TITANISCHER BEARBEITUNG

- Mar 10, 2017 -

TITANISCHER BEARBEITUNG



Titan und seine Legierungen zeigen eine einzigartige Kombination von mechanischen und physikalischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, die sie für kritische, anspruchsvolle Luftfahrt-, Industrie-, Chemie-, Energiewirtschaft- Service und Sputter-Ziele in der PVC-Beschichtung Industrie wünschenswert gemacht haben.


Hier sind einige primäre Attribute von Titan:

Erhöhte Festigkeit-zu-Dichte-Verhältnis (hohe strukturelle Effizienz)

Niedrige Dichte (etwa die Hälfte des Gewichts von Stahl, Nickel und Kupferlegierungen)

Außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit (überlegene Resistenz gegen Chloride, Meerwasser und saure und oxidierende saure Medien)

Hervorragende Eigenschaften der erhöhten Temperatur (bis zu 600 ° C (1100 ° F))


Andere attraktive Eigenschaften von Titan:

Außergewöhnliche Erosions- und Erosionskorrosionsbeständigkeit

Hohe Ermüdungsfestigkeit in Luft- und Chloridumgebungen

Hohe Bruchzähigkeit in Luft- und Chloridumgebungen

Niedriger Elastizitätsmodul

Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient

Hoher Schmelzpunkt

Grundsätzlich nichtmagnetisch

Hohe intrinsische Schlagfestigkeit

Hohe ballistische Widerstands-Dichte-Verhältnis

Nicht toxisch, nichtallergen und vollständig biokompatibel

Sehr kurze radioaktive Halbwertszeit

Ausgezeichnete kryogene Eigenschaften


Alle diese Eigenschaften machen Titan spielen eine mehr und mehr wichtige Rolle in der materiellen Anwendung Feld, und es bekommt einen Namen "Zukunft Metall".




In jüngster Zeit findet sich Titan als Werkstückmaterial in viele Maschinenläden, wobei das Fräsen die dominante Bearbeitungsmethode ist, insbesondere im Bereich der Implantatmedizin, der Automobilindustrie und der strukturellen Luft- und Raumfahrt. Während die Materialabtragsrate zunehmend wettbewerbsfähig wird, ist dies bei Titan nicht leicht zu erreichen, was eine anspruchsvolle Zerspanbarkeit aufweist. Neue Werkzeug- und Prozessentwicklungen bieten jedoch dieses zunehmend nützliche Designmaterial mit neuen Möglichkeiten zur Verbesserung der Bearbeitungsökonomie.

 

Die physikalischen, chemischen und thermischen Eigenschaften von Titan machen es zu einem einzigartig anspruchsvollen Material. Es gibt eine Reihe von Titanlegierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften und die Bearbeitbarkeit variiert erheblich - von der traditionellen Ti6Al4V zu stärkeren Legierungen wie Ti10-2-3 und jetzt Ti5553. Zu den Hauptmerkmalen gehört die Gefahr eines Werkzeugverschleißes, da die Schneidkante höheren Temperaturen ausgesetzt ist - mehr Wärme wird absorbiert, da Titan ein schlechter Wärmeleiter ist.

Werkzeugverschleiß ist auch aufgrund der Verschmierungstendenz von Titan, die mit Werkzeugmaterialien reaktiv ist, üblich. Verschmieren ist, wo der Chip schweißt an den Einsatz, wodurch Kantenlinie frittering beim Wiedereintritt in den Schnitt. Weitere Merkmale sind die Materialumlenkung / Ratterneigung aufgrund der Elastizität von Titan und das Risiko eines schnellen Werkzeugverschleißes aufgrund lokalisierter Hochdruck in Verbindung mit Wärme an der Kontaktfläche.

Es gibt ein paar allgemeine Regeln für die Bearbeitung von Titan, die helfen können, diese Forderungen zu überwinden: Verwenden Sie relativ niedrige Schnittgeschwindigkeiten; Scharfe Schneidkanten verwenden; Optimieren die Vorschubgeschwindigkeiten und vermeiden Leerlauf während des Schnittes; Verwenden Sie große Mengen an Kühlmittel, vorzugsweise bei hohem Druck durch Spindel und Werkzeug; Ersetzen Sie die Schneidkanten bei dem ersten Anzeichen von Verschleiß; Und wo immer möglich klettern (unten) fräsen



Bei der Bearbeitung einer beliebigen Titanlegierung gibt es die gängige Notwendigkeit für eine gründlichere Planung - von der Auswahl der Werkzeugmaschine für den Job bis hin zur Programmierung von Schnittdetails. Größe und Form der Komponenten-Features variieren und so die Anforderungen an die Auswahl der Maschine, Fixture, Kühlmittelversorgung, Werkzeuge, Methode und Schneiden von Daten.

Der erste entscheidende Faktor ist die Größe und Form der Konfigurationen und die geeignete Werkzeuggröße. Wendeschneidfräser entfernen Material am effizientesten und werden heute als erste Wahl zum Schruppen und unschlagbar gesehen, wenn es darum geht, große flache Flächen zu beenden. VHM-Fräser bilden die Lösung für die Veredelungs- und Veredelungsvorgänge, und wenn Radien, Hohlräume und Schlitze für wendbare Einsatzwerkzeuge zu klein sind. Sie haben den Vorteil einer hohen Anzahl von Rillen und hoher axialer Schneidfähigkeit.

Die Auswahl eines speziellen Fräsers für Titan muss zunächst auf den notwendigen Programmiermöglichkeiten basieren. Für Titan sind die Werkzeuggrundlagen immer ein vergleichsweise positiver Rake mit einer scharfen, aber starken Schneidkante auf einer Hartmetallqualität - diese widerstehen den besonderen thermischen und chemischen Anforderungen an Titan. Die Wendeschneidplatten-Technologie ist in Bezug auf Geometrie und Werkzeugmaterial weit zurückgekommen und übernimmt als kostengünstigere Lösung aus der umfangreichen Menge an Vollhartmetall- und HSS-Werkzeugoptionen auch für mittlere und große Werkzeuge. Bis vor kurzem scheint der Fortschritt bei der Bearbeitung von Titan nicht unspektakulär gewesen zu sein, aber jetzt haben einige bahnbrechende Entwicklungen die Leistung des Fräsens verbessert.

Aufgrund der Natur typischer Luft- und Raumfahrtkomponenten ist das Radialfräsen eine sehr geeignete Bearbeitungsmethode für Titan. Teile weisen häufig mehrere Schultern, Kanten, Profile und Hohlräume auf, die oft aus Billets bearbeitet werden müssen. Allerdings können große radiale Schnitttiefen zu erheblichen Verringerungen der Standzeit führen, während große axiale Schnitttiefen einen relativ geringen Einfluss auf die Schneidtemperatur haben und somit die Werkzeuglebensdauer nicht in gleicher Weise beeinträchtigen. Daher ist ein Nahkantenfräser mit einem radialen Eingriff von etwa 30 Prozent und so viel axialem Eingriff wie die Anwendung die effektivste Art, Titan zu entfernen.





Wendeplatteneinsatz, Langkantenschneider


Diese bestehen aus mehreren Reihen von Einsätzen, die auf der durchgehenden, schraubenförmigen Kante von Vollhartmetallfräsern basieren. Die Aufnahme der Wendeschneidplatten, die eine Reihe von der Unterseite des Schneidwerkzeuges bilden, die entlang der Peripherie ansteigt, hat bis jetzt eine Beschränkung auf die Erreichung einer akzeptablen Bearbeitungsfähigkeit und Sicherheit in Titan vorgestellt. Großzügige Flöten für eine effektive Spanabsaugung sind notwendig und in Kombination mit dem Bau von effektiven Reihen von positiven, scharfen Einsätzen auf dem Schneider, haben Fallstricke für die Wendeschneidplatte, Langkantenschneider geschaffen.

Schneidkanten, die genau und fest in ihrer Position fixiert sind, um den von der Helix erzeugten Axialkräften zu widerstehen, sind für das Fräsen von Titan von größter Bedeutung. Jede Bewegung auch im Schruppbetrieb kann zu ungleichmäßigem Verschleiß führen und die Schneidkante gefährden oder sogar zu Bruchbrüchen führen, was zu einem katastrophalen Ausfall führt. Die axiale Abstützung für Einsätze ist besonders schwierig, entlang einer Reihe von eng positionierten aufeinanderfolgenden Einsätzen zu erreichen, und dies kann zu einer übermäßigen Abhängigkeit von der Einsatzschraube führen.

Der beste Weg, um hervorragende Leistungsniveaus mit Langkantenfräsen zu erzielen, besteht darin, eine kompromisslose Schnittstelle zwischen Einsatz und Werkzeugkörper zu haben. Heutzutage gibt es hier einige Werkzeuge, der Einsatzsitz hat eine endgültige Stütz- und Verriegelungseinrichtung hinsichtlich Axial- und Drehkräften. Eine solche Einsatzposition bietet die Möglichkeit für eine hohe Metallabtragsrate und ermöglicht großflächige Spanflöten. Weiterhin kann dann ein Bereich der Zahnfähigkeit für denselben Werkzeugdurchmesser bereitgestellt werden, indem eine Auswahl von Einsatzgrößen gewählt wird, um verschiedene Operationen zu bewältigen. Eine engere Einfügungsteilung bietet Variablen zur Verbesserung der Produktivität durch Vorschubgeschwindigkeit.

Kühlmittel bei Hochdruck, durch Spindel und Werkzeug, während der Titanbearbeitung beeinflusst die Verteilung von Wärme, Spanbildung, Schweiß-an-Kanten, Werkzeugverschleiß und Oberflächenintegrität, und als solche macht einen deutlichen Unterschied zur Leistung. Die Anwendung von Hochdruck-Kühlmittel, von einem Standard von 70 bis 100 bar Druck, hat gezeigt, dass sehr deutliche Vorteile bei der Titan-Fräsen. Kühlmittel bei hohem Druck ist ein Standard für viele der heutigen Maschinen und als solche ist es eine mögliche Ressource zur Optimierung der Titan-Fräsen.





Schmale Hohlräume


Wenn es sich um schmale, tiefe Hohlräume handelt, die eine lange Werkzeugreichweite erfordern, ist eine Lösung für kleine Werkzeug- und Betriebsflexibilität erforderlich. Das Halten eines Vollhartmetall-Schaftfräsers in einem verlängerten Spannfutter, um tief in einen Hohlraum zu bearbeiten, stellt keine optimale Stabilität dar. Dieses Szenario begrenzt die Schnittdaten und kann ein Risiko für die Komponentenqualität sein. Das Konzept der austauschbaren Kopfschneider bietet jedoch die Vorteile der Wählerbarkeit und der Veredelungsfähigkeit von Vollhartmetallfräsern. Die Kopplung zwischen Kopf und Schaft ist ein Schlüsselfaktor für diese Art von Werkzeugkonzept. Die Leistung beruht auf Stärke, Stabilität, Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und leichter Handhabung.

Aus Performance- und Ergebnisfähigkeit, Werkzeugkostenperspektive und Flexibilitätsanforderung bietet ein auswechselbare Kopfsystem einen Vorteil im Bereich von 10 bis 25 mm Durchmesser. Flexibilität ist mit diesem Konzept und dem reduzierten Werkzeugbestand, den es bietet, hoch. Die Veredelungsfähigkeit ist besser als Wendeschneidplatten und stellt eine wesentlich geringere Werkzeugkosten dar als ein Vollhartmetallschneider und braucht kein Nachschleifen mit Größenverlust. Die Kombination aus verschiedenen Köpfen und verschiedenen Schenkeln bietet ein hohes Maß an Flexibilität und Optimierungsmöglichkeiten.

Eine großzügige axiale Stützfläche, eine konische radiale Stützfläche und ein speziell entwickelter Gewinde- und Schraubenträger, wie zB der CoroMill 316 auswechselbare Kopfschneider, sorgt für die Kopplung zwischen Kopf und Schaft und die Basis für eine gute Leistung bei langen Werkzeugüberhängen.





Gesichtsfräsen


Einige der allgemeinen Regeln des Stirnfräsens sind in hohem Maße zu empfehlen, insbesondere in Bezug auf die Fräserpositionierung in Bezug auf das Werkstück, den Fräserdurchmesser bis zur Werkstückbreite und die bevorzugte Aufstiegsfräsen mit einem dünnen bis dicken Chip. Es ist auch darauf zu achten, dass der Schneider das Werkstück betritt und ausgibt. Der Messer sollte auf einem Pfad gehalten werden, der einen kompletten Kontakt bietet, anstatt mehrere Pässe beim Fräsen von großen Flächen und, wenn möglich, unterbrochene Schnitte sollten vermieden werden, wobei Löcher und Hohlräume nach dem Stirnfräsen hergestellt wurden.

In Bezug auf die Art der Stirnfräse ist ein Rundeinsatz, wie der CoroMill 300, oft eine erste Wahl wegen der Festigkeit und Geometrie seiner Schneidkante. Fräser mit Einsatzgröße bis 25,4 mm sind lieferbar, die sehr hohe Abtragsleistungen liefern. Die verwendete Größe ist ein Gleichgewicht zwischen der Schnitttiefe, dem zu bearbeitenden Merkmal und der Werkzeugmaschinenfunktion. Dies ist ein sehr effektiver und zuverlässiger Schrupp- und Halbfräser, der auch in der Lage ist, Hohlräume durch spiralförmige Interpolation zu bearbeiten. Hohe Metallabtragsrate, lange Standzeit und gute Sicherheit sind der potenzielle Vorteil bei dieser Art von Schneide. Die Schneidkante ist extra lang und verteilt den Verschleiß, der oft zu einer verlängerten Standzeit führt.

Der Eintrittswinkel des Rundeinsatzschneiders ist variabel und gibt, wie die 45 ° -Feldmühle, einen Chip-Ausdünnungseffekt, der für die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit vorteilhaft ist. Allerdings müssen Kraft und Drehmoment bei der Bearbeitung von Titan wegen der höheren Schnittkräfte zusätzliche Aufmerksamkeit erfordern. Die Zugfestigkeit der Legierung, der Schneideeingriff, die Vorschubgeschwindigkeit und die Anzahl der Zähne im Schnitt sind besonders relevant, wenn es darum geht, das Fräsen in Titan zu schlagen.



Weitere Optionen


Ein Fräser mit einem sehr kleinen Einstiegswinkel (10 °) kann einen noch höheren Spanverdünnungseffekt bieten, und als solcher gibt es das Potential für noch größere Futter. Kombiniert mit einer geringen Schnitttiefe kann das Hochvorschubfräsen eine sehr effektive Bearbeitungsmethode sein und keine erhöhte Leistung und ein geringes Drehmoment auferlegen. Auf kleineren, schwächeren Maschinen können hohe Abtragsraten erreicht werden.



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