Najlepsze wskazówki dotyczące frezowania tytanu, które powinien znać każdy mechanik

Tytan jest trudny w obróbce, ale przy odpowiednich umiejętnościach jest to możliwe. Jego wyjątkowa wytrzymałość w wysokich temperaturach stanowi wyzwanie dla mechaników. Mechanicy powinni poznać te podstawowe metody frezowania tytanu.

1. Wybierz odpowiednie oprzyrządowanie do frezowania tytanu

Najważniejszym krokiem jest wybór odpowiednich narzędzi skrawających do tytanu. Twardość tytanu szybko wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i ma tendencję do przylegania do krawędzi skrawających. Standardowe materiały narzędziowe szybko ulegają uszkodzeniu.

Zamiast tego odpowiednie są frezy węglikowe z ekskluzywnymi powłokami. Poszukaj narzędzi z większą liczbą krawędzi skrawających, aby szybko usuwać materiał. Najlepiej sprawdzają się frezy trzpieniowe o zmiennym uzębieniu z pięcioma lub większą liczbą rowków.

Specjalne powłoki narzędzi, takie jak azotek tytanu i glinu, pomagają obniżyć temperatury na styku narzędzia i szybko rozpraszają ciepło.

Znacząco zwiększają trwałość narzędzia w porównaniu do narzędzi niepowlekanych. Podczas regularnej obróbki tytanu inwestuj w narzędzia z powłoką premium, aby stawić czoła mniej problemom.

2. Poznaj czynniki, które utrudniają obróbkę tytanu Młyn/Maszyna

Istnieje sześć głównych powodów, dla których frezowanie zgrubne tytanu 6al4v nie jest proste:

• Wytwarzanie ciepła: Jako izolator termiczny, ciepło powstające podczas cięcia nie jest szybko rozpraszane. Powoduje szybkie utwardzanie i zużycie narzędzi.
• Utwardzanie przez zgniot: Materiał znacznie wzmacnia się wraz ze wzrostem temperatury, skracając żywotność narzędzia.
• Reaktywność chemiczna: Tytan tworzy silne wiązania z wieloma pierwiastkami, co prowadzi do problemów z przyczepnością/spawaniem.
• Wytrzymałość: Nawet w temperaturze pokojowej wykazuje dużą wytrzymałość, wymagając większych sił skrawania.
• Gęstość: Jego mniejsza gęstość wymaga niższych parametrów skrawania niż w przypadku innych metali.
• Skrawalność: Ze względu na powyższe czynniki obrabialność jest gorsza niż w przypadku stali miękkiej. Należy przestrzegać ostrożnych technik.

3. Weź pod uwagę prędkość frezowania i posuw

Należy zwrócić szczególną uwagę na ustawienie optymalnej prędkości i posuwu. Ogólnie rzecz biorąc, należy pracować przy wyższych prędkościach wrzeciona, zwykle 3000-5000 obr./min, aby zmniejszyć gromadzenie się ciepła.

Tnij z niewielką promieniową głębokością zagłębienia, około 5–15% średnicy narzędzia, wykonując kolejne lekkie przejścia zamiast jednej agresywnej operacji.

Rozpocznij od konserwatywnego obciążenia wiórów około 0,001–0,003 cala na obrót i stopniowo zwiększaj je, dokładnie sprawdzając wyniki.

Wykonaj cięcia próbne, aby określić idealny „najlepszy punkt” kombinacji maszyny, materiału i narzędzia, zapewniający maksymalną trwałość narzędzia bez szkodliwych skutków. Dostosuj prędkości i posuwy odpowiednio od punktu początkowego 150–300 SFM i 0,025–0,075 mm/obrót.

4. Użyj odpowiedniego środka chłodzącego, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła

Jak już powiedziano, największym wrogiem szlifowania tytanu jest ciepło, a jego najlepszym przyjacielem jest chłodziwo. Zalej miejsce pracy chłodziwem rozpuszczalnym w wodzie, najlepiej w stężeniu 10% zamiast zwykłych 6% w przypadku stali.

Używaj silnych zamgławiaczy, dysz lub mgiełek chłodziwa i upewnij się, że ciśnienie w przewodzie chłodziwa jest wystarczające, aby dotrzeć do powierzchni skrawających.

Uważnie obserwuj temperaturę i reaguj szybko, jeśli zaczną rosnąć, na przykład dodając więcej chłodziwa lub spowalniając maszyny i podajniki.

Aby obróbka zakończyła się sukcesem, metal ten musi mieć stałą, dużą ilość chłodziwa, aby utrzymać niskie temperatury skrawania. Podczas szlifowania tytanu nie oszczędzaj na chłodzeniu.

5. Rozważ użycie frezów trzpieniowych o zmiennej linii śrubowej

Podczas pracy z tytanem pomocne są narzędzia ze zmienną spiralą, ponieważ umożliwiają płynne cięcie bez hałasu i wibracji. Pomagają rozłożyć nacisk cięcia, tak aby nie działał on tylko w jedną stronę. Dzięki utrzymaniu stałego obciążenia wiórów wzdłuż rowków kształt frezu pozwala na powolne usuwanie wiórów o małej grubości.

Aby szybciej pozbyć się materiału, poszukaj różnych frezów walcowo-czołowych z czterema lub większą liczbą precyzyjnych krawędzi skrawających. Narzędzia o wielu różnych funkcjach gwarantują stabilną pracę.

6. Użyj Dziobania Wiercenie i techniki rampowania

Metody te są zalecane, aby praca nie stała się zbyt skomplikowana, a narzędzia nie uległy uszkodzeniu. Kiedy wiercisz dziobując, odciągasz część wiertła, a kiedy wiercisz pochylnie, powoli opuszczasz narzędzie do otworu. W obu przypadkach wióry czasami wypadają, zamiast gromadzić się i spawać wewnątrz rowków pod wpływem stałego nacisku skrawania.

Zachowaj ostrożność podczas dziobania lub wbijania w ziemię z niewielką prędkością i podawaj w celu uzyskania otworów bez zadziorów. Podczas cięcia tytanu weź głęboki oddech. Zbyt szybkie bieganie spowoduje tylko problemy.

7. Prawidłowo zabezpiecz tytan na stole roboczym, aby uniknąć wibracji

Tytan jest lekki i mocny, dlatego istotne jest mocne mocowanie obrabianych przedmiotów, aby uzyskać gładkie powierzchnie, których wibracje nie uszkodzą.

Aby zastosować równomierny nacisk na dużej powierzchni styku, użyj więcej niż jednego zacisku elementu mocującego. Nie dokręcaj części zbyt mocno, bo możesz ją przypadkowo zgiąć. Wybierz łączniki o możliwie najkrótszej sztywnej długości mocowania, aby zmniejszyć ryzyko ugięcia. Możesz pomyśleć o cięciu dwustronnym, aby obie strony materiału były mniej podatne na drgania. Do frezowania tytanu ti6al4v wybieraj wytrzymałe obrabiarki o dużej sztywności promieniowej i osiowej.

8. Weź pod uwagę obróbkę tytanu przy dużych prędkościach

Frezowanie przy wysokich obrotach, na przykład 20 000 lub więcej, dobrze sprawdza się w przypadku tytanu, ponieważ zapobiega nadmiernemu nagrzewaniu się materiału. Gdy tniesz szybciej, wióry są cieńsze i nie pozostają na powierzchni narzędzia wystarczająco długo, aby znacząco przekazać ciepło.

Ponadto krawędzie tnące, które mają mniejszą siłę i kontakt, wytrzymują dłużej. Standardowe narzędzia mogą dobrze pracować w zakresie od 12 000 do 15 000 obr./min, ale zastosowanie szybkich centrów obróbczych zaprojektowanych specjalnie dla tytanu daje lepsze wyniki. Dąż do najszybszych prędkości skrawania, które nie powodują hałasu ani uszkodzeń narzędzi lub części.

9. Rozważ zaangażowanie promieniowe

Dobrym pomysłem jest promieniowa głębokość skrawania lub kontakt narzędzia wynosząca około 5 do 15 procent. Krawędzie pękają pod wpływem intensywnego nacisku wywołanego stromymi promieniowymi zanurzeniami. Wielokrotne przejścia pozwalają osiągnąć docelowe głębokości przy mniejszym obciążeniu termicznym i mechanicznym narzędzi, jeśli są one stosowane tylko z mniejszymi ilościami wiórów.

Metoda ta powoduje również, że wykończenie powierzchni jest gładsze. Kiedy zaczynasz obrabiać tytan, zacznij od niewielkiego zaangażowania i powoli zwiększaj intensywność w zależności od reakcji narzędzi i materiału. Należy z wyprzedzeniem zwracać uwagę na oznaki, takie jak szybkie zmiany jakości powierzchni lub trwałość narzędzia, których nie można wykorzystać.

10. Zwróć uwagę na powstawanie wiórów od grubego do cienkiego

Podczas frezowania współbieżnego frez obraca się w tym samym kierunku co posuw. Jest to dobry sposób na uzyskanie długich, cienkich wiórów z obiektu. Z drugiej strony tradycyjne frezowanie powoduje przemieszczanie grubych wiórów, które utknęły pomiędzy narzędziem a metalem, co zwiększa ciepło i tarcie.

Jeśli możesz, uruchom młyn wznoszący więcej niż raz, aby szybciej przedostać się przez trwalszą warstwę tytanu, która tworzy się na powierzchni podczas szlifowania. Pamiętaj, że drobne różnice mogą mieć duże znaczenie w przypadku tego metalu; zwrócenie uwagi na tę wskazówkę dotyczącą tworzenia się wiórów znacznie się opłaci.

11. Zwróć uwagę na łuk i fazę

Właściwe rozpoczynanie otworów/szczelin, aby uniknąć uderzenia tępego narzędzia, znacznie ułatwia obróbkę tytanu. Zamiast gwałtownie zatrzymywać wiertło/frez na metalowej krawędzi, stopniowo opuszczaj je po łuku. Podobnie fazujemy krawędzie przed wierceniem wnętrz.

Te techniki wprowadzania płynnie przenoszą duże siły skrawania i naciski na krawędzie narzędzia bez nagłego obciążenia, które powoduje utwardzanie przez zgniot lub pęknięcia. Stosowanie delikatnych łuków i fazowania wymaga dodatkowego czasu, ale opłaca się w postaci zmniejszonych uszkodzeń narzędzia.

12. Zużycie i ugięcie narzędzia

Nawet najwyższej jakości narzędzia pełnowęglikowe szybko się zużywają i wyginają podczas frezowania CNC proszku tytanowego przy wysokich temperaturach i obciążeniach skrawania. Często monitoruj narzędzia przy mniejszym powiększeniu, aby wcześniej wykryć drobne pęknięcia lub zaokrąglenia.

Podobnie należy sprawdzić, czy nie występuje nadmierne ugięcie podczas obróbki dużych głębokości lub szerokości. Wymień zużyte frezy lub natychmiast zastosuj konstrukcje stożkowe, aby zachować doskonałe wykończenie, dokładność i trwałość narzędzia. Wczesne wykrywanie i konserwacja narzędzi zapewnia wyższą produktywność w dłuższej perspektywie.

13. Zawsze szukaj porady ekspertów

W przypadku trudności technicznych skonsultuj się z doświadczonymi mechanikami zajmującymi się obróbką tytanu. Opisz swój materiał, pożądane tolerancje, wielkość produkcji i budżety, aby otrzymać spersonalizowane rekomendacje.

Operatorzy biegli w obróbce metali reaktywnych identyfikują strategie, które zwykle nie muszą być bardziej oczywiste dla nowicjuszy. Bezcenne wskazówki dotyczą każdego aspektu, od idealnych prędkości/posuwów po geometrię narzędzi najlepiej radzącą sobie z tym stopem.

Ponadto przedstawiciele wiodących producentów narzędzi skrawających oferują wszechstronną pomoc w zakresie ekonomicznych rozwiązań dostosowanych do potrzeb. Zlecaj początkowo obróbkę tytanu specjalistom do czasu uzyskania wystarczającej wiedzy specjalistycznej.

Wniosek

Frezowanie można wykonać szybko i dokładnie nawet w przypadku najtwardszych stopów tytanu, jeśli dokładnie rozważy się wskazówki dotyczące szybkości i doboru narzędzi zawarte w tym artykule. Zawsze staraj się, aby praca nie stała się zbyt ciężka, szybko usuwaj ciepło, stosując odpowiednie ustawienia i dużą ilość chłodziwa.

Trzymaj zaciski mocno, aby cięcie nie drgało, i zwracaj uwagę na stabilność narzędzia. Uzyskanie wskazówek od mechaników posiadających dużą wiedzę może pomóc uniknąć wielu problemów na początku. Wykorzystaj zdobytą wiedzę, aby projekty obróbki tytanu przebiegały sprawnie.

Więcej zasobów:

Frezarki – Źródła: TSINFA

Frezowanie gwintów – Źródło: TSINFA

Co to jest frezowanie – Źródło: XOMETRY

Koszt operacji frezowania – Źródło: TSINFA

Frezowanie dynamiczne – Źródło: TSINFA

Frezowanie współbieżne a frezowanie konwekcyjne – Źródło: TSINFA

Tytan – Źródło: WIKIPEDIA