티타늄 합금은 강하지만 기계 가공이 어렵습니다. 특히 얇은-판 부품은 더욱 그렇습니다. 쉽게 절단하면 응력 변형과 치수 부정확성이 발생하여 많은 사람들이 두통을 겪게 됩니다! 당황하지 마십시오. 와이어 EDM 및 CNC 밀링 경로 조정, 가공 계획 최적화, 포지셔닝 고정 장치 + 폐쇄{3}}루프 절단을 사용하여 부품 강성을 개선하고 소스 변형을 줄이며 일관된 제품 품질을 보장하는 기술 조합으로 이 문제를 해결할 수 있습니다!
1. 소개
티타늄 합금은 높은 강도, 내식성, 내열성 및 경도로 인해 항공우주 분야에서 널리 사용됩니다. 단점은 열전도율이 낮고 가공이 어렵다는 것입니다.
티타늄 합금 리브 부분은 길이 43mm, 너비 25mm, 두께 3.5mm입니다. 두께와 2개의 내부 캐비티는 CNC 밀링되었으며, 8개의 리브는 와이어 EDM으로 가공되어 리브 폭(0.3±0.05)mm, 내부 캐비티와 0.05mm의 대칭을 보장합니다. 미세한-리브 부분으로 분류됩니다. 프로세스 문서에 따라 처음에 10개의 부품이 처리되었습니다. 검사 담당자는 4개의 부품에 리브 너비와 대칭에 문제가 있어 설계 요구 사항을 충족하지 못하는 것을 발견했습니다.
2. 근본 원인 분석
원래 공정 문서에는 5mm의 원자재 두께가 필요했습니다. 그러나 재고 제한으로 인해 18mm 두께의 원자재만 사용할 수 있었습니다. 따라서 그림 1과 같이 블랭크 크기는 250mm × 80mm, 두께 18mm가 필요했습니다. 와이어 EDM 공정을 추가하여 재료 두께를 둘로 나누었으며(그림 2 참조) 각 조각의 두께는 9mm가 되었습니다. 그런 다음 CNC 밀링을 사용하여 3.5mm 두께로 가공했습니다. CNC 밀링 중에 작업자는 진공 척 클램핑 방법을 사용했습니다(그림 3 참조). 한 표면을 먼저 정밀 밀링하여 3mm 여유를 제거했습니다. 그런 다음 흡입을 위해 부품을 뒤집고 두 번째 표면을 3.5mm 두께로 밀링했습니다. 마지막으로 부품 중앙의 내부 공동을 가공했습니다.
그림 1. 공백
그림 2. 두 개로 빈 분할
그림 3. 진공 흡착 컵 클램핑
10개의 작은 부품이 각 재료 조각에 배열되어 있습니다(그림 4 참조). 각 부품 행의 한쪽 끝에 3mm 와이어- 나사산 구멍을 뚫은 다음 부품을 와이어 EDM으로 가공합니다.
그림 4. 부품 레이아웃
가공 전에 와이어 EDM 작업자는 재료의 평탄도를 확인하고 최대 변형이 3.05mm인 응력 변형(그림 5 참조)을 찾습니다. 절단용 클램핑 플레이트를 사용하여 와이어- 나사산 구멍이 하나뿐이므로 절단 후 각 작은 부품이 서로 연결됩니다. 재료가 절단되므로 응력이 가해지면 가공 중에 재료 변형이 발생하여(그림 6 참조) 부품의 리브 너비가 공차를 초과하여 내부 캐비티와의 대칭에 영향을 미칩니다.
그림 5. 절단 전 재료 변형
그림 6. 절단 후 재료 변형
3. 효과적인 조치 취하기
분석 결과 주요 문제는 재료의 응력 변형인 것으로 나타났습니다. 티타늄 합금 소재는 가공 중에 절삭열을 발생시킵니다. 재료는 천천히 열을 발산하며, 여유분을 많이 제거할수록 변형이 커집니다. 이 문제는 절단 방법[1]을 변경해야만 해결할 수 있습니다. 원래 가공 방식은 다음과 같은 효과적인 조치를 취하여 최적화되었습니다.
1) 높은 스트레스를 낮은 스트레스로 대체합니다. CNC 밀링에서는 절삭 여유가 클수록 응력이 커지고 재료 변형도 커집니다. 원재료의 와이어 커팅 공정을 2부분으로 분할하는 방식에서 3부분으로 분할하는 방식으로 변경(그림 7 참조)하여 각 소재 조각의 두께가 약 6mm가 되도록 하여 CNC 밀링의 가공 여유를 크게 줄여 소재 변형을 줄였습니다.
그림 7 세 부분으로 분할된 블랭크
2) CNC 밀링 클램핑 방법을 변경합니다. CNC 밀링에서 두께를 가공할 때 진공 척 클램핑 방식을 사이드{2}}톱 클램핑 방식[2]으로 변경했습니다(그림 8 참조). 부품을 반복적으로 뒤집고 양면을 밀링함으로써 매번 절단량이 0.2mm 이하가 되어 두께가 도면 요구 사항을 충족하고 재료 가공 변형을 줄였습니다. 계산에 따르면 CNC 밀링 후 재료 전체의 변형이 0.5mm 이내로 제어되면 단일 작은 부품의 평탄도 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 작업자는 최적화된 방법에 따라 부품을 가공하고, 가공하면서 검사하여 평탄도가 0.2mm 이하인지 확인합니다.
그림 8 측면-상단 클램핑
3) 와이어-스레딩 구멍 수를 늘리기 위해 특수 공구를 만듭니다. 와이어 컷팅 공정에서는 가공 중 소재의 변형을 방지하기 위해 와이어- 나사 구멍 수를 10개로 늘려 각 리브 부분에 독립된 와이어 나사 구멍이 있도록 했습니다.-이를 CNC 밀링으로 한 단계로 가공하여 일관성을 보장합니다. 와이어 절단 툴링이 만들어졌고, 공작물은 핀 위치 지정을 통해 툴링 플레이트에 배치되었습니다(그림 9 참조). 각 리브는 서로 절단하지 않고 독립적으로 가공되어 재료 강성을 높이고 부품 변형을 줄였습니다[3].
그림 9 위치 지정 핀을 사용하여 툴링 플레이트에 공작물 위치 지정
4 효과 검증
개선된 계획에 따라 20개의 부품이 처리되었습니다. 전문 테스트 장비로 테스트한 결과 리브 너비와 대칭이 모두 도면 요구 사항을 충족했습니다. 마지막으로 총 120개의 부품이 처리되었으며 모두 요구 사항을 충족했으며 합격률은 100%로 개선된 방식이 효과적임을 나타냅니다.. 5 결론
본 논문에서는 티타늄 합금 박판 부품의 가공 경로와 변형 제어 방법을 소개합니다. 가공 방식 및 클램핑 방법을 최적화하고, 와이어 EDM 경로 및 CNC 밀링 전략을 변경하고, 위치 지정 장치 및 폐쇄형 절단을 채택하여 절단 응력 변형을 줄임으로써 부품의 리브 폭 및 대칭 요구 사항이 효과적으로 보장되어 해당 부품의 가공 경험이 축적됩니다.
