Pri obrábaní hlbokých{0}}dutinových, tenkostenných{1}}dielov vás často trápia tieto problémy: silné vibrácie nástroja, neštandardná kvalita povrchu a rozmerové nezrovnalosti spôsobené deformáciou? Tieto zdanlivo neriešiteľné problémy nie sú neriešiteľné. Tento článok vás prevedie postupným prekonávaním týchto ťažkostí pomocou optimalizácie CNC programov, inovácií nástrojov a šikovného potláčania vibrácií.
ČASŤ.01
Úvod
V súčasnosti ľudia čoraz viac hľadajú dokonalý zážitok z veľmi-tenkých a esteticky príjemných produktov. Väčšina produktov na trhu sa snaží o ultra-tenkú a vynikajúcu kvalitu povrchu, ako sú ultra-tenké mobilné telefóny a ultra{4}}tenké notebooky. Pri zaistení bezpečnosti sú letecké komponenty navrhnuté tak, aby boli čo najľahšie. Na jednej strane to znižuje celkovú hmotnosť produktu, čo umožňuje dlhší čas letu pri rovnakej spotrebe paliva; na druhej strane, s pevnou celkovou hmotnosťou umožňujú ľahšie komponenty prepravovať viac paliva alebo prepravovať viac cestujúcich, čím sa zvyšuje účinnosť.
ČASŤ.02
Obrábacie výzvy
Typická hlboká -dutina, tenko{1}}stenná súčiastka je znázornená na obrázku 1. Výzvy obrábania sú nasledovné.
Obrázok
Obrázok 1 Typické hlboké-dutiny tenké-časti stien
(1) Nízka tuhosť nástroja: Čím hlbšia je dutina obrábanej časti, tým horšia je tuhosť časti; čím dlhšie nástroj vyčnieva z obrábacieho stroja, tým horšia je tuhosť nástroja. Dĺžka upnutia nástroja je znázornená na obrázku 2. Vo všeobecnosti by dĺžka vysunutia nástroja L nemala presiahnuť trojnásobok priemeru nástroja D. Napríklad, ak je priemer nástroja 10 mm, dĺžka vysunutia by mala byť v ideálnom prípade kontrolovaná do 30 mm. Tento princíp je založený najmä na tuhosti nástroja [1, 2] a stabilite rezu. Nadmerná dĺžka výsuvu znižuje tuhosť nástroja, zvyšuje možnosť vibrácií a posunu, čím ovplyvňuje presnosť obrábania a kvalitu povrchu.
Obrázok
Obrázok 2 Dĺžka upnutia nástroja
(2) Vibrácie pri reze: Čím tenšia je časť, tým nižšia je jej tuhosť a tým je náchylnejšia na vibrácie, zlomenie nástroja atď. počas obrábania. Okraj nástroja sa ľahko odlamuje, čo výrazne skracuje jeho životnosť a zvyšuje náklady na obrábanie.
ČASŤ.03
Technické požiadavky
Pri rotujúcich tenkostenných súčiastkach s hlbokou dutinou musí byť po obrábaní zabezpečená dynamická rovnováha, vezmime si napríklad obežné kolesá. Vo všeobecnosti sa presnosť dynamického vyváženia obežného kolesa volí ako stupeň G6.3 alebo G2.5. Vo všeobecnosti sa vyžaduje tolerancia profilu čepele ±0,07 mm, tolerancia hrúbky čepele ±0,15 mm a hodnota drsnosti povrchu čepele je Ra=0.8μm.
ČASŤ.04
Procesná analýza
(1) Príprava polotovaru: Priemer kovania 1000 mm, materiál je zliatina titánu, ktorá je ľahká a pevná. Proces kovania[3] polotovaru môže účinne zlepšiť relatívnu hustotu dielu a zvýšiť štrukturálnu pevnosť dielu.
(2) Hrubé obrábanie: Hrubé sústruženie vonkajších a vnútorných kruhov na CNC sústruhu s ponechaním 1,5 mm prídavku na každej strane. (3) Polo{4}}dokončovanie: Vonkajší priemer a vnútorný otvor sú polodokončené-na CNC sústruhu s ponechaním 1 mm prídavku na každej strane. Potom sa dokončí procesný referenčný polohovací kolík na použitie pri následnom obrábaní na päť-osovom CNC stroji. Na jednej strane sa používa metóda umiestnenia dvoch kolíkov{10}, ktorá obmedzuje šesť stupňov voľnosti dielu.
(4) Hrubovanie: Dutina je hrubovaná-na päť{2}}osovom CNC stroji (DMU MONOBLOCK 80P), pričom na každej strane zostáva 1,5-2 mm prídavok na obrábanie.
(5) Tepelné spracovanie: Žíhanie sa vykonáva na odstránenie zvyškového vnútorného napätia. Účelom je úplne uvoľniť vnútorné napätie vznikajúce pri hrubovaní a znížiť tvrdosť obrábania dielu.
(6) Polo-dokončovanie: Na päť-osovom CNC stroji sa na čiastočné-dokončovanie dutiny používa guľová fréza. Na každej strane čepelí s dutinami je ponechaný prídavok na obrábanie 0,3-0,5 mm na dokončovacie frézovanie a následné leštenie.
(7) Tepelné spracovanie: Normalizácia častí zvyšuje ich tvrdosť, čím sa zabezpečí dostatočná pevnosť počas neskoršej prevádzky; ďalej tiež uvoľňuje zvyškové vnútorné napätie.
(8) Povrchová úprava: Vnútorný priemer je presne sústružený na hotovú veľkosť na CNC sústruhu. Závitové otvory a otvory pre kolíky sú opracované na CNC frézke. Otvory so závitom M6 sú vyfrézované, aby sa zaistila kolmosť a súlad s požiadavkami na rozchod go/no{4}}; otvory pre kolíky sú vyvŕtané. Čepele do dutín sú dokončené na päť-osovom CNC stroji s prídavkom na obrábanie 0,08 mm na každej strane. Malý príspevok je ponechaný na ručné leštenie; hĺbka značky nástroja je vo všeobecnosti 0,05 mm.
(9) Leštenie: Čepele dutín sú najprv ručne hrubo leštené, kým sa neodstránia stopy po nástroji, potom ručne jemne leštené, kým nie sú splnené požiadavky na kvalitu povrchu.
ČASŤ.05
Riešenie spracovania produktu
Počas hrubého obrábania má obežné koleso dobrú celkovú tuhosť a s prídavkom 1 mm na každej strane nie je hrubé opracovanie náročné. Počas polo{2}}dokončovania a dokončovania sú čepele odkryté, čo vedie k nízkej tuhosti čepele. Okrem toho sú čepele hlboké, čo si vyžaduje dostatočne dlhú upínaciu dĺžku nástroja [4], aby sa zabezpečilo opracovanie päty čepele, čo vedie k vážnemu nedostatku tuhosti nástroja. Pri riešení týchto výziev obrábania sa berú do úvahy tieto aspekty:
1) Použite predĺžený, tenký-kužeľový držiak nástroja HSK (pozri obrázok 3), aby ste minimalizovali predĺženie nástroja a zvýšili tuhosť nástroja.
Obrázok Obrázok 3 Predĺžený, tenký-kužeľovitý držiak nástroja HSK
2) Pri dokončovaní čepelí naneste modelovaciu hmotu (pozri obrázok 4). Hlina má účinok pohlcujúci vibrácie-, čo umožňuje guľovej fréze absorbovať vibrácie vznikajúce pri rezaní čepele.
Obrázok Obrázok 4 Nanášanie modelovacej hmoty
3) Výber guľových stopkových fréz. Použite 10 mm štvorzubovú guľovú frézu s priečnou reznou hranou, vyrobenú z tvrdokovu, s dĺžkou reznej hrany 15 mm a uhlom čela približne 16 stupňov [5]. Nástroj je pomerne ostrý, s nízkym rezným odporom a relatívne nízkymi vibráciami.
