Лучшие советы по фрезерованию титана, которые должен знать каждый станочник

Титан сложно обрабатывать, но при наличии необходимых навыков это можно сделать. Его исключительная прочность при высоких температурах бросает вызов механикам. Механики должны освоить эти важные методы фрезерования титана.

1. Выберите подходящий инструмент для фрезерования титана.

Самым важным шагом является выбор подходящего режущего инструмента для титана. Твердость титана быстро увеличивается с повышением температуры и имеет тенденцию прилипать к режущим кромкам. Стандартные инструментальные материалы быстро повреждаются.

Вместо них подойдут твердосплавные фрезы с эксклюзивным покрытием. Ищите инструменты с большим количеством режущих кромок для быстрого удаления материала. Лучше всего подходят концевые фрезы с переменным шагом спирали и пятью или более канавками.

Специальные покрытия инструментов, такие как нитрид титана и алюминия, помогают снизить температуру на границе раздела инструмента и детали, быстро рассеивая тепло.

Они значительно увеличивают срок службы инструмента по сравнению с инструментами без покрытия. При регулярной обработке титана инвестируйте в инструменты с покрытием премиум-класса, чтобы сталкиваться с меньшими проблемами.

2. Знайте факторы, которые затрудняют добычу титана. Мельница/Машина

Есть шесть основных причин, по которым черновое фрезерование титана 6al4v является непростой задачей:

• Выделение тепла: поскольку он является теплоизолятором, тепло от резки не рассеивается быстро. Это приводит к быстрому наклепу и износу инструмента.
• Деформационное упрочнение: материал существенно упрочняется при повышении температуры, что сокращает срок службы инструмента.
• Химическая активность: Титан образует прочные связи со многими элементами, что приводит к проблемам адгезии/сварки.
• Прочность: даже при комнатной температуре он демонстрирует высокую прочность, требующую больших сил резания.
• Плотность: более низкая плотность требует более низких параметров резки, чем у других металлов.
• Обрабатываемость: Из-за вышеуказанных факторов обрабатываемость хуже, чем у мягкой стали. Необходимо соблюдать тщательную технику.

3. Учитывайте скорость фрезерования и подачу.

Большое внимание необходимо уделить настройке оптимальной скорости и подачи. Как правило, следует работать на более высоких скоростях шпинделя, обычно 3000–5000 об/мин, чтобы уменьшить перегрев.

Вырезайте умеренную радиальную глубину зацепления, примерно 5-15% диаметра инструмента, делая легкие последовательные проходы вместо одной агрессивной операции.

Начните с консервативной загрузки стружки около 0,001–0,003 дюйма на оборот и постепенно увеличивайте ее, внимательно изучая результаты.

Выполните пробные резы, чтобы определить идеальную «золотую середину» для вашей комбинации станок-материал-инструмент, обеспечивающую максимальный срок службы инструмента без вредных последствий. Точная настройка скорости и подачи от начальной точки 150–300 SFM и 0,025–0,075 мм/оборот соответственно.

4. Используйте подходящую охлаждающую жидкость для предотвращения перегрева.

Как уже было сказано, нагрев – самый большой враг шлифования титана, а СОЖ – его лучший друг. Залейте рабочую зону охлаждающей жидкостью, которая растворяется в воде, лучше всего в концентрации 10% вместо обычных 6% для стали.

Используйте мощные распылители, форсунки или распылители охлаждающей жидкости и убедитесь, что давление в линии подачи охлаждающей жидкости достаточно для прохождения через режущие поверхности.

Внимательно следите за температурой и действуйте быстро, если она начинает повышаться, например, добавляя больше охлаждающей жидкости или замедляя работу машин и подачи.

Для успеха этот металл должен иметь постоянное большое количество охлаждающей жидкости, чтобы поддерживать низкую температуру резки. При шлифовке титана не экономьте на охлаждении.

5. Рассмотрите возможность использования концевых фрез с изменяемой спиралью.

При работе с титаном полезны инструменты с переменной спиралью, поскольку они могут резать плавно, без шума и вибрации. Они помогают распределить давление резания, чтобы оно не шло в одном направлении. Благодаря фиксированной нагрузке стружки вдоль канавок форма фрезы позволяет медленно удалять стружку небольшой толщины.

Чтобы быстрее избавиться от материала, ищите различные концевые спиральные фрезы с четырьмя или более точными режущими кромками. Инструменты с множеством различных функций гарантируют стабильную работу.

6. Используйте Пек Бурение и методы наращивания

Эти методы предлагаются для того, чтобы работа не усложнялась, а инструменты не ломались. Когда вы клюете сверло, вы оттягиваете часть сверла назад, а при наклонном сверлении вы медленно опускаете инструмент в отверстие. В обоих случаях стружка время от времени выпадает, а не упаковывается и не приваривается внутри канавок из-за постоянного давления резания.

Будьте осторожны при расклевке или наезде на умеренную скорость и делайте подачу в отверстия без заусенцев. При резке титана сделайте глубокий вдох. Слишком быстрый бег вызовет только проблемы.

7. Надлежащим образом закрепите титан на рабочем столе, чтобы избежать вибрации.

Титан одновременно легкий и прочный, поэтому важно надежно зажимать заготовки, чтобы получить гладкие поверхности, которые не повредит вибрация.

Используйте более одного крепежного зажима, чтобы обеспечить равномерное давление на большую площадь контакта. Не затягивайте деталь слишком сильно, иначе вы можете случайно погнуть ее. Выбирайте фитинги с минимально возможной длиной жесткого зажима, чтобы снизить вероятность прогиба. Возможно, вы захотите подумать о двусторонней резке, чтобы снизить вероятность сотрясения обеих сторон ложи. При фрезеровании титана ti6al4v выбирайте надежные станки с высокой радиальной и осевой жесткостью.

8. Рассмотрите возможность высокоскоростного фрезерования титана

Фрезерование на высоких оборотах, например 20 000 и более, хорошо работает с титаном, поскольку оно предохраняет материал от перегрева. Когда вы режете быстрее, стружка становится тоньше и не остается на поверхности инструмента достаточно долго, чтобы обеспечить значительную передачу тепла.

Кроме того, режущие кромки с меньшим усилием и контактом служат дольше. Стандартные инструменты могут хорошо работать в диапазоне от 12 000 до 15 000 об/мин, но использование высокоскоростных обрабатывающих центров, специально разработанных для титана, дает лучшие результаты. Стремитесь к максимально высокой скорости резания, которая не вызывает шума и не повреждает инструменты или детали.

9. Рассмотрите возможность радиального взаимодействия

Радиальная глубина резания или контакта инструмента составляет от 5 до 15 процентов. Края ломаются из-за сильного давления, возникающего при крутых радиальных погружениях. За несколько проходов можно достичь заданной глубины с меньшими термическими и механическими нагрузками на инструменты, если они работают с меньшим количеством стружки.

Этот метод также делает поверхность более гладкой. Когда вы начинаете обрабатывать титан, начните с небольшого взаимодействия и постепенно наращивайте его в зависимости от того, как реагируют ваши инструменты и материал. Заранее следите за такими признаками, как быстрые изменения качества поверхности или срок службы инструмента, который невозможно использовать.

10. Обратите внимание на образование толстой и тонкой стружки.

При попутном фрезеровании фреза вращается в том же направлении, что и подача. Это хороший способ удалить с объекта длинные и тонкие стружки. С другой стороны, традиционное фрезерование перемещает толстую стружку, которая застревает между инструментом и металлом, что увеличивает нагрев и трение.

Если можете, запустите подъемную мельницу несколько раз, чтобы быстрее пройти через более прочный слой титана, который образуется на поверхности во время шлифования. Помните, что незначительные различия могут иметь большое значение для этого металла; Обратите внимание на этот совет по формированию стружки, и это принесет значительную пользу.

11. Обратите внимание на дугу и фаску.

Правильное начало отверстий/пазов во избежание тупого удара инструмента значительно упрощает обработку титана. Вместо того, чтобы резко останавливать сверло/концевую фрезу на металлической кромке, постепенно опускайте его по дуге. Аналогичным образом сделайте фаску по краям перед сверлением внутренней части.

Эти методы ввода плавно передают высокие силы резания и давления на кромки инструмента без внезапной нагрузки, которая вызывает нагартование или трещины. Нанесение плавных дуг и фасок требует дополнительного времени, но окупается меньшим повреждением инструмента.

12. Износ и деформация инструмента.

Даже высококачественные твердосплавные инструменты быстро изнашиваются и изгибаются при фрезеровании титанового порошка на станке с ЧПУ при высоких скоростях и температурах резания. Часто проверяйте инструменты при меньшем увеличении, чтобы заранее обнаружить крошечные трещины или закругления.

Аналогично, проверьте отсутствие чрезмерного отклонения при обработке на большую глубину или ширину. Немедленно заменяйте изношенные фрезы или применяйте конструкции с обратным конусом, чтобы обеспечить превосходное качество обработки, точность и срок службы инструмента. Раннее обнаружение и обслуживание инструментов обеспечивает более высокую производительность в долгосрочной перспективе.

13. Всегда обращайтесь за советом к экспертам.

Если вас смущают технические детали, проконсультируйтесь с опытными специалистами по обработке титана. Опишите свой материал, желаемые допуски, объемы производства и бюджеты для получения индивидуальных рекомендаций.

Операторы, имеющие опыт обработки химически активных металлов, определяют стратегии, которые обычно не должны быть более очевидными для новичков. Бесценные советы охватывают все аспекты: от идеальных скоростей/подачи до геометрии инструмента, лучше всего обрабатывающей этот сплав.

Кроме того, представители производителей режущего инструмента премиум-класса всегда готовы предложить универсальные и экономичные решения, идеально соответствующие потребностям. Сначала поручите фрезеровку титана специалистам, пока не приобретете достаточный опыт.

Заключение

Фрезерование можно выполнить быстро и точно даже на самых твердых титановых сплавах, если внимательно следовать советам по скорости и выбору инструмента, приведенным в этой статье. Всегда старайтесь не усложнять работу, быстро отводя тепло, используя правильные настройки и большое количество охлаждающей жидкости.

Держите зажимы плотно, чтобы резак не дребезжал, и следите за устойчивостью инструмента. Советы от опытных машинистов помогут вам избежать многих проблем на начальном этапе. Используйте то, что вы узнали из этого руководства, чтобы ваши проекты по обработке титана проходили гладко.

Больше ресурсов:

Фрезерные станки – Источники: ЦИНФА.

Фрезерование резьбы – Источник: ЦИНФА

Что такое фрезерование? – Источник: XOMETRY

Стоимость фрезерования – Источник: ЦИНФА

Динамическое фрезерование – Источник: ЦИНФА

Попутное фрезерование против конвекционного фрезерования – Источник: ЦИНФА

Титан – Источник: ВИКИПЕДИЯ