チタン合金の高精度薄肉部品の加工方法

日常生活でよく使われる薄肉部品の形状は、リング状、貝殻状、平板状などが一般的です。 これらの部品の構造サイズは通常、その厚さよりもはるかに大きくなります。 構造サイズまたは曲率半径とそれ自体の厚さの比が 20 を超える場合、それを薄肉部品と呼びます。 薄肉部品は、最も基本的な材料特性に従って分類できます。 一般に、チタン合金、プラスチック、およびいくつかの複合材料があります。 これらの異なる材料で加工された薄肉部品は異なる特性を持ち、さまざまな市場のニーズを満たすことができます。 本稿では主にチタン合金薄肉部品の高精度加工法を分析した。 薄肉部品はほとんどの場合、薄いプレートとリブで構成されているため、薄肉部品は軽量です。 さまざまな仕様の薄肉部品を製作することで、さまざまな用途に応用できます。 構造用途に応じて、薄肉部品は梁、継手、壁パネル、リブに分類できます。 これらのさまざまな部品は、それぞれ独自の形状を持ち、それぞれの機能を果たします。 しかし、この薄肉部品の特性により、薄肉部品は剛性が低いため加工工程中に変形しやすく、その結果、品質の悪い薄肉部品が製造されてしまうため、製造工程がより困難になります。基準を満たしています。 このことから、薄肉部品の加工方法の分析と加工技術の最適化が非常に必要であり、薄肉部品加工産業の発展を促進する意義は大きいことが分かります。

1. 部品の変形に対するクランプ係数の影響

クランプ工程は薄肉部品加工技術全体の中核工程の一つです。 どのような加工方法を使用する場合でも、クランププロセスの品質が薄肉部品の加工品質に直接影響します。 薄肉部品の加工では、クランプ方式、クランプポイントの位置、およびクランプ力が加工部品の品質を決定します。 不適切なクランプ点位置やクランプ力が使用されると、部品の変形の程度が異なる可能性があり、部品の加工精度にも大きな影響を与えます。 特に工作機械で薄肉部品を加工する場合、クランプ工程の重要性が如実に表れます。 そのうち、加工誤差の 30% ～ 50% はクランプ工程に起因します。 さらに、薄肉部品の加工では、締め付け力と切削力の変動効果によりカップリング効果が生じ、部品内部の加工残留応力と初期残留応力が再配分され、部品の加工品質に影響を与えます。 したがって、薄肉部品のクランプの問題は依然として無視できません。 薄肉部品のクランププロセスを改善することは、加工中の部品の変形を防ぐために非常に重要です。

2. 切削力と切削熱が部品変形に及ぼす影響

薄肉部品の加工パラメータは、薄肉部品と加工ツールの関係を直接反映します。 薄肉部品の加工時、チタン合金薄肉部品は弾性率が低いため、加工面のスプリングバックが大きくなり、加工面間の接触面積の増加に直結します。工具の逃げ面は薄肉部品の加工品質に大きな影響を与え、部品の加工精度を急激に低下させます。 同時に工具の耐久性も低下します。 一方、切削抵抗が大きすぎて材料の弾性限界を超えると、部品の塑性変形が発生します。 また、切削熱の有無も部品の加工品質を左右する重要な要素の一つです。 切削熱は、切りくずとすくい面、ワークの加工面と逃げ面との摩擦によって発生します。 切削熱が多くなると、ワーク各部の温度が不均一になり、部品の変形が大きくなり、部品の加工精度が低下します。 同時に、部品の表面品質を十分に保証することはできません。

3. 変形に対する残留応力の影響

薄肉部品の残留応力には 2 つの主要な要素があります。 その一部は、薄肉部品の初期形成プロセス中に生成される初期残留応力です。 この部分の残留応力が発生する理由は数多くあります。 中でも、大面積の接合複合薄肉部品では、加工中の残留応力の影響がより顕著になります。 2 番目の部分は、機械加工された表面の残留応力です。 残留応力のこの部分は主に、ワークの表面金属に対する工具の機械的作用、熱作用、内部金属の弾性回復など、さまざまな要因の総合的な影響の結果です。 薄肉部品の加工中、部品ブランク内の残留応力のバランスが崩れる可能性が非常に高くなります。 このとき、部品内部の応力バランスが崩れ、応力の再分布が生じ、部品の変形が生じます。

一般に、加工中の薄肉部品の変形には多くの要因があり、これらの要因は一次的および二次的です。 主要な影響要因を識別し、それらを効果的に制御し、薄肉部品の加工技術を最適化および改善する方法は、薄肉部品の加工変形を制御する効果的な手段です。 本稿では、薄肉部品の加工変形の原因を分析し、薄肉部品の加工変形に対する現在の制御方法をまとめます。 従来の加工方法を変更し、加工技術を最適化することで、ワークの加工に役立ち、ワークの変形をある程度軽減し、製造された製品の安定性と使いやすさを確保できることがわかります。 。 しかし、薄肉部品の加工品質を向上させるためには、有限要素解析と数値シミュレーションによってすべての影響要因を総合的に考慮することによってのみ、薄肉部品の変形をさらに予測および制御することができます。