung: Der Innendurchmesser wird auf einer CNC-Drehmaschine präzise auf die fertige Größe gedreht. Gewindelöcher und Stiftlöcher werden auf einer CNC-Fräsmaschine bearbeitet. M6-Gewindelöcher werden gefräst, um Rechtwinkligkeit und Einhaltung der Go/No{4}}Go-Maßanforderungen sicherzustellen; Stiftlöcher sind gebohrt. Die Hohlraumschaufeln werden auf einer fünfachsigen CNC-Maschine mit einer Bearbeitungszugabe von 0,08 mm auf jeder Seite fertiggestellt. Für das manuelle Polieren bleibt ein kleiner Spielraum übrig; Die Werkzeugmarkierungstiefe beträgt im Allgemeinen 0,05 mm.
(9) Polieren: Die Hohlraumklingen werden zunächst manuell grob poliert, bis Werkzeugspuren entfernt sind, und dann manuell feinpoliert, bis die Anforderungen an die Oberflächenqualität erfüllt sind.
TEIL.05
Produktverarbeitungslösung
Bei der Grobbearbeitung weist das Laufrad eine gute Gesamtsteifigkeit auf, und mit einem Aufmaß von 1 mm auf jeder Seite ist die Grobbearbeitung nicht schwierig. Beim Halb--Schlichten und Schlichten liegen die Klingen frei, was zu einer schlechten Klingensteifigkeit führt. Darüber hinaus sind die Klingen tief und erfordern eine ausreichend lange Werkzeugspannlänge [4], um die Bearbeitung bis zum Klingenfuß sicherzustellen, was zu einem erheblichen Mangel an Werkzeugsteifigkeit führt. Um diese Bearbeitungsherausforderungen anzugehen, werden die folgenden Aspekte berücksichtigt:
1) Verwenden Sie einen verlängerten, dünnen -konischen HSK-Werkzeughalter (siehe Abbildung 3), um die Werkzeugverlängerung zu minimieren und die Werkzeugsteifigkeit zu erhöhen.
Bild Abbildung 3 Verlängerter, dünner-konischer HSK-Werkzeughalter
2) Tragen Sie zum Fertigstellen der Klingen Modelliermasse auf (siehe Abbildung 4). Der Ton hat eine vibrationsabsorbierende Wirkung, sodass der Kugelfräser die beim Schneiden der Klinge entstehenden Vibrationen absorbieren kann.
Bild Abbildung 4 Modelliermasse auftragen
3) Auswahl an Kugelfräsern. Verwenden Sie einen 10-mm-Kugelfräser mit vier Schneiden und Querschneide aus Hartmetall, einer Schneidkantenlänge von 15 mm und einem Spanwinkel von etwa 16 Grad [5]. Das Werkzeug ist relativ scharf, hat einen geringen Schnittwiderstand und relativ geringe Vibrationen.
