Logica ingegneristica per ottenere la rugosità superficiale Ra0.2 nella lavorazione CNC di parti aerospaziali
Per le parti di precisione aeronautiche, la rugosità superficiale CNC Ra0.2 non è semplicemente un obiettivo numerico, ma un risultato del controllo sistematico di parametri di taglio, stato dell 'utensile, proprietà del materiale e rigidità della macchina, nella maggior parte dei casi, questo indice si verifica sulle superfici di tenuta delle leghe di titanio, acciaio ad alta resistenza o leghe di alluminio speciali, superfici di supporto dei cuscinetti e strutture a tenuta d'aria che richiedono la definizione dei residui di coltello e micro-tensione dalla fase di progettazione DFA. Di seguito verranno disassemblate le variabili chiave che influenzano questo parametro e verrà fornito uno schema di confronto dei processi implementabili.
Quattro variabili fondamentali che influiscono sulla qualità della superficie della lavorazione CNC
Molti ingegneri attribuiscono l'eccesso di Ra alla precisione della macchina, ma in realtà l'effetto di accoppiamento tra lo stato dell 'utensile e i parametri di taglio è più significativo per quattro variabili che devono essere controllate in modo collaborativo:
- Raggio del coltello e punta anteriore: Il piccolo raggio della punta del coltello facile da abbattere, il grande raggio della punta residuo teoria increspature più grandi Ra0.2 è generalmente raccomandato R0.5-R1.0 mm e l'angolo anteriore deve essere regolato secondo la plasticità del materiale, un grande angolo anteriore in alluminio, un angolo medio anteriore in lega di titanio.
- velocità corrisponde alla velocità: La rugosità superficiale e l'avanzamento ridotti sono i mezzi più diretti per migliorare la finitura, ma la velocità di taglio deve essere aumentata in modo sincrono per mantenere la velocità di taglio nell 'intervallo ottimale (ad esempio, il Vc per le leghe di titanio TC4 è di solito di 15 - 30 m/min).
- Lubrificazione minima (MQL) o concentrazione di soluzione per taglio: I componenti aeronautici sono spesso tagliati a secco o MQL per ridurre l'inquinamento da nebbia oleosa, ma è necessario assicurarsi che il rivestimento dell 'utensile sia resistente all' attrito secco, come ad esempio il rivestimento TiAlN, che è stabile in condizioni di taglio secco.
- Trasformazioni di calore e vibrazioni: L'allungamento termico del mandrino nell 'elaborazione ad alta velocità può causare errori a livello di micron, richiedere più di 1 ora di pre-raffreddamento e rielaborare la superficie chiave; la trinta causata da rigidità insufficiente del morsetto è il killer invisibile comune di Ra eccesso.
Ra0.2: Confronto tra le linee di lavorazione: fresatura di precisione e finitura ultraelevata
Per arrivare a Ra0.2 sono disponibili due percorsi principali: una fresatura diretta o una finitura ultrafine (ad esempio rettificatrice o ultrapura) a un costo molto diverso dalla scena applicabile e a seconda delle caratteristiche del pezzo.
| rispetto alla dimensione orizzontale. | Soluzione A: alta velocità | Progetto B: Aggiustare + Fissare con precisione |
|---|---|---|
| Quale forma applicare | 3 piani accessibili assi, scale, superfici semplici | Caduta profonda chiusa, superficie complessa a cinque assi, parti in metallo duro |
| Parametri tipici | Alimentazione ≤ 0.1 mm/rev, Spindle ≥ 8000 rpm | Macinazione fino a 1 µ m di diametro, macinazione fredda |
| Costo coltelli | Alta (necessaria fresa integrale in metallo duro rivestito multi-lama) | Media (materiali di consumo della mola sono relativamente bassi, ma l'ammortamento dell 'attrezzatura è elevato) |
| Restrizioni materiali | lega di alluminio 7075, Al 7075, acciaio normale | Titanium TC4, acciaio resistente al calore Inconel 718 |
| Consiglio scena | Faccia esterna e retroilluminazione, oltre 1000 pezzi | Leghe ad alta temperatura, anelli sigillati, piccoli lotti o planarità estremamente elevata |
Parametri di taglio e selezione degli utensili
Nell 'esempio dell' alluminio aeronautico 7075-T6, la fresa integrale a 4 lame in metallo duro smussato D8mm, R1mm, rivestita con TiAlN, per raggiungere Ra0.2 con parametri specifici: velocità di avanzamento del mandrino 12.000 rpm, velocità di avanzamento di 400 mm/min (ovvero 0,033 mm/rev), profondità di taglio non superiore a 0,5 mm Se il materiale viene sostituito con titanio TC4, è necessario ridurre la velocità di avanzamento a 2.000 rpm, 100 mm/min per evitare un aumento del flusso di raffreddamento.
L'importante è cheOttimizzazione del coltelloPer la fresatura a cavità profonda, si consiglia di utilizzare taglio stratificato, ogni strato non più del 20% del diametro dello strumento, per controllare la forza radiale e la vibrazione se viene rilevata un 'increspatura periodica sulla superficie, è necessario controllare immediatamente l'utensile se si verifica una micro-rottura, la dimensione del crollo superiore a 20 μ m deve essere riaffilata o sostituita.
Metodi di ispezione delle superfici e standard di accettazione
Ra0.2 appartiene alla rugosità di alta precisione, il metodo ottico di contatto (come lo strumento di rugosità) è il mezzo di ispezione standard, ma è necessario prestare attenzione all 'orientamento di misurazione di parti aeronautiche in genere richiedono misure attraverso molteplici direzioni strutturali, prendere il valore medio delle raccomandazioni sulle parti non rivestite, non sottoposti a successiva prova di lucidatura, per evitare di coprire le linee di lavorazione della macchina reale.
Le modalità di guasto più comuni includono:
- Sezioni chiuse: Principalmente causata dall 'erosione o dalla collisione del fluido da taglio, è necessario controllare la posizione dell' ugello.
- Coltello ciclico: Indica che il bilanciamento del movimento del mandrino è anormale o che l'utensile batte> 5 μ m, è necessario eseguire il test della pulsazione del mandrino.
- Il vuoto rimane: L'ultimo coltello non è posto, è necessario ottimizzare l'altezza del coltello alla fine del percorso.
FAQ: Lavori CNC aerospaziali Domande frequenti su Ra0.2
La lavorazione CNC in titanio può fare Ra0.2?
Può, ma la difficoltà è superiore a quella del metallo di alluminio TC4 che conduce il calore male, sviluppa facilmente, deve essere bassa velocità, fredda e i requisiti di resistenza all 'usura dello strumento sono molto alti, si consiglia di utilizzare utensili CBN o metallo duro ad alta durezza e con micro-tecnologia di lubrificazione.
Qual è la differenza tra Ra0.2 e Ra0.4 negli aerei?
Ra0.2 viene solitamente utilizzato per sigillare superfici, piste del cuscinetto o superfici pneumatiche di alta precisione, che richiedono requisiti più severi; Ra0.4 viene utilizzato per le superfici generali o esterne se il disegno non è indicato, per default premere Ra1.6, ma le superfici funzionali chiave devono essere chiaramente etichettate Ra0.2 e metodi di prova.
Come evitare la deformazione della superficie di lavorazione CNC?
Le contromisure di vibrazione derivano dalla risonanza di frequenza intrinseca dell 'utensile o del pezzo includono: modifica dell' angolo di avanzamento per evitare una singola frequenza, riduzione dei parametri di taglio, aumento delle morse rigide, utilizzo di imbottiture di materiale smorzante o previsione delle frequenze modali ed evitare le zone di risonanza in un software di simulazione.
Quali delle 72 macchine CNC sono adatte per la lavorazione Ra0.2?
Non tutte le macchine sono in grado di raggiungere in modo stabile Ra0.2, richiedendo un centro di lavorazione a 5 assi con elevata rigidità e velocità di rotazione elevata (≥ 10.000 giri/min) e una frequenza del mandrino superiore a 5 μ m delle 72 unità dotate di ShowyMetal, che comprende un modello a 5 assi con finitura di grado aeronautico, corrispondente alle dimensioni dei componenti e alla complessità.
Il periodo di consegna di 15 - 25 giorni può includere una finitura Ra0.2?
Sì, produzione di massa Il ciclo di consegna di 15 - 25 giorni include già i tempi di finitura e ispezione Se la geometria delle parti è complessa, è necessario riservare tempo aggiuntivo per la verifica del processo e la prima conferma del pezzo.
Conclusioni e raccomandazioni d'azione
Per ottenere la rugosità della superficie CNC Ra0.2, che è essenzialmente un 'ingegneria di sistema di parametri, utensili, materiali, ispezione piuttosto che una singola capacità della macchina ShowyMetal si basa su un cluster di 72 unità, con una capacità di controllo del processo completa da 3 a 5 assi, dalla fresatura alla fresatura, con tolleranze fino a ± 0.01 mm, supporta l'ossidazione anodizzata, la sabbiatura e altre successive operazioni superficiali. Se avete parti in lega di titanio o alluminio per applicazioni aeronautiche che che richiedono una finitura Ra0.2, vi consigliamo di fornire disegni CAD e requisiti tecnici, forniremo le nostre raccomandazioni e soluzioni di processo gratuite DFM per aiutarvi a raggiungere in modo affidabile i parametri di finitura e inviare immediatamente i disegni per ottenere un preventivo mirato e una valutazione del processo.
