Geeignete Bedingungen für die Bearbeitung von Teilen aus Titanlegierungen
Wendeplattenfräser eignen sich zum Fräsen von Titan, da ihre Anstellwinkel entsprechend variiert werden können. Solange diese Fräser mit speziellen Wendeplatten ausgestattet sind und die richtigen Schnittparameter angewendet werden, werden die Stabilität und die Gesamtleistung im Allgemeinen verbessert. Cutter Vorschubgeschwindigkeit sollte für jeden minimalen Wert eingestellt werden, was von entscheidender Bedeutung ist.
I. Das Fräsen von Titanlegierungen erfordert geeignete Bedingungen
Die Titanverarbeitung ist nicht nur anspruchsvoller, sondern auch eingeschränkter als die meisten anderen Metallmaterialien. Dies liegt daran, dass die metallurgischen Eigenschaften und Materialeigenschaften von Titanlegierungen einen schwerwiegenden Einfluss auf die Schneidwirkung und das Material selbst haben können. Wenn Sie jedoch das richtige Werkzeug auswählen und es richtig verwenden und die Maschine und Konfiguration unter den besten Bedingungen für die Titanbearbeitung optimieren, können Sie diese Anforderungen erfüllen. Und erhalten Sie zufriedenstellende hohe Leistung und perfekte Titanteile. Viele der Probleme, die bei der herkömmlichen Titanmetallverarbeitung auftreten, sind nicht unvermeidlich, solange die Auswirkungen der Titaneigenschaften auf den Verarbeitungsprozess überwunden werden, und es kann ein Erfolg erzielt werden.
Die verschiedenen Eigenschaften von Titan machen es zu einem äußerst attraktiven Teilematerial, aber viele seiner Eigenschaften wirken sich auch auf seine Bearbeitbarkeit aus. Titan hat ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das normalerweise nur 60% der Dichte von Stahl beträgt. Titan hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul als Stahl, daher ist die Textur härter und die Durchbiegung besser. Titan ist auch rostfreiem Stahl hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Diese Eigenschaften führen dazu, dass Titan während der Bearbeitung höhere und konzentriertere Schnittkräfte erzeugt. Es ist anfällig für Vibrationen, die beim Schneiden Zittern verursachen. Darüber hinaus ist es auch leicht, während des Schneidens mit dem Schneidwerkzeugmaterial zu reagieren, wodurch der Verschleiß des Kraters erhöht wird. Darüber hinaus ist seine Wärmeleitfähigkeit schlecht, und da die Wärme hauptsächlich in der Schneidzone konzentriert ist, muss das Werkzeug zur Bearbeitung von Titan eine hohe Wärmehärte aufweisen.
II. Stabilität ist der Schlüssel zum Erfolg
Einige Werkstätten haben festgestellt, dass Titan schwer effizient zu verarbeiten ist, aber diese Ansicht spiegelt nicht den Trend moderner Bearbeitungsmethoden und -werkzeuge wider. Ein Teil der Schwierigkeit ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Titanverarbeitung ein aufkommender Prozess ist und es an Erfahrung mangelt, auf die man zurückgreifen kann. Darüber hinaus hängt die Schwierigkeit gewöhnlich mit dem erwarteten Wert und der Erfahrung des Bedieners zusammen. Insbesondere haben sich einige Leute an die Verarbeitung von Materialien wie Gusseisen oder niedriglegiertem Stahl gewöhnt, und die Verarbeitungsanforderungen dieser Materialien sind im Allgemeinen gering. Im Gegensatz dazu scheint die Bearbeitung von Titan schwieriger zu sein, da das gleiche Werkzeug und die gleiche Rate nicht für die Bearbeitung verwendet werden können und die Werkzeugstandzeit unterschiedlich ist. Die Titanverarbeitung ist immer noch schwieriger als bei einigen rostfreien Stählen. Wir können mit Sicherheit sagen, dass die Bearbeitung von Titanmetallen unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sowie bestimmte Vorsichtsmaßnahmen erfordern muss. Tatsächlich ist Titan im Vergleich zu den meisten Materialien ein vollständig direkt verarbeitbares Material. Solange das Titan-Werkstück stabil ist, die Spannung fest ist, die Werkzeugmaschine richtig ausgewählt ist, die Leistung stimmt, die Arbeitsbedingungen gut sind und die ISO50-Spindel mit einem kurzen Werkzeugüberhang versehen ist. Dann sind alle Probleme gelöst - solange das Schneidwerkzeug korrekt ist.
Beim eigentlichen Fräsen sind die für die Titanmetallbearbeitung erforderlichen Bedingungen jedoch nicht immer zufriedenstellend, da nicht immer ideale Stabilitätsbedingungen vorliegen. Darüber hinaus weisen viele Titanteile eine komplexe Form auf und können viele feine oder tiefe Hohlräume, dünne Wände, Schrägen und dünne Klammern enthalten. Um solche Teile erfolgreich zu bearbeiten, sind große Überhänge und Werkzeuge mit kleinem Durchmesser erforderlich, was die Werkzeugstabilität beeinträchtigen kann. Bei der Bearbeitung von Titan besteht häufig die Gefahr von Stabilitätsproblemen.
III. Vibration und Hitze müssen berücksichtigt werden
Die nicht ideale Umgebung umfasst auch andere Faktoren, darunter die Tatsache, dass die meisten Maschinen derzeit mit einer IS0 40-Spindel ausgestattet sind. Wenn die Maschine mit hoher Festigkeit verwendet wird, ist es unmöglich, den neuen Messerzustand für eine lange Zeit beizubehalten. Wenn die Teilestruktur kompliziert ist, ist es gewöhnlich nicht einfach, sie effektiv zu klemmen. Die Herausforderung ist natürlich nicht darauf beschränkt: Der Schneidprozess muss manchmal zum Vollschlitzfräsen, Seitenschneiden oder Konturfräsen verwendet werden. All dies ist möglich (aber nicht zwingend), um Vibrationen zu erzeugen und schlechte Schnittbedingungen zu erzeugen. Es ist wichtig, beim Aufstellen der Maschine stets auf die Verbesserung der Stabilität zu achten, um Vibrationstrends zu vermeiden. Vibrationen können zum Bruch der Klinge, zur Beschädigung der Klinge und zu unvorhersehbaren und inkonsistenten Ergebnissen führen. Eine Verbesserung ist die Verwendung einer mehrstufigen Klemmung, um das Teil näher an die Spindel heranzuführen und so der Vibration entgegenzuwirken.
Da Titanmetall bei hohen Temperaturen seine Härte und Festigkeit beibehält, ist die Schneide hohen Kräften und Beanspruchungen ausgesetzt. Zusammen mit der hohen Hitze, die in der Schneidzone erzeugt wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Kaltverfestigung auftritt. Dies kann bestimmte Probleme verursachen, insbesondere für nachfolgende Schneidvorgänge. Daher ist die Auswahl der besten Wendeschneidplattenqualitäten und -geometrien der Schlüssel zum Erfolg. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass feinkörnige, unbeschichtete Wendeplatten für die Titanverarbeitung ideal sind. Heutzutage können Klingenqualitäten mit PVD-Titanbeschichtungen die Leistung erheblich verbessern.
IV. Genauigkeit, Bedingungen und korrekte Schnittparameter
Die Genauigkeit der Unrundheit des Werkzeugs in axialer und radialer Richtung ist ebenfalls wichtig. Wenn beispielsweise die Klinge nicht richtig im Fräser installiert ist, kann die Schneide um den Fräser herum schnell beschädigt werden. Beim Schneiden von Titan gibt es andere Faktoren: Beispielsweise können schlechte Werkzeugherstellungstoleranzen, Verschleiß und Werkzeugschäden, defekte oder schlechte Werkzeughalter, Verschleiß der Werkzeugspindel usw. die Werkzeuglebensdauer stark beeinträchtigen. Beobachtungen zeigen, dass 80% aller Fälle von schlechter Verarbeitungsleistung durch diese Faktoren verursacht werden. Obwohl die meisten Menschen einen positiven Spanschneider bevorzugen, kann ein leicht negativer Spanschneider Material mit einem höheren Vorschub und Vorschüben von bis zu 0,5 mm pro Zahn entfernen. Dies bedeutet aber auch, dass die beste Stabilität erhalten bleiben muss, dh die Maschine sollte sehr stark sein und die Klemmung sollte extrem stabil sein.
Zusätzlich zum Tauchfräsen (vorzugsweise mit runden Einsätzen) sollte die 90-Grad-Hauptdeklination vermieden werden. Dies trägt in der Regel zur Verbesserung der Stabilität und der Gesamtleistung bei, insbesondere in geringen Tiefen. Beim Fräsen mit tiefen Kavitäten wird empfohlen, ein Werkzeug mit variabler Länge durch den Werkzeugadapter zu verwenden, anstatt während des gesamten Prozesses ein einzelnes Werkzeug mit einer einzelnen Länge zu verwenden.
Das Einstellen der Schnittparameter zur Überwindung der durch die Reduzierung des Vorschubs pro Zahn verursachten Vibrationen ist eine herkömmliche Lösung. Diese Methode ist jedoch nicht geeignet, da sie sich katastrophal auf die Standzeit und die Schnittleistung auswirken kann. Wendeschneidplatten erfordern eine gewisse Abrundung der Schneidkante, um die Schneidkantenfestigkeit zu erhöhen und eine bessere Schichthaftung zu erzielen.
Beim Fräsen von Titan muss das Werkzeug mit mindestens einem Mindestvorschub arbeiten - normalerweise 0,1 mm pro Zahn. Wenn die Neigung zu Vibrationen auftritt, ist das Problem einer Beschädigung der Klinge oder einer verkürzten Werkzeuglebensdauer unvermeidlich. Mögliche Lösungen sind das genaue Berechnen des Vorschubs pro Zahn und das Sicherstellen, dass dieser mindestens 0,1 mm beträgt.
I. Das Fräsen von Titanlegierungen erfordert geeignete Bedingungen
Die Titanverarbeitung ist nicht nur anspruchsvoller, sondern auch eingeschränkter als die meisten anderen Metallmaterialien. Dies liegt daran, dass die metallurgischen Eigenschaften und Materialeigenschaften von Titanlegierungen einen schwerwiegenden Einfluss auf die Schneidwirkung und das Material selbst haben können. Wenn Sie jedoch das richtige Werkzeug auswählen und es richtig verwenden und die Maschine und Konfiguration unter den besten Bedingungen für die Titanbearbeitung optimieren, können Sie diese Anforderungen erfüllen. Und erhalten Sie zufriedenstellende hohe Leistung und perfekte Titanteile. Viele der Probleme, die bei der herkömmlichen Titanmetallverarbeitung auftreten, sind nicht unvermeidlich, solange die Auswirkungen der Titaneigenschaften auf den Verarbeitungsprozess überwunden werden, und es kann ein Erfolg erzielt werden.
Die verschiedenen Eigenschaften von Titan machen es zu einem äußerst attraktiven Teilematerial, aber viele seiner Eigenschaften wirken sich auch auf seine Bearbeitbarkeit aus. Titan hat ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das normalerweise nur 60% der Dichte von Stahl beträgt. Titan hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul als Stahl, daher ist die Textur härter und die Durchbiegung besser. Titan ist auch rostfreiem Stahl hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überlegen und weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Diese Eigenschaften führen dazu, dass Titan während der Bearbeitung höhere und konzentriertere Schnittkräfte erzeugt. Es ist anfällig für Vibrationen, die beim Schneiden Zittern verursachen. Darüber hinaus ist es auch leicht, während des Schneidens mit dem Schneidwerkzeugmaterial zu reagieren, wodurch der Verschleiß des Kraters erhöht wird. Darüber hinaus ist seine Wärmeleitfähigkeit schlecht, und da die Wärme hauptsächlich in der Schneidzone konzentriert ist, muss das Werkzeug zur Bearbeitung von Titan eine hohe Wärmehärte aufweisen.
II. Stabilität ist der Schlüssel zum Erfolg
Einige Werkstätten haben festgestellt, dass Titan schwer effizient zu verarbeiten ist, aber diese Ansicht spiegelt nicht den Trend moderner Bearbeitungsmethoden und -werkzeuge wider. Ein Teil der Schwierigkeit ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Titanverarbeitung ein aufkommender Prozess ist und es an Erfahrung mangelt, auf die man zurückgreifen kann. Darüber hinaus hängt die Schwierigkeit gewöhnlich mit dem erwarteten Wert und der Erfahrung des Bedieners zusammen. Insbesondere haben sich einige Leute an die Verarbeitung von Materialien wie Gusseisen oder niedriglegiertem Stahl gewöhnt, und die Verarbeitungsanforderungen dieser Materialien sind im Allgemeinen gering. Im Gegensatz dazu scheint die Bearbeitung von Titan schwieriger zu sein, da das gleiche Werkzeug und die gleiche Rate nicht für die Bearbeitung verwendet werden können und die Werkzeugstandzeit unterschiedlich ist. Die Titanverarbeitung ist immer noch schwieriger als bei einigen rostfreien Stählen. Wir können mit Sicherheit sagen, dass die Bearbeitung von Titanmetallen unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sowie bestimmte Vorsichtsmaßnahmen erfordern muss. Tatsächlich ist Titan im Vergleich zu den meisten Materialien ein vollständig direkt verarbeitbares Material. Solange das Titan-Werkstück stabil ist, die Spannung fest ist, die Werkzeugmaschine richtig ausgewählt ist, die Leistung stimmt, die Arbeitsbedingungen gut sind und die ISO50-Spindel mit einem kurzen Werkzeugüberhang versehen ist. Dann sind alle Probleme gelöst - solange das Schneidwerkzeug korrekt ist.
Beim eigentlichen Fräsen sind die für die Titanmetallbearbeitung erforderlichen Bedingungen jedoch nicht immer zufriedenstellend, da nicht immer ideale Stabilitätsbedingungen vorliegen. Darüber hinaus weisen viele Titanteile eine komplexe Form auf und können viele feine oder tiefe Hohlräume, dünne Wände, Schrägen und dünne Klammern enthalten. Um solche Teile erfolgreich zu bearbeiten, sind große Überhänge und Werkzeuge mit kleinem Durchmesser erforderlich, was die Werkzeugstabilität beeinträchtigen kann. Bei der Bearbeitung von Titan besteht häufig die Gefahr von Stabilitätsproblemen.
III. Vibration und Hitze müssen berücksichtigt werden
Die nicht ideale Umgebung umfasst auch andere Faktoren, darunter die Tatsache, dass die meisten Maschinen derzeit mit einer IS0 40-Spindel ausgestattet sind. Wenn die Maschine mit hoher Festigkeit verwendet wird, ist es unmöglich, den neuen Messerzustand für eine lange Zeit beizubehalten. Wenn die Teilestruktur kompliziert ist, ist es gewöhnlich nicht einfach, sie effektiv zu klemmen. Die Herausforderung ist natürlich nicht darauf beschränkt: Der Schneidprozess muss manchmal zum Vollschlitzfräsen, Seitenschneiden oder Konturfräsen verwendet werden. All dies ist möglich (aber nicht zwingend), um Vibrationen zu erzeugen und schlechte Schnittbedingungen zu erzeugen. Es ist wichtig, beim Aufstellen der Maschine stets auf die Verbesserung der Stabilität zu achten, um Vibrationstrends zu vermeiden. Vibrationen können zum Bruch der Klinge, zur Beschädigung der Klinge und zu unvorhersehbaren und inkonsistenten Ergebnissen führen. Eine Verbesserung ist die Verwendung einer mehrstufigen Klemmung, um das Teil näher an die Spindel heranzuführen und so der Vibration entgegenzuwirken.
Da Titanmetall bei hohen Temperaturen seine Härte und Festigkeit beibehält, ist die Schneide hohen Kräften und Beanspruchungen ausgesetzt. Zusammen mit der hohen Hitze, die in der Schneidzone erzeugt wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Kaltverfestigung auftritt. Dies kann bestimmte Probleme verursachen, insbesondere für nachfolgende Schneidvorgänge. Daher ist die Auswahl der besten Wendeschneidplattenqualitäten und -geometrien der Schlüssel zum Erfolg. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass feinkörnige, unbeschichtete Wendeplatten für die Titanverarbeitung ideal sind. Heutzutage können Klingenqualitäten mit PVD-Titanbeschichtungen die Leistung erheblich verbessern.
IV. Genauigkeit, Bedingungen und korrekte Schnittparameter
Die Genauigkeit der Unrundheit des Werkzeugs in axialer und radialer Richtung ist ebenfalls wichtig. Wenn beispielsweise die Klinge nicht richtig im Fräser installiert ist, kann die Schneide um den Fräser herum schnell beschädigt werden. Beim Schneiden von Titan gibt es andere Faktoren: Beispielsweise können schlechte Werkzeugherstellungstoleranzen, Verschleiß und Werkzeugschäden, defekte oder schlechte Werkzeughalter, Verschleiß der Werkzeugspindel usw. die Werkzeuglebensdauer stark beeinträchtigen. Beobachtungen zeigen, dass 80% aller Fälle von schlechter Verarbeitungsleistung durch diese Faktoren verursacht werden. Obwohl die meisten Menschen einen positiven Spanschneider bevorzugen, kann ein leicht negativer Spanschneider Material mit einem höheren Vorschub und Vorschüben von bis zu 0,5 mm pro Zahn entfernen. Dies bedeutet aber auch, dass die beste Stabilität erhalten bleiben muss, dh die Maschine sollte sehr stark sein und die Klemmung sollte extrem stabil sein.
Zusätzlich zum Tauchfräsen (vorzugsweise mit runden Einsätzen) sollte die 90-Grad-Hauptdeklination vermieden werden. Dies trägt in der Regel zur Verbesserung der Stabilität und der Gesamtleistung bei, insbesondere in geringen Tiefen. Beim Fräsen mit tiefen Kavitäten wird empfohlen, ein Werkzeug mit variabler Länge durch den Werkzeugadapter zu verwenden, anstatt während des gesamten Prozesses ein einzelnes Werkzeug mit einer einzelnen Länge zu verwenden.
Das Einstellen der Schnittparameter zur Überwindung der durch die Reduzierung des Vorschubs pro Zahn verursachten Vibrationen ist eine herkömmliche Lösung. Diese Methode ist jedoch nicht geeignet, da sie sich katastrophal auf die Standzeit und die Schnittleistung auswirken kann. Wendeschneidplatten erfordern eine gewisse Abrundung der Schneidkante, um die Schneidkantenfestigkeit zu erhöhen und eine bessere Schichthaftung zu erzielen.
Beim Fräsen von Titan muss das Werkzeug mit mindestens einem Mindestvorschub arbeiten - normalerweise 0,1 mm pro Zahn. Wenn die Neigung zu Vibrationen auftritt, ist das Problem einer Beschädigung der Klinge oder einer verkürzten Werkzeuglebensdauer unvermeidlich. Mögliche Lösungen sind das genaue Berechnen des Vorschubs pro Zahn und das Sicherstellen, dass dieser mindestens 0,1 mm beträgt.
Zusätzlich kann die Spindeldrehzahl reduziert werden, um die anfängliche Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen. Wenn der Mindestvorschub pro Zahn verwendet wird und die Spindeldrehzahl falsch ist, kann die Standzeit bis zu 95% betragen. Das Verringern der Spindeldrehzahl erhöht normalerweise die Lebensdauer des Werkzeugs.
Sobald sich stabile Bedingungen eingestellt haben, können die Spindeldrehzahl und der Vorschub für eine optimale Leistung entsprechend erhöht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Teil der Klingen aus dem Fräser zu entfernen oder einen Fräser mit weniger Klingen auszuwählen.
Sobald sich stabile Bedingungen eingestellt haben, können die Spindeldrehzahl und der Vorschub für eine optimale Leistung entsprechend erhöht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Teil der Klingen aus dem Fräser zu entfernen oder einen Fräser mit weniger Klingen auszuwählen.
