Effizientes Fräsverfahren für Titanlegierungen

TitanBeim Fräsen von Teilen, wie auch bei anderen schwer zu bearbeitenden Werkstoffen, führt eine geringe Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit zu einem schnelleren Verschleiß der Werkzeugschneide.

Der Unterschied liegt in der Tatsache, dass Titan-Legierungen haben die Eigenschaften der hohen Festigkeit und hohe Viskosität, so dass in den Schneidprozess, ist es einfacher zu erzeugen und zu akkumulieren Wärme in den Schneidbereich, mit seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit gekoppelt, gibt es ein Risiko der Verbrennung, wenn das Fräsen Betrieb ist in einer großen Menge von Ausschnitt getan. Dies ist das Fräsen von Titan-Legierung Teile, kann absolut nicht auf die hohe Schnittgeschwindigkeit des Grundes gehen.

Es ist jedoch nicht unmöglich, die Geschwindigkeit der Bearbeitung von Titanteilen zu erhöhen. Wenn die Schnittgeschwindigkeiten konstant gehalten werden, können die Teile schneller bearbeitet werden, indem das Zeitspanvolumen erhöht wird. Dies kann nicht durch den Einsatz leistungsfähigerer oder höherwertigerer Maschinen erreicht werden, sondern durch die Ausstattung mit Werkzeugen, die die Zerspanungsfähigkeiten der vorhandenen Maschinen voll ausschöpfen und auch einige Schwächen der Maschine, wie z. B. eine geringe Steifigkeit, ausgleichen können.

Es ist ein berühmter Werkzeughersteller, es konzentriert sich auf Titan-Legierung Fräsen Prozess-Test-Forschung, hat dieses Unternehmen einen technischen Berater, Fräsen Produktmanager Herr Brian, hat er eine Menge von Anfragen über Titan-Legierung Fräsen Technologie Benutzer erhalten, dieser Artikel zeigt seine reiche Erfahrung in Titan-Legierung Fräsen.

Titan-Legierung Fräsen, warum wird dazu führen, dass die Menschen besonderes Augenmerk auf sie zu zahlen, gibt es mindestens zwei Gründe, ein, Titan-Legierung ist vor allem in hochwertigen Teilen verwendet wird, ist es nicht nur bei der Herstellung von Flugzeugrumpf und Motorenteile verwendet, sondern auch bei der Herstellung von medizinischen Geräten in einer Reihe von Teilen, vor allem für einige der Vereinigten Staaten in den Prozess des Wachstums in den Vereinigten Staaten Unternehmen des Verarbeitenden Gewerbes, müssen sie in Richtung hochwertige Produkte zu bewegen, und wird oft auf technische Schwierigkeiten bei der Fräsen von Titan-Legierung Teile. Das Fräsen von Teilen aus Titanlegierungen ist oft eine technische Herausforderung.

Ein weiterer Grund ist, dass nicht jede Werkstatt in der Lage ist, hohe Vorschubgeschwindigkeiten zu erreichen. Wenn also beim Titanfräsen das Material nicht leicht zu bearbeiten ist oder die Schnittgeschwindigkeiten während des Prozesses nicht schnell genug sind, ist die Frage, wie eine hohe Bearbeitungseffizienz erreicht werden kann, zu einem dringenden Thema geworden, das bei den Herstellern große Aufmerksamkeit erregt hat.

Einsatz von Werkzeugen mit hoher Zähigkeit

Der erste wichtige Punkt, um ein effizientes Fräsen von Titanlegierungen zu erreichen, ist die richtige Wahl des Schneidwerkzeugs, sagte Herr Kennedy. Hartmetallschneidwerkzeuge können die richtige Wahl sein, und die Werkstätten sind oft daran gewöhnt, Hartmetall als bestes Material für Schneidwerkzeuge zu verwenden, vor allem bei fast allen schwierigen Bearbeitungen wird normalerweise Hartmetall gewählt. Für die Bearbeitung von Titan ist die neue Generation von Schnellarbeitsstahl jedoch eine gute Alternative zu Hartmetall.

Man kann davon ausgehen, dass ein Hartmetallwerkzeug mit guter Verschleißfestigkeit hohe Schnittgeschwindigkeiten bei angemessenen Bearbeitungskosten erreichen kann. Diese so genannten angemessenen Bearbeitungskosten werden jedoch durch die Voraussetzung unterstützt, dass das Werkzeug eine “hohe Zähigkeit” aufweisen muss, d. h. die Fähigkeit, Schlägen und Brüchen zu widerstehen. Leider ist die Sprödigkeit von Hartmetall im Allgemeinen viel größer als die von Schnellarbeitsstahl.

Dies ist beim Fräsen von Titanlegierungen von größter Bedeutung. Im Allgemeinen ist die Hauptursache für das Versagen von Hartmetallwerkzeugen nicht die Abnutzung der Schneidkante, sondern der gebrochene Körper. Zweitens führt der Anstieg der Schnitthitze beim Fräsen von Titanlegierungen auch dazu, dass Hartmetallwerkzeuge ihre Überlegenheit bei der Bearbeitung mit hohen Schnittgeschwindigkeiten nicht ausspielen können. Aufgrund der Verarbeitung bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, eine große Menge an Kühlmittel zu füllen, in dieser Art von einem heißen und kalten abwechselnden Rolle, das Werkzeug und das Werkstück wird eine starke thermische Schock zwischen der Schneide des Hartmetall-Werkzeug Schneide der spröden wird schnell durch die Zerkleinerung ausgelöst werden. Die beiden oben genannten technischen Schwierigkeiten müssen durch die hohe Zähigkeit in das Werkzeug selbst gelöst werden. Gewöhnliche Hartmetall-Werkzeuge sind bei weitem nicht in der Lage zu handhaben, Schneiden Tests haben bestätigt, dass die Verwendung von Werkzeugen mit hoher Zähigkeit, wie High-Speed-Stahl-Werkzeuge Fräsen Titan-Legierung Werkstück, müssen nicht über die Auswirkungen des Schneidens in der Schneid-und Schneidkante Bruch kümmern, vor allem in den kleineren starren Werkzeugmaschinen Verarbeitung, hohe Zähigkeit High-Speed-Stahl-Werkzeuge werden durch die Erhöhung der Tiefe des Schnittes statt Erhöhung der Geschwindigkeit des Schneidens, um eine hohe Rate der Metallbearbeitung zu erreichen.

Darüber hinaus steht den Anwendern heute eine breite Palette von hochzähen HSS-Schneidstoffen zur Verfügung. Die meisten Werkstätten sind sich dessen nicht immer bewusst. Sie wissen auch nicht, dass die auf dem Markt verkauften HSS-Werkzeuge verschiedenen Behandlungsverfahren unterzogen werden können, wie z. B. dem Schmelzen von HSS mit dem Zusatz bestimmter elementarer Bestandteile (wie z. B. dem Zusatz von Kobalt), der Durchführung einer Wärmebehandlung (mehrstufiges Vergüten) oder dem HSS-Material durch die Herstellung seines Herstellungsprozesses, der streng kontrolliert werden muss, aus pulvermetallurgischem HSS mit einer homogenen metallurgischen Organisation und so weiter. Daher sind hohe Kobalt Schnellarbeitsstahl, Pulvermetallurgie Schnellarbeitsstahl für effiziente Fräsen von Titan-Legierung ideale Werkzeugmaterial verwendet.

Kontrolle der hohen Schneidtemperaturen

Manchmal ist es notwendig, ein Hartmetallwerkzeug für das Schneiden von Titanteilen mit einem kleinen radialen Ansatz zu wählen, mit dem erstaunliche Ergebnisse beim Hochgeschwindigkeitsschneiden erzielt werden können, siehe Abschnitt 10% und 100%. Bei diesen Zerspanungsvorgängen ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Werkzeug nicht nur allgemein verschleißfest ist, sondern auch insbesondere bei hohen Schnitttemperaturen, was den Einsatz von beschichteten Hartmetallwerkzeugen für die Bearbeitung erfordert.

Mit den HSK-Schnellwechselhaltern und den Haltern mit thermischer Ausdehnung und Kontraktion, die die Vibrationen während der Bearbeitung reduzieren, ist eine hochsteife Bearbeitung möglich, was zu einer deutlichen Steigerung des Zeitspanvolumens führt.

Dem Herrn zufolge sind Werkzeuge aus Titan-Aluminium-Nitrid, auch bekannt als TiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeuge, im Allgemeinen die beste Wahl bei der Bearbeitung von Titanlegierungen. Unter den vielen grundlegenden Kategorien von Werkzeugbeschichtungen ist TiAlN wirksam bei der Aufrechterhaltung der allgemeinen mechanischen Eigenschaften des Werkzeugs sowie bei der Aufrechterhaltung der Hochtemperaturschneidleistung des Werkzeugs bei erhöhten Temperaturen. Höhere Schneidtemperaturen bieten der Beschichtung sogar einen gewissen Schutz. Aluminiummoleküle werden durch die Bearbeitungsenergie während des Schneidprozesses aus der Beschichtung freigesetzt und bilden eine schützende Schicht aus Aluminiumoxid auf der Werkzeugoberfläche. Diese Aluminiumoxidschicht reduziert die Wärmeübertragung zwischen Werkzeug und Werkstück sowie die Diffusion chemischer Elemente. Dieser neu gebildeten Schutzschicht können kontinuierlich Aluminiummoleküle zugeführt werden, so dass die chemischen Reaktionen, die die Bildung der Aluminiumoxidschicht vorantreiben, fortgesetzt werden können, wie im Abschnitt über neue aluminiumreiche Beschichtungen beschrieben.

TiAlN-Beschichtungen eignen sich jedoch nicht für den Einsatz bei starken Vibrationen. In diesem Fall wird Titannitrid, auch bekannt als TiCN, verwendet, das verhindert, dass die Beschichtung durch Vibrationen abblättert. “Wenn Sie auswechselbare Wendeschneidplatten verwenden und auf einer Maschine mit geringer Steifigkeit hart zerspanen, ist es wahrscheinlich am besten, TiCN zu verwenden”, sagt Herr. Herr.

Mehr Schneidkanten beim Schneiden

Auch wenn die Schnittgeschwindigkeit beim Schneiden konstant gehalten wird, der Vorschub pro Zahn des Fräsers gleich bleibt und die Schnitttiefe gleich bleibt, ist es manchmal möglich, die Produktivität zu erhöhen. In diesem Fall besteht die Lösung darin, mehr Schneiden in den Schnittprozess einzubeziehen.

Bei Spiralfräsern ist es zum Beispiel wichtig, Fräser mit einer möglichst kleinen Steigung zu wählen, wie z. B. Spiralfräser mit Korn. Durch die Verwendung dieses Werkzeugtyps verfügt der HSS-Fräser über mehr Schneiden. Da HSS-Fräser mehr Schneiden haben als Hartmetallfräser, werden erstere häufiger verwendet.

Es ist ein großer Schrägungswinkel Schaftfräser, die das Werkzeug in der Abbildung dargestellt ist, hat jede Schneide eine andere Achse vorwärts Winkel von der nächsten Schneide, so dass die Änderung kann besser unterdrücken Vibrationen, und kann erheblich verbessern die Produktivität.

Eine weitere Möglichkeit, mehr Schneiden in den Schnitt einzubeziehen, ist das Schruppen in einer anderen Richtung als das Fräsen. Beim “Schruppfräsen mit Einsatz” (manchmal auch als "Einbohrschruppen" bezeichnet) wird eine Reihe von Fräsern verwendet, als ob ein Loch entlang der Z-Achse gebohrt würde, und die End- und Seitenzähne des Fräsers führen zusammen mit dem zusammengestellten Bearbeitungsprogramm eine Überlappungsbearbeitung durch. Daher ist die Produktivität hoch und die Spanabfuhr ist ebenfalls bequem.

Diese Methode kann nur zum Schruppen verwendet werden, da zwischen den einzelnen Durchgängen immer ein gewisser Rest an Metall verbleibt, der bearbeitet werden muss. Da beim Schruppen mit Wendeplattenfräsen jedoch viele Schneiden im Spiel sind, kann die Vorschubgeschwindigkeit pro Minute erheblich gesteigert werden, wenn der Vorschub pro Zahn des Werkzeugs konstant gehalten wird. Darüber hinaus hat der Vorschub in der Z-Achse beim Einsatzfräsen den Vorteil, dass er eine hohe Steifigkeit der Werkzeugmaschine gewährleistet, da sich eine Vielzahl von Verbindungen entlang der Spindel (z. B. Werkzeughalterschnittstellen) zwangsläufig in der X- oder Y-Achse verbiegen und in der Z-Achse zusammendrücken, was zu einer hohen Steifigkeit der Werkzeugmaschine in der Z-Achse führt. Dies bedeutet, dass der Vorschub pro Zahn des Werkzeugs erhöht werden kann.

“Schruppen mit Einsetzfräsen ist die ideale Lösung für die effiziente Bearbeitung von hochfesten Metallen”, sagte er. Es wird vorgeschlagen, diese Bearbeitungsmethode beim Fräsen von Titanlegierungen einzusetzen." Dies ist die effizienteste Lösung für hochfeste Metalle.

Maßnahmen zur Beseitigung von Vibrationen

Beim Schneiden kommt es zu einer Durchbiegung des Werkzeugs, und es ist wichtig, die Ursachen dieser Durchbiegung zu untersuchen und herauszufinden, wie sie beseitigt werden kann. Denn sie führt zu einem äußerst wichtigen technischen Problem, nämlich den Vibrationen. Vibrationen beim Fräsen von Titanlegierungen sind unter zwei Gesichtspunkten ungünstig. Einerseits verursachen die erzeugten und erhöhten Zerspanungskräfte Vibrationen und verstärken diese, andererseits scheint die Spindeldrehzahl in keinem Zusammenhang mit den Vibrationen zu stehen, so dass es keine Möglichkeit gibt, eine “ideale” Drehzahl zu finden, die sich den Vibrationen anpassen kann.

Tatsächlich wird die Produktivität bei den meisten Titanfräsbearbeitungen durch Vibrationen bestimmt. Zahlreiche Zerspanungstests haben bestätigt, dass beim Titanfräsen das maximale Zerspanungsvolumen nicht bei der maximalen Leistung der Maschine, sondern beim Einsetzen extremer Vibrationen erreicht wird. Aus diesem Grund ist es wichtig und möglich, ein Programm zur rechtzeitigen Kontrolle der Vibrationen zu erstellen. Um die Produktivität der Titanfräsbearbeitung zu verbessern, müssen die folgenden technischen Probleme angegangen werden, rät Herr Kravitz:

Die Verbindung zwischen Werkzeug und Halter sowie die Verbindung zwischen Halter und Spindel müssen so steif wie möglich sein. Für Werkzeughalter bieten thermische Ausdehnungs- und Kontraktionstypen die beste Lösung, und für Spindeln bieten HSK-Schnellwechselwerkzeughalter die beste Steifigkeit im Vergleich zu normalen Kegelschnittstellen.

Die Konstruktion eines Werkzeugs mit einem exzentrischen Rückenwinkel oder einer Meißelstruktur mit einer “Rippe” bietet eine gute Dämpfung, die wiederum die Vibrationen beim Schneiden dämpft. Wenn sich ein Werkzeug durchbiegt, kommt die Rückseite des Werkzeugs mit einem exzentrischen Rückenwinkel in Kontakt mit dem Werkstück und reibt daran. Nicht alle Materialien reiben gut am Werkstück, und Aluminiumlegierungen neigen dazu, zu kleben. Beim Fräsen von Titan wirken die an der Schneide des Werkzeugs geschliffenen “Zacken” auch als gute Stoßdämpfer.

Der Raum zwischen den Schneiden der Zerspanungsrille umgewandelt werden, für die Gestaltung eines solchen Werkzeugs Struktur und Anti-Vibrations-Initiativen, viele Workshops vielleicht noch nicht so vertraut mit. Wenn sich das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit dreht, treffen die Schneiden nach einer bestimmten Regel auf das Werkstück und erzeugen so Vibrationen. Wenn der Fräser Spanabfuhr Schlitz Raum als eine unregelmäßige Anordnung ausgelegt ist, nach dem Schneiden Test Überprüfung, wird eine sehr gute Vibrationsdämpfung Wirkung spielen. Zum Beispiel, wenn der Abstand zwischen der ersten Schneide und der zweiten Schneide des Fräsers ist 72 °, dann der Abstand zwischen der zweiten Schneide und der dritten Schneide sollte 68 °, der Abstand zwischen der dritten Schneide und der vierten Schneide ist 75 °, zeigt eine ungleichmäßige Verteilung. Eine weitere, von der Firma patentierte und konzipierte Antivibrationsmaßnahme ist die Gestaltung der Schneiden des Fräsers in ungleichen axialen Vorwärtswinkeln, so dass auch hier eine gute Vibrationsdämpfung erreicht werden kann.

Neue aluminiumhaltige Beschichtungen

“Das ”Al“-Molekül, das in TiAlN-Beschichtungen am reaktivsten ist, hat einen großen Einfluss auf die Schneidleistung des beschichteten Werkzeugs, indem es einen Schutzfilm aus Aluminiumoxid auf der Oberfläche des Werkzeugs bildet, ein Effekt, der durch den erhöhten Gehalt an ”Al"-Molekülen in der Beschichtung noch effektiver wird. Dieser Effekt wird durch den erhöhten Gehalt an "Al"-Molekülen in der Beschichtung noch verstärkt.

Dank des ständig verbesserten Dampfphasenabscheidungsverfahrens, das zur Herstellung der Beschichtungen verwendet wird, wird der “Al”-Molekülgehalt des TiAlN kontinuierlich erhöht, so dass die neuen TiAlN-Beschichtungen mit einer ausgezeichneten Erhöhung der Rothärte der Beschichtung (des Werkzeugs) hergestellt werden, ohne die Zähigkeit zu beeinträchtigen. Das Unternehmen hat dieses neue aluminiumreiche TiAlN-beschichtete Werkzeug in der ersten Hälfte dieses Jahres entwickelt.

10% vs. 100%

Heutzutage gibt es einige Werkstätten relativ weit fortgeschritten in der Technologie, haben diese Workshops in der Lage, Hartmetall-beschichtete Werkzeuge verwenden, um Titan-Legierung Teile zu schneiden, und das Schneiden ist eine kleine radiale Ansatz, der Hauptzweck ist es, die Titan-Legierung Bearbeitung während der hohen Schnitttemperatur von diesem technischen Problem zu lösen. Das Schneidprinzip besteht darin, dass beim Schneiden mit dem kleinen radialen Ansatz die radiale Schnitttiefe viel kleiner gewählt werden sollte als der Radius des Werkzeugs für den radialen Ansatz. Der Grund für die Wahl einer sehr kleinen Schnitttiefe liegt darin, dass dadurch die Schnittgeschwindigkeit stark erhöht und die Schnittzeit jeder Schneide stark reduziert werden kann, d.h. die Bearbeitungszeit der Schneide verringert wird, während die Nichtschnittzeit verlängert wird, d.h. die Kühlzeit der Schneide erhöht wird, wodurch die Schnitttemperatur sehr gut kontrolliert werden kann.

Nach Angaben von Herrn Brian ermöglicht die Verwendung kleiner radialer Schnitte zum Schneiden von Teilen aus Titanlegierungen eine hervorragende Kontrolle der Schnitttemperaturen und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Die geringe radiale Schnitttiefe führt nicht zu hohen Zerspanungsraten, aber es ist eine Methode, die in der Fabrik zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit eingesetzt werden kann.

Dieser Test bestätigt, dass beim Fräsen von Teilen aus Titanlegierungen mit kleinen radialen Schnitten die Bearbeitung nach den folgenden Regeln durchgeführt wird:

Wenn die radiale Schnitttiefe weniger als fünfundzwanzig Prozent des Durchmessers beträgt, wird eine fünfzigprozentige Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit (sfm) erreicht, die in der Regel über der Nenngeschwindigkeit liegt, wenn sie für schwere Zerspanung verwendet wird.

Wenn die radiale Schnitttiefe weniger als 101 TP3T des Durchmessers beträgt, können 1001 TP3T des verbesserten Schnittes sein

Baoji Chenyuan Metal Materials Co., Ltd, die sich auf das Schmieden Prozess, nach mehr als 10 Jahren, ist die Schaffung von Titan-Stäbe, Titan-Pulver Titan-Stäbe durch 3D-Druck, und anders als das Schmieden, die Textur der Titan-Ziel, sowie Titan-Platte, Titan-Draht, etc.

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