航空宇宙用途向けTC4チタン製長尺コネクティングロッドのCNC加工
Richconn 航空宇宙関連用途向けに、TC4チタン合金製の長尺コネクティングロッドを製造した。このプロジェクトでは、高精度な直径14mmのベアリング穴、158±0.03mmの穴間隔、および長尺で不規則な形状のチタン部品の変形制御が求められた。
TC4チタン製航空宇宙用コネクティングロッド（タイトベアリング穴および穴間隔要件付き）
この事例では、TC4チタン合金製のK1-CN型長尺コネクティングロッドのCNC加工を行った。部品は不規則な長尺形状で、両端にベアリング穴があり、穴間隔も厳密に規定されていた。最大の課題は、直径14mmのベアリング穴と中心間距離158±0.03mmを許容範囲内に収めつつ、変形を制御することであった。
TC4などのチタン合金部品は、加工応力、切削力、熱、および材料除去方法に敏感です。長くて不規則な形状の部品の場合、過剰な切削代や不適切な加工順序は、変形や穴間隔のずれを容易に引き起こします。
TC4チタン製ロングコンロッドの技術図面参考資料。両端のベアリング穴と中心距離の要件を含む。
このチタン製コンロッドの加工が難しかった理由
顧客は、両端に軸受穴が開いた、長くて不規則な形状のコネクティングロッドを必要としていた。軸受穴の寸法はØ14で、厳しい公差が求められ、穴の間隔は158±0.03mmに制御する必要があった。
部品が長く、TC4チタン合金で作られていたため、加工中の変形によって穴の間隔が公差を超える可能性が直接的に生じた。
主な製造リスク
- 不規則な長尺形状は、機械加工時の変形リスクを高めた。
- TC4チタン合金は、切削力、熱、および応力解放に敏感である。
- 切削代が大きすぎると、部品が変形し、穴の間隔に影響を与える可能性があります。
- ベアリングアセンブリの要件に合わせるために、Ø14のベアリング穴が必要でした。
- 158±0.03 mmという穴間隔の公差では、加工誤差の余地はほとんどなかった。
最大の難点は、長くて不規則な形状のTC4部品の変形制御であった。
主な問題点は、部品の変形と穴間隔精度との関係でした。製品は長く不規則な形状をしており、TC4チタン合金は加工応力が適切に制御されないと変形する可能性があるため、切削量が多いと最終的な穴間隔158±0.03mmが公差外になる可能性がありました。
| 重大なリスク | TC4チタン合金は、切削力、熱、内部応力が適切に制御されない場合、変形する可能性がある。 |
|---|---|
| 構造的リスク | その部品は細長く不規則な形状をしていたため、材料除去時の変形に対してより敏感であった。 |
| ベアリング穴の要件 | 両端のベアリング穴は、ベアリングを適切に嵌合させるために、直径14mmの加工精度が必要でした。 |
| 穴間隔の要件 | 加工後も、穴間の中心距離は158±0.03mmを維持する必要があった。 |
変形とベアリング穴の精度をどのように制御したか
Richconn 応力を軽減し、部品を徐々に最終寸法に近づけるために、段階的な製造工程を採用した。この工程では、ワイヤーカットによる粗加工、CNCによる荒加工、二次仕上げ加工、形状修正、そして最終的な精密穴加工を組み合わせた。
ワイヤーカット粗形
外側の形状は、1mmの余裕を持たせて高速ワイヤ放電加工で粗削りされ、精密な穴は直径13mmに事前に加工された。
CNC荒加工
まずCNCによる荒加工を行い、後工程の仕上げ加工と変形制御のために0.5mmの余裕を残した。
二次仕上げおよび修正
外側の形状は寸法通りに仕上げられ、その後、平面度を0.05mmにするために形状補正加工が施された。
最終的なØ14穴加工
直径14mmのベアリング穴は、変形制御と形状仕上げの後、最終公差まで精密加工された。
測定された穴間隔は、要求される158±0.03 mmに対してmmであった。
ベアリング穴の嵌合精度および穴間隔の要件を満たしました。
工程最適化後、Ø14ベアリング穴はベアリングアセンブリの要件を満たしました。穴間隔は158±0.03mmで、157.99mm～158.01mmの範囲で測定され、顧客の許容誤差要件を満たしました。
- 材質：TC4チタン合金
- 工程：ワイヤーカットによるCNCマシニングセンターでの粗加工
- ベアリング穴：Ø14、厳しい公差要件
- 穴間隔の要件：158±0.03 mm
- 測定された穴間隔：157.99～158.01 mm
- 平面度補正目標値：0.05 mm
TC4チタン長尺部品加工について購入者が知っておくべきこと
長くて不規則な形状のチタン部品は、単純なCNC加工だけでは不十分です。ベアリング穴、狭い中心間距離、変形に敏感な形状などが含まれる部品の場合、加工工程は段階的な材料除去と寸法補正を考慮して計画する必要があります。
TC4チタン合金部品の場合、切削量、加工順序、加工代の設定方法、最終穴加工のタイミングなど、すべてが最終的な穴間隔の安定性に影響を与える。
Richconnの実務経験
- ワイヤーカット加工を用いて、許容誤差を制御しながら不規則な形状のチタン製プロファイルを作製する。
- 段階的な荒加工と仕上げ加工を行うことで、変形リスクを低減する。
- 最終的な精密加工を行う前に、十分な加工代を残しておいてください。
- 穴間隔が重要な場合、最終的な穴加工の前に平面度を正確に測定してください。
- 部品の形状が安定してから、ベアリング穴の仕上げを行ってください。
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Richconn チタン合金部品、航空宇宙部品、ベアリング穴部品、ブラケット、リンケージ、ハウジング、および顧客の図面に基づいた複雑なカスタム金属部品のカスタムCNC加工をサポートします。
TC4チタン精密CNC加工に関するよくある質問
TC4チタン合金はなぜ機械加工が難しいのでしょうか？
TC4チタン合金は、熱、切削力、内部応力、工具摩耗に敏感です。長尺部品や不規則な形状の部品の場合、加工代や切削順序が不適切だと、変形や寸法誤差が生じる可能性があります。
長いチタン部品において、穴の間隔精度をどのように制御すればよいでしょうか？
穴間隔の精度は通常、段階的な荒加工、適切な許容値の設定、変形補正、安定した治具の使用、そして部品形状が安定した後の最終的な精密穴加工によって制御されます。
最終的な直径14インチの加工を行う前に、なぜ穴を事前に直径13インチに切削したのですか？
穴を事前に切削しておくことで、最終的な精密加工の前に材料を徐々に除去し、応力を軽減することができます。これにより、最終的なベアリング穴のサイズと穴間隔をより正確に制御することが可能になります。
できる Richconn 同様のチタン製航空宇宙用リンケージを機械で製造できますか？
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