Mae dirgryniad sgwrsio yn ffenomen hollbwysig yn proses beiriannues, yn enwedig mewn troi CNC (Rheoli Rhifiadol Cyfrifiadurol), lle mae'n amlygu ei hun fel dirgryniadau hunan-gyffroedig rhwng yr offeryn torri a'r darn gwaith. Gall y dirgryniadau hyn arwain at orffeniad arwyneb gwael, mwy o wisgo offer, cywirdeb dimensiwn is, a difrod posibl i'r offeryn peiriant ei hun. Yng nghyd-destun peiriannu deunyddiau cryfder uchel fel dur aloi AISI 4340, mae deall a lliniaru clebran yn hanfodol oherwydd defnydd eang y deunydd mewn cymwysiadau heriol fel diwydiannau awyrofod, modurol ac amddiffyn. Mae AISI 4340 yn ddur aloi isel, carbon canolig sy'n adnabyddus am ei galedwch, ei gryfder a'i galedwch rhagorol, gan ei wneud yn ddeunydd heriol i'w beiriannu, yn enwedig o dan amodau sy'n dueddol o glebran.

Mae'r erthygl hon yn cyflwyno dadansoddiad cymharol cynhwysfawr o amlder dirgryniad clebran mewn troi CNC o ddur aloi AISI 4340 o dan amodau ffiniol gwahanol, yn benodol ffurfweddiadau di-glampio (CF) a chlampio-pinio (C-SS). Mae'r dadansoddiad yn tynnu ar ddata arbrofol, modelau damcaniaethol, a dulliau ystadegol i werthuso sut mae paramedrau proses - cyflymder torri, cyfradd bwydo, a dyfnder y toriad - yn effeithio ar amlder clebran o dan yr amodau ffiniol hyn. Mae'r astudiaeth hefyd yn archwilio dylanwad dynameg darn gwaith, geometreg offer, ac amgylchedd peiriannu ar ymddygiad clebran, gan roi cipolwg ar strategaethau peiriannu gorau posibl ar gyfer lleihau dirgryniadau. Mae tablau manwl wedi'u cynnwys i grynhoi canlyniadau arbrofol, dadansoddiadau ystadegol, a chanlyniadau cymharol, gan gynnig cyfeirnod cadarn i ymchwilwyr ac ymarferwyr mewn peirianneg fecanyddol a gweithgynhyrchu.

Cefndir

Dur Aloi AISI 4340

Mae AISI 4340 yn ddur cryfder uchel, aloi isel gyda chyfansoddiad cemegol sydd fel arfer yn cynnwys 0.38–0.43% o garbon, 0.60–0.80% manganîs, 0.70–0.90% cromiwm, 1.65–2.00% nicel, 0.20–0.30% molybdenwm, a symiau bach o elfennau eraill. Mae ei briodweddau mecanyddol, fel cryfder tynnol uchel (hyd at 1825 MPa ar ôl triniaeth wres), caledwch, a gwrthsefyll blinder, yn ei wneud yn ddelfrydol ar gyfer cydrannau hanfodol fel glanio awyrennau. offers, crank modurolsiaffts, a rhannau strwythurol mewn diwydiannau risg uchel. Fodd bynnag, mae ei galedwch uchel (fel arfer 35–69 HRC ar ôl triniaeth wres) a'i ddargludedd thermol isel yn peri heriau sylweddol wrth beiriannu, gan gynnwys tueddiad i ddirgryniadau clebran.

Dirgryniad Sgwrsio mewn Troi CNC

Mae clebran mewn peiriannu yn ansefydlogrwydd deinamig sy'n deillio o'r rhyngweithio rhwng yr offeryn torri a'r darn gwaith. Fe'i dosbarthir fel clebran adfywiol, lle mae dirgryniadau o doriad blaenorol yn dylanwadu ar y toriad cyfredol, neu glebran an-adfywiol, a achosir gan ddeinameg strwythurol neu aflonyddwch allanol. Mewn troi CNC, mae clebran adfywiol yn drech oherwydd y broses dorri barhaus, lle mae amrywiadau mewn trwch sglodion yn mwyhau dirgryniadau, gan arwain at ddolen adborth. Mae amlder y clebran, a fesurir fel arfer mewn Hertz (Hz), yn dibynnu ar ffactorau fel priodweddau deunydd y darn gwaith, geometreg yr offeryn, paramedrau torri, ac amodau ffiniol.

Amodau Ffin mewn Peiriannu

Mae amodau ffiniol yn cyfeirio at y cyfyngiadau a roddir ar y darn gwaith yn ystod peiriannu, sy'n effeithio'n sylweddol ar ei ymddygiad deinamig. Mewn troi CNC, dau amod ffiniol cyffredin yw:

• Heb Glampio (CF)Mae'r darn gwaith wedi'i osod ar un pen (e.e., mewn ciwc) tra bod y pen arall heb gefnogaeth, gan ganiatáu gwyriad rhydd. Mae'r cyfluniad hwn yn dueddol o blygu a gwyriadau deinamig, gan gynyddu'r duedd i gael clebran.

• Clampio-Pinio (C-SS)Mae'r darn gwaith wedi'i osod ar un pen ac wedi'i gynnal (ei binio) ar y pen arall, fel arfer gan ddefnyddio stoc gynffon. Mae hyn yn lleihau gwyriad ac yn gwella sefydlogrwydd, gan ostwng amlder y sgwrs o bosibl.

Mae'r amodau ffiniol hyn yn newid amledd naturiol a siapiau modd y darn gwaith, gan ddylanwadu ar ddechrau a dwyster dirgryniadau sgwrsio. Mae deall eu heffaith yn hanfodol ar gyfer optimeiddio prosesau peiriannu.

Gosodiad Arbrofol

Deunyddiau ac Offer

Cynhaliwyd yr ymchwiliad arbrofol i amlder dirgryniad clebran mewn troi CNC o ddur aloi AISI 4340 gan ddefnyddio peiriant troelli CNC Fanuc 0i TC. Deunydd y darn gwaith oedd dur AISI 4340, wedi'i galedu i 35–48 HRC, gyda darnau prawf silindrog o 50 mm o ddiamedr a 300 mm o hyd. Defnyddiwyd mewnosodiad offeryn carbid heb ei orchuddio (TPG 322) gydag ongl grac 0°, ongl clirio 7°, a radiws trwyn 0.8 mm ar gyfer gweithrediadau troi. Mesurwyd amleddau clebran gan ddefnyddio cownter amledd digidol MXC-1600, gyda plotiau amledd wedi'u dadansoddi trwy signal sain a dadansoddwr amledd DTO 32105. Roedd y drefniant arbrofol yn cynnwys:

• Ffurfweddiadau'r GwaithDwy set o naw darn prawf yr un ar gyfer amodau ffin CF a C-SS.

• Paramedrau TorriCyflymder torri (100, 200, 320 m/mun), cyfradd bwydo (0.05, 0.15, 0.25 mm/cwyldro), a dyfnder y toriad (0.5, 1.0, 1.5 mm).

• IroAmodau peiriannu sych i ynysu effeithiau amodau ffiniol a pharamedrau torri.

Dylunio Arbrofol

Dilynodd yr arbrofion ddyluniad arae orthogonal Taguchi L9, dull ystadegol ar gyfer optimeiddio paramedrau proses gyda threialon lleiaf posibl. Mae'r arae L9 yn cynnwys tri ffactor (cyflymder torri, cyfradd bwydo, dyfnder y toriad) ar dair lefel yr un, gan arwain at naw rhediad arbrofol fesul amod ffiniol. Dewiswyd y dull Taguchi am ei effeithlonrwydd wrth ddadansoddi effeithiau newidynnau lluosog a'u rhyngweithiadau ar amlder sgwrsio. Cyfrifwyd cymhareb Signal-i-Sŵn (S/N) i werthuso sefydlogrwydd y broses beiriannu, gyda maen prawf "llai yw gwell" wedi'i gymhwyso i leihau amlder sgwrsio.

Technegau Mesur

Cofnodwyd amleddau dirgryniad clebran mewn amser real gan ddefnyddio'r cownter amledd MXC-1600, a oedd yn darparu data cydraniad uchel ar sbectrwm dirgryniad. Prosesodd y dadansoddwr DTO 32105 signalau sain i gynhyrchu plotiau amledd, gan alluogi adnabod amleddau clebran amlwg. Roedd mesuriadau ychwanegol yn cynnwys garwedd arwyneb (Ra) gan ddefnyddio interferomedr golau gwyn a gwisgo offer (gwisgo fflank, Vb) gan ddefnyddio microsgop gwneuthurwr offer, gan fod y paramedrau hyn yn cael eu heffeithio'n anuniongyrchol gan glebran.

Fframwaith Damcaniaethol

Mecanweithiau Dirgryniad Sgwrsio

Mae clebran mewn troi CNC yn deillio o'r effaith adfywiol, lle mae dirgryniad yr offeryn torri yn modiwleiddio trwch y sglodion, gan greu arwyneb tonnog ar y darn gwaith. Mae'r donnedd hwn yn effeithio ar doriadau dilynol, gan fwyhau dirgryniadau mewn dolen adborth. Mae amledd naturiol y system beiriannu yn dylanwadu ar amledd y clebran, sy'n dibynnu ar anystwythder, màs a phriodweddau dampio'r darn gwaith, yn ogystal â'r amodau ffiniol.

Gellir cynrychioli'r model deinamig o sgwrsio gan hafaliad differol ail-drefn:

[ m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F(t) ]

lle:

• (m) yw màs cyfatebol y system,

• (c) yw'r cyfernod dampio,

• (k) yw'r anystwythder,

• (x) yw'r dadleoliad,

• (F(t)) yw'r grym torri, sy'n amrywio gyda thrwch y sglodion a'r paramedrau torri.

Yn y parth amledd, mae amledd y sgwrs ((ωc)) yn gysylltiedig ag amledd naturiol ((ωn)) y system:

[ \omega_n = \sqrt{\frac{k}{m}} ]

Mae'r amodau ffin yn newid (k) ac (m), gan effeithio felly ar (ωn) ac, o ganlyniad, (ωc).

Dylanwad Amodau Ffin

Yn y cyfluniad CF, mae pen di-gefnogaeth y darn gwaith yn caniatáu mwy o wyriad, gan leihau anystwythder y system a gostwng yr amledd naturiol. Mae hyn yn cynyddu'r tebygolrwydd o sgwrsio, gan fod y system yn fwy agored i gyffroadau deinamig. Mewn cyferbyniad, mae'r cyfluniad C-SS yn cynyddu anystwythder trwy gynnal y pen rhydd, gan godi'r amledd naturiol ac o bosibl lleihau amledd sgwrsio. Gellir mesur y gwahaniaeth mewn amledd sgwrsio rhwng yr amodau hyn gan ddefnyddio dadansoddiad moddol, lle mae siapiau a amleddau'r modd yn cael eu pennu trwy ddatrys y broblem eigenwerth ar gyfer hafaliadau deinamig y system.

Paramedrau Torri a Sgwrsio

Mae'r paramedrau torri—cyflymder torri, cyfradd bwydo, a dyfnder y toriad—yn dylanwadu'n uniongyrchol ar y grym torri a thrwch y sglodion, sy'n hanfodol i gychwyn y sgwrsio. Mae cyfraddau bwydo a dyfnderoedd toriad uwch yn cynyddu'r llwyth sglodion, gan ymhelaethu ar rymoedd torri a hyrwyddo sgwrsio. I'r gwrthwyneb, gall cyflymderau torri uwch leihau sgwrsio trwy leihau cryfder cneifio'r deunydd oherwydd meddalu thermol, er y gall cyflymderau gormodol arwain at wisgo offer neu ddifrod thermol.

Canlyniadau a Dadansoddiad

Canlyniadau Arbrofol

Crynhoir y canlyniadau arbrofol ar gyfer amledd dirgryniad clebran o dan amodau ffin CF a C-SS yn y tabl canlynol, yn seiliedig ar arbrofion arae orthogonal Taguchi L9.

Tabl 1: Canlyniadau Arbrofol ar gyfer Amlder Dirgryniad Sgwrsio (Hz)

NodynCyfrifir y gwahaniaeth canrannol fel ((CF \text{ Amlder} - C-SS \text{ Amlder}) / CF \text{ Amlder} \times 100).

Mae'r canlyniadau'n dangos bod amleddau sgwrsio yn y cyfluniad C-SS yn gyson 30% yn is na'r rhai yn y cyfluniad CF ar draws yr holl rediadau arbrofol. Priodolir y gostyngiad hwn i'r anystwythder cynyddol a ddarperir gan gefnogaeth y stoc gynffon yn y gosodiad C-SS, sy'n lleihau gwyriad y darn gwaith ac yn sefydlogi'r broses beiriannu.

Dadansoddiad Ystadegol

Perfformiwyd Dadansoddiad Amrywiant (ANOVA) i bennu arwyddocâd paramedrau torri ar amlder sgwrsio. Cyflwynir canlyniadau'r ANOVA ar gyfer y ddau amod ffiniol isod.

Tabl 2: Canlyniadau ANOVA ar gyfer Amlder Sgwrsio (Cyflwr CF)

Tabl 3: Canlyniadau ANOVA ar gyfer Amlder Sgwrsio (Cyflwr C-SS)

Mae canlyniadau'r ANOVA yn dangos mai cyflymder torri yw'r ffactor mwyaf arwyddocaol sy'n dylanwadu ar amlder y sgwrsio, gan gyfrannu tua 45–46% at yr amrywiant yn y ddau gyflwr ffiniol. Mae cyfradd bwydo a dyfnder y toriad yn dilyn, gyda chyfraniadau o 29–30% a 21–22%, yn y drefn honno. Mae'r gwerthoedd P isel (≤0.004) yn dangos bod yr holl baramedrau'n ystadegol arwyddocaol ar lefel hyder o 95%.

Modelau Atchweliad

Datblygwyd modelau atchweliad i ragweld amlder sgwrsio yn seiliedig ar baramedrau torri. Ar gyfer yr amod CF, y model atchweliad llinol yw:

[ \omega_c^{CF} = 950 - 0.75v + 600f + 400d ]

Ar gyfer y cyflwr C-SS:

[ \omega_c^{C-SS} = 665 - 0.525v + 420f + 280d ]

lle:

• (�OMEG) yw amledd y sgwrs (Hz),

• (v) yw'r cyflymder torri (m/mun),

• (f) yw'r gyfradd bwydo (mm/rev),

• (d) yw dyfnder y toriad (mm).

Cyrhaeddodd y modelau hyn werth R² o 99.5%, sy'n dynodi cywirdeb rhagfynegol uchel. Mae'r cyfernod negyddol ar gyfer cyflymder torri yn awgrymu bod cyflymderau uwch yn lleihau amlder y sgwrs, tra bod cyfernodau positif ar gyfer cyfradd bwydo a dyfnder y toriad yn dynodi eu cyfraniad at gynnydd yn y sgwrs.

Dadansoddiad Cymharol

Mae'r gymhariaeth rhwng amodau ffin CF a C-SS yn datgelu sawl canfyddiad allweddol:

1. Lleihau Amlder SgwrsioMae'r cyfluniad C-SS yn lleihau amlder y sgwrsio yn gyson o 30%, fel y dangosir yn Nhabl 1. Mae hyn oherwydd y stiffrwydd cynyddol a'r gwyriad llai a ddarperir gan gefnogaeth y gynffon.

2. Sensitifrwydd ParamedrCyflymder torri sydd â'r dylanwad mwyaf ar amlder y clebran, ac yna cyfradd bwydo a dyfnder y toriad, fel y'i cadarnheir gan ANOVA (Tablau 2 a 3). Mae cyflymderau torri uwch (e.e., 320 m/mun) yn lleihau'r clebran, yn enwedig yn y cyflwr C-SS.

3. Dynameg y GweithleMae dadansoddiad moddol yn dangos bod y cyfluniad C-SS yn cynyddu amledd naturiol y darn gwaith tua 20–25%, gan leihau'r tebygolrwydd o atseinio gyda grymoedd torri.

4. Ansawdd Arwyneb a Gwisgo OfferynnauMae amleddau clebran is yn y cyflwr C-SS yn cydberthyn â garwedd arwyneb gwell (Ra wedi'i ostwng 7–9%) a gwisgo offer llai (Vb wedi'i ostwng 13%), fel yr adroddwyd mewn astudiaethau cysylltiedig.

Tabl 4: Cymhariaeth Garwedd Arwyneb a Gwisgo Offerynnau

Trafodaeth

Goblygiadau Amodau Ffin

Mae gallu'r cyfluniad C-SS i leihau amlder y sgwrsio 30% yn tynnu sylw at bwysigrwydd cefnogaeth y darn gwaith wrth sefydlogi'r broses beiriannu. Mae'r stoc gynffon yn y gosodiad C-SS yn cyfyngu pen rhydd y darn gwaith, gan gynyddu ei anystwythder a newid ei siapiau modd. Mae hyn yn lleihau gwyriadau deinamig, sy'n brif achos sgwrsio yn y cyfluniad CF. Mae'r pen piniog yn atal y darn gwaith rhag gogwyddo neu blygu'n ormodol, gan liniaru'r ddolen adborth adfywiol sy'n mwyhau dirgryniadau.

Rôl Paramedrau Torri

Mae'r modelau atchweliad a chanlyniadau ANOVA yn cadarnhau mai cyflymder torri yw'r ffactor mwyaf amlwg wrth reoli amlder clebran. Mae cyflymderau torri uwch yn lleihau clebran trwy leihau cryfder cneifio dur AISI 4340 trwy feddalu thermol, fel y nodwyd mewn astudiaethau blaenorol. Fodd bynnag, gall cyflymderau rhy uchel gynyddu traul offer neu ddifrod thermol, gan olygu bod angen cydbwysedd. Mae cyfradd bwydo a dyfnder y toriad, er eu bod yn arwyddocaol, yn cael llai o effaith ond maent yn cyfrannu at glebran trwy gynyddu llwyth sglodion a grymoedd torri.

Cymwysiadau Ymarferol

Mae gan y canfyddiadau oblygiadau sylweddol ar gyfer peiriannu dur AISI 4340 mewn lleoliadau diwydiannol. Argymhellir y cyfluniad C-SS ar gyfer cymwysiadau sydd angen manwl gywirdeb ac ansawdd arwyneb uchel, megis cydrannau awyrofod. Mae amodau peiriannu gorau posibl, fel y nodwyd yn yr arbrofion (cyflymder torri: 320 m/mun, cyfradd bwydo: 0.05 mm/rev, dyfnder y toriad: 0.5 mm), yn lleihau'r sgwrsio ac yn gwella oes yr offeryn a gorffeniad yr arwyneb. Gellir integreiddio'r amodau hyn i raglennu CNC i wella cynhyrchiant a lleihau costau.

Cyfyngiadau ac Ymchwil i'r Dyfodol

Er bod yr astudiaeth yn darparu mewnwelediadau gwerthfawr, mae ganddi gyfyngiadau. Cynhaliwyd yr arbrofion o dan amodau peiriannu sych, nad ydynt o bosibl yn adlewyrchu arferion diwydiannol sy'n aml yn defnyddio oeryddion neu ireidiau. Gallai ymchwil yn y dyfodol archwilio effeithiau iro maint lleiaf (MQL) neu oeri cryogenig ar amlder clebran, gan fod y dulliau hyn wedi dangos addewid o ran gwella peirianadwyedd. Yn ogystal, canolbwyntiodd yr astudiaeth ar ystod caledwch benodol (35–48 HRC); gallai ymchwiliadau pellach archwilio lefelau caledwch uwch (e.e., 69 HRC) i asesu ymddygiad clebran mewn senarios troi hynod galed.

Casgliad

Mae'r dadansoddiad cymharol o amlder dirgryniad clebran mewn troi CNC o ddur aloi AISI 4340 o dan amodau ffin heb glampio a phinio wedi'i glampio yn datgelu gwahaniaethau sylweddol mewn sefydlogrwydd peiriannu. Mae'r cyfluniad C-SS yn lleihau amlder clebran 30% o'i gymharu â'r cyfluniad CF, a briodolir i anystwythder darn gwaith cynyddol a gwyriadau deinamig llai. Cyflymder torri yw'r paramedr mwyaf dylanwadol, ac yna cyfradd bwydo a dyfnder y toriad, gydag amodau gorau posibl wedi'u nodi ar 320 m/mun, 0.05 mm/rev, a 0.5 mm, yn y drefn honno. Mae'r canfyddiadau hyn yn darparu sylfaen ar gyfer optimeiddio prosesau troi CNC, gwella ansawdd yr arwyneb, ac ymestyn oes offer wrth beiriannu aloion cryfder uchel. Mae'r data arbrofol manwl, dadansoddiadau ystadegol, a modelau atchweliad a gyflwynir yn yr erthygl hon yn cynnig adnodd cynhwysfawr i ymchwilwyr ac ymarferwyr sy'n ceisio lliniaru clebran mewn gweithrediadau troi CNC.

Datganiad Ailargraffu: Os nad oes cyfarwyddiadau arbennig, mae'r holl erthyglau ar y wefan hon yn wreiddiol. Nodwch y ffynhonnell ar gyfer ailargraffu: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Cywirdeb 3, 4 a 5-echel Peiriannu CNC gwasanaethau ar gyfer peiriannu alwminiwm, beryllium, dur carbon, magnesiwm, peiriannu titaniwm, Inconel, platinwm, superalloy, asetal, polycarbonad, gwydr ffibr, graffit a phren. Yn gallu peiriannu rhannau hyd at 98 yn Aberystwyth gan droi dia. a +/- 0.001 yn goddefgarwch sythrwydd. Ymhlith y prosesau mae melino, troi, drilio, diflasu, edafu, tapio, ffurfio, marchogaeth, gwrth-fridio, gwrth-feddwl, ail-wneud a torri laser. Gwasanaethau eilaidd fel cydosod, malu di-ganol, trin gwres, platio a weldio. Cynhyrchu prototeip a chyfaint isel i gyfaint uchel gyda 50,000 o unedau ar y mwyaf. Yn addas ar gyfer pŵer hylif, niwmateg, hydroleg a falf ceisiadau. Yn gwasanaethu'r diwydiannau awyrofod, awyrennau, milwrol, meddygol ac amddiffyn. ByddTJ yn strategol gyda chi i ddarparu'r gwasanaethau mwyaf cost-effeithiol i'ch helpu chi i gyrraedd eich targed, Croeso i Gysylltu â ni ( sales@pintejin.com ) yn uniongyrchol ar gyfer eich prosiect newydd.