티타늄 합금 드릴링 출구의 버에 대한 연구 진행
1. 소개
중국에서는 의료기기, 항공우주, 해양 측량, 석유화학 산업 등 핵심 분야의 급속한 발전으로 인해 관련 부품의 소재 성능에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 티타늄 합금은 경량, 고강도, 내식성, 파괴인성 등 우수한 특성으로 인해 재료 응용 분야에서 점차 중요한 "전략 금속"으로 자리잡고 있습니다. 티타늄 합금은 항공기 엔진 및 동체 부품과 같은 중요한 분야에 널리 사용됩니다.
티타늄 합금 부품을 조립하고 고정하는 데 있어 드릴링과 밀링은 필수 공정이며 드릴링이 작업의 상당 부분을 차지합니다. 그러나 드릴링 공정 중에 큰 축 방향 힘과 고온으로 인해 구멍 출구에 다양한 모양과 높이의 버가 형성되는 경우가 많아 조립 품질과 서비스 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 버 제거 공정은 티타늄 합금의 가공 비용을 크게 증가시킵니다. 따라서 티타늄 합금 드릴링 중 버의 형성 메커니즘을 연구하고 제어 방법을 탐색하는 것은 실질적인 의미가 큽니다.
이 기사에서는 티타늄 합금 드릴링 출구에서 버의 유형, 형성 메커니즘 및 제어 전략을 검토하여 관련 연구에 대한 참고 자료를 제공합니다.
2. 티타늄 합금 드릴링 출구의 버(Burr) 유형
티타늄 합금 드릴링 중에 공구는 가공물과 상호 작용하여 전단력을 생성하여 재료의 소성 변형, 굽힘 및 찢어짐을 유발합니다. 재료의 일부는 제거되고 나머지 부분은 구멍 출구에 버를 형성합니다. 출구 버의 모양과 크기는 절삭 매개변수와 공구 형상의 영향을 받아 다양합니다. 버의 유형을 분석하면 버의 형성 메커니즘을 더 자세히 연구하는 데 도움이 됩니다.
연구에 따르면 티타늄 합금 드릴링 중에 형성된 버는 다음 유형으로 분류될 수 있습니다.
균일한 버: 출구 주변에 균일하게 형성된 Burr입니다.
드릴링 캡이 있는 균일한 버: 잔여 물질이 비교적 균일한 형태를 이루는 Bur입니다.
Burrs와 같은-왕관: 왕관 모양의-돌기 또는 불규칙한 모양의 버입니다.
다양한 연구자들은 실험과 시뮬레이션을 통해 공작물 강성, 공구 재료, 절삭 매개변수 등의 요인이 버 형태에 큰 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 통일된 분류 표준은 없지만 버의 주요 유형은 위에서 언급한 세 가지입니다.
3. 티타늄 합금 드릴링 출구에서의 버(Burr) 형성 메커니즘
티타늄 합금의 드릴링 공정 중 버의 형성은 재료의 소성 변형 및 공구의 절삭날과 밀접한 관련이 있습니다. 연구에 따르면 드릴링 출구에서 버의 형성은 주로 절삭력, 온도 및 공구 형상에 의해 영향을 받는 여러 단계로 나눌 수 있는 것으로 나타났습니다.
버 형성 과정에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다.
절단하는 동안 구멍 바닥의 재료는 소성 변형을 겪습니다.
잔여 재료는 드릴 비트에 의해 구멍 출구쪽으로 밀려납니다.
재료가 구멍 출구 가장자리를 초과하면 늘어나거나 부서지기 시작하여 결국 버가 형성됩니다.
또한 유한 요소 시뮬레이션을 통해 공구의 기하학적 각도, 절삭 매개변수 및 절삭 온도가 버 형성에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 절삭 매개변수와 공구 구조가 다르면 다양한 유형의 버가 형성될 수 있습니다. 예를 들어, 낮은 이송 속도와 높은 스핀들 속도는 일반적으로 균일한 버를 생성하는 반면, 높은 이송 속도는 크라운-같은 버를 생성할 수 있습니다.
4. 티타늄 합금 드릴링 출구의 버 제어 전략
티타늄 합금 드릴링 시 버 형성을 해결하기 위해 연구원들은 주로 절삭 매개변수, 공구 설계 및 가공 공정 최적화를 포함한 여러 제어 전략을 제안했습니다.
4.1 절단 매개변수 최적화
적절한 절삭 매개변수를 선택하면 축방향 힘과 절삭 온도를 줄여 버 형성을 최소화할 수 있습니다. 연구 결과에 따르면 스핀들 속도, 이송 속도 및 기타 절삭 매개변수를 최적화하면 버 높이를 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 스핀들 속도가 높고 이송 속도가 낮을수록 버가 더 작아지는 경우가 많습니다.
4.2 도구 구조 최적화
공구의 설계는 버 형성에 큰 영향을 미칩니다. 공구 경사각, 절삭날 길이, 공구 재질 등의 요소가 모두 버 형성에 영향을 미칩니다. 공구의 형상을 최적화하고 적합한 재료를 선택하면 버 크기와 높이를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 트위스트 드릴 대신 나선형 드릴을 사용하면 출구에서 버 크기를 크게 줄일 수 있습니다.
4.3 가공 공정 최적화
전통적인 드릴링 공정에서는 종종 버가 형성됩니다. 연구자들은 초음파-보조, 회전식 초음파-보조, 극저온 드릴링과 같은 새로운 가공 방법을 연구하여 좋은 결과를 얻었습니다. 초음파- 보조 드릴링은 가공 공정 중 온도를 낮추고 재료 연성을 낮추며 버 크기를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 또한 회전식 초음파- 보조 드릴링 및 극저온 냉각 가공이 버 높이를 크게 줄이는 것으로 입증되었습니다.
5. 결론
티타늄 합금은 뛰어난 성능으로 인해 다양한 고급 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다.{0}} 그러나 티타늄 합금 드릴링 중 버를 제어하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 기존 연구에 따르면 절삭 매개변수, 공구 구조, 가공 공정을 최적화하면 버 크기를 크게 줄여 가공 효율성을 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. 향후 연구에서는 버의 형성 메커니즘을 추가로 조사하고, 새로운 공구 및 가공 기술을 개발하고, 티타늄 합금 가공의 과제를 해결해야 합니다.
