티타늄합금 일체형 임펠러의 고효율 가공공정 연구

제조 산업의 전형적인 복합 부품으로서 전체 임펠러는 항공, 항공 우주, 현대 터보 기계, 압축기, 터보 기계 및 로켓 발사 추진 장치와 같은 첨단 기술 분야에서 널리 사용됩니다. 재료 과학 및 가공 기술의 발전으로 티타늄 합금 일체형 임펠러는 우수한 기계적 특성으로 인해 점차 주류 재료가 되었습니다. 그러나 티타늄 합금의 가공성이 어렵고 복잡한 블레이드 구조로 인해 가공 공정에 많은 어려움이 따릅니다. 본 논문의 목적은 가공 효율성, 가공 품질을 향상시키고 제조 비용을 절감하기 위해 티타늄 합금 모놀리식 임펠러의 효율적인 가공 공정을 논의하는 것입니다.
티타늄 합금 일체형 임펠러 가공의 어려움
티타늄 합금 임펠러 가공 시 직면하는 주요 어려움은 다음과 같습니다.
재료 특성: 티타늄 합금(예: TC4) 절단 성능이 좋지 않고 탄성 계수가 작고 경도가 높으며 절단 과정에서 변형이 발생하기 쉽고 칼이 달라붙어 칼과 기타 현상이 발생하여 표면 품질과 기하학적 정확도에 영향을 미칩니다.
복잡한 표면: 임펠러 블레이드 모양은 복잡하고 대부분 자유 형식 표면이며 곡률 변화, 가공 공정 중 절삭력의 빈번한 변화 및 방향이 불확실하고 진동이 발생하기 쉬우며 표면 품질에 영향을 미칩니다.
불충분한 블레이드 강성: 길고 얇은 블레이드는 가공 공정에서 강성이 낮고 마무리 공정에서 탄성 변형이 발생하기 쉽기 때문에 가공 정확도를 보장하기 어렵습니다.
높은 처리 비용: CNC 공작 기계의 고성능 4축 및 5축 연결은 비싸고 가공 주기가 길고 효율성이 낮아 제조 비용이 증가합니다.

고효율 가공공정 연구
1. 도구 선택 및 경로 계획
공구 선택: 티타늄 합금의 어려운 가공을 위해 티타늄 합금용으로 특별히 개발된 SKG 고속 피드 밀링 커터가 황삭에 사용되며 SKG 밀링 커터는 작은 편향각과 낮은 저항 S형 인서트를 채택하며 절삭력은 주로 축 방향입니다. , 공구의 외주부는 임펠러의 얇은 벽 구조와 특수 형상 가공의 특성에 적합한 중공 구조의 회피를 채택하여 황삭 효율을 향상시키고 공구 사용 비용을 줄일 수 있습니다.
경로 계획 : 황삭 홈 가공 단계에서 런너 방향을 따라 층별로 하향식 홈 가공 방식을 채택하여 런너 사이의 각 층의 가공 영역을 제어하여 강성을 확보함으로써 블레이드의 유지량을 구현합니다. 블레이드의. 마무리 단계에서는 포인트 밀링을 사용하여 블레이드의 마무리 여유를 합리적으로 결정하고, 적절한 마무리 도구 매개변수를 선택하고, 절삭력을 줄이고, 가공 안정성과 정밀도를 보장합니다.
2. 밀링 매개변수 최적화
직교 실험 방법: 직교 실험 방법을 사용하여 티타늄 합금의 다축 밀링 특성을 연구하고 밀링 속도, 날당 이송, 밀링 폭, 밀링 깊이 및 공구 경사각이 밀링 힘과 표면 거칠기에 미치는 영향을 분석합니다. 밀링 유체인 에멀젼을 기반으로 한 초경 볼 커터를 이용한 TC4 티타늄 합금 밀링의 5요소 밀링력과 표면 거칠기에 대한 회귀 예측 모델을 확립하고 그 합리성을 검증하였다.
시뮬레이션 및 실험적 검증: MAX-PAC 및 UG 조인트 시뮬레이션과 함께 MATLAB을 사용하여 공구 축 벡터 계산 및 공구 경로 시각화가 완료됩니다. 최적화된 공구 경로 궤적의 타당성과 우수성을 시뮬레이션과 실제 가공 테스트를 통해 검증합니다.
3. 다중 목표 최적화
황삭 최적화: 티타늄 합금 전체 임펠러 황삭의 고비용 및 저효율 문제를 목표로 최소 공구 소비와 최고의 밀링 효율을 목적 함수로 하는 다목적 최적화 수학적 모델을 구축하고 다목적 최적화를 해결합니다. 향상된 알고리즘 도구 상자를 사용하여 파레토 최적해 프론티어 문제를 해결합니다.
마무리 최적화: 티타늄 합금 임펠러 마무리의 높은 표면 품질 및 고효율 요구 사항에 대해 최적의 표면 품질과 최고의 밀링 효율성을 목적 함수로 하는 다목적 최적화 수학적 모델을 구축하고 최적화를 통해 가공 품질 및 효율성을 향상시킵니다. 연산.
본 논문은 티타늄 합금 일체형 임펠러의 효율적인 가공 공정에 대한 연구를 통해 공구 선택 및 경로 계획, 밀링 매개변수 최적화에서 다목적 최적화에 이르기까지 포괄적인 솔루션을 제안합니다. 이러한 조치는 티타늄 합금 일체형 임펠러의 가공 효율성과 가공 품질을 효과적으로 향상시키고 제조 비용을 절감합니다. 연구 결과는 공학적 응용 가치가 높고, 복잡한 구조를 지닌 가공이 어려운 소재 부품의 가공에 대한 기술 지원을 제공합니다. 지속적인 기술 발전으로 티타늄 합금 일체형 임펠러의 효율적인 가공 공정은 향후 더욱 개선되고 최적화될 것입니다.