מחקר על תהליך עיבוד ביעילות גבוהה של אימפלר אינטגרלי מסגסוגת טיטניום

כחלק מורכב טיפוסי בתעשיית הייצור, האימפלר הכולל נמצא בשימוש נרחב בתחומי היי-טק כגון תעופה, תעופה וחלל, מכונות טורבו מודרניות, מדחס, מכונות טורבו ומכשיר הנעה לשיגור רקטות. עם ההתקדמות של מדע החומרים וטכנולוגיית עיבוד שבבי, האימפלר האינטגרלי מסגסוגת טיטניום הפך בהדרגה לחומר המיינסטרים בגלל התכונות המכניות המצוינות שלו. עם זאת, יכולת העיבוד הקשה של סגסוגת טיטניום ומבנה הלהב המורכב שלה מביאים אתגרים רבים לתהליך העיבוד. מטרת מאמר זה היא לדון בתהליך העיבוד היעיל של אימפלר מונוליטי מסגסוגת טיטניום על מנת לשפר את יעילות העיבוד, איכות העיבוד ולהפחית את עלות הייצור.
קשיים בעיבוד אימפלר אינטגרלי מסגסוגת טיטניום
הקשיים העיקריים העומדים בפני העיבוד של אימפלר מסגסוגת טיטניום כוללים את ההיבטים הבאים:
תכונות חומר: סגסוגת טיטניום (כגון TC4) ביצועי חיתוך גרועים, מודול גמישות קטן, קשיות גבוהה, תהליך חיתוך נוטה לעיוות, הדבקת סכין, תן את הסכין ותופעות אחרות, המשפיעים על איכות פני השטח והדיוק הגיאומטרי.
משטח מורכב: צורת להב האימפלר מורכבת, בעיקר משטחים בעלי צורה חופשית, שינויים בעקמומיות, שינויים תכופים בכוח החיתוך במהלך תהליך העיבוד והכיוון אינו בטוח, קל לייצר רטט, המשפיע על איכות פני השטח.
קשיחות להב לא מספקת: להבים ארוכים ודקים יש קשיחות ירודה בתהליך העיבוד, והם נוטים לעיוות אלסטי בתהליך הגימור, מה שמקשה על הבטחת דיוק העיבוד.
עלויות עיבוד גבוהות: הצמדה בעלת ביצועים גבוהים של ארבעה וחמישה צירים של כלי מכונת CNC הם יקרים, מחזור עיבוד ארוך, יעילות נמוכה, מעלה את עלות הייצור.

מחקר תהליכי עיבוד ביעילות גבוהה
1. בחירת כלי ותכנון נתיבים
בחירת כלי: לעיבוד קשה של סגסוגת טיטניום, חותך כרסום הזנה מהירה SKG שפותח במיוחד עבור סגסוגת טיטניום משמש לעיבוד מחוספס, חותך כרסום SKG מאמץ זווית סטייה קטנה והתנגדות נמוכה מסוג S, כוח החיתוך הוא בעיקר בכיוון הצירי , והפריפריה החיצונית של הכלי מאמצת הימנעות ממבנה חלול, המתאים למבנה הדופן הדק של האימפלר ולמאפייני עיבוד הצורה המיוחדת, והוא יכול לשפר את יעילות החיספוס ולהפחית את עלות השימוש בכלי.
תכנון השביל: בשלב החריצים הגסים, שיטת חריצים מלמעלה למטה מאומצת שכבה אחר שכבה לאורך כיוון הרץ כדי להבין את כמות ההחזקה על הלהב על ידי שליטה באזור העיבוד של כל שכבה בין הרצים כדי להבטיח את הקשיחות של הלהב. בשלב הגימור משתמשים בכרסום נקודתי כדי לקבוע באופן סביר את קצבת הגימור של הלהב, לבחור פרמטרים מתאימים של כלי הגימור, להפחית את כוח החיתוך ולהבטיח יציבות ודיוק העיבוד.
2. אופטימיזציה של פרמטרי כרסום
שיטת ניסוי אורתוגונלית: השתמש בשיטת ניסוי אורתוגונלית כדי ללמוד את המאפיינים של כרסום רב צירי של סגסוגת טיטניום, ולנתח את ההשפעות של מהירות כרסום, הזנה לכל שן, רוחב כרסום, עומק כרסום וזווית נטיית הכלי על כוח הכרסום וחספוס פני השטח. מודל חיזוי הרגרסיה של כוח כרסום חמישה גורמי וחספוס פני השטח של כרסום סגסוגת טיטניום TC4 על ידי חותך כדורי קרביד המבוסס על אמולסיה כנוזל כרסום מבוסס והרציונליות שלו מאומתת.
סימולציה ואימות ניסיוני: חישוב וקטור ציר הכלי והדמיה של נתיב הכלים הושלמה באמצעות MATLAB עם הדמיית משותף MAX-PAC ו-UG. ההיתכנות והעדיפות של מסלול מסלול הכלים האופטימלי מאומתות באמצעות סימולציה ובדיקת עיבוד שבבי בפועל.
3. אופטימיזציה רב אובייקטיבית
אופטימיזציה של חיספוס: מכוון לבעיית העלות הגבוהה והיעילות הנמוכה של חיספוס כולל של סגסוגת טיטניום, הקמת מודל מתמטי של אופטימיזציה רב-אובייקטיבית עם צריכת הכלים המינימלית ויעילות הכרסום הגבוהה ביותר כפונקציה האובייקטיבית, ופתור את האופטימיזציה הרב-אובייקטיבית בעיה של גבול הפתרון האופטימלי של Pareto עם ארגז הכלים המשופר של האלגוריתם.
אופטימיזציה של גימור: לדרישות של איכות משטח גבוהה ויעילות גבוהה של גימור אימפלר מסגסוגת טיטניום, צור מודל מתמטי לאופטימיזציה רב-אובייקטיבית עם איכות משטח אופטימלית ויעילות כרסום הגבוהה ביותר כפונקציה האובייקטיבית, ושפר את איכות העיבוד והיעילות באמצעות האופטימיזציה אַלגוֹרִיתְם.
באמצעות המחקר על תהליך העיבוד היעיל של אימפלר אינטגרלי מסגסוגת טיטניום, מאמר זה מציע פתרון מקיף מבחירת כלים ותכנון נתיב, אופטימיזציה של פרמטרי כרסום ועד אופטימיזציה רב-אובייקטיבית. אמצעים אלה משפרים ביעילות את יעילות העיבוד ואיכות העיבוד של האימפלר האינטגרלי מסגסוגת טיטניום ומפחיתים את עלות הייצור. לתוצאות המחקר יש ערך יישומי הנדסי גבוה ומספקות תמיכה טכנית לעיבוד של חלקי חומר קשים לעיבוד עם מבנים מורכבים. עם ההתקדמות המתמשכת של הטכנולוגיה, תהליך העיבוד היעיל של האימפלר האינטגרלי מסגסוגת טיטניום ישתפר ויוטב עוד יותר בעתיד.