Warum halten wir die Titanlegierung für ein schwer zu bearbeitendes Material? Weil wir den Verarbeitungsmechanismus und das Phänomen nicht genau verstehen.
1． Physikalische Leistung bei der Titanverarbeitung
Die Zerspanungskraft von Titanlegierungen ist nur geringfügig höher als die von Stahl mit der gleichen Härte, aber die physikalische Leistung der Bearbeitung von Titanlegierungen ist viel komplexer als die der Bearbeitung von Stahl, was die Bearbeitung von Titanlegierungen vor große Schwierigkeiten stellt.
Die Wärmeleitfähigkeit der meisten Titanlegierungen ist sehr gering, sie beträgt nur 1/7 derjenigen von Stahl und 1/16 derjenigen von Aluminium. Daher wird die Wärme, die beim Schneiden von Titanlegierungen erzeugt wird, nicht schnell auf das Werkstück übertragen oder von den Spänen weggenommen, sondern im Schneidbereich gesammelt, und die erzeugte Temperatur kann so hoch sein wie mehr als 1 000 ℃, so dass die Schneide des Werkzeugs schnell abgenutzt wird, gerissen, und aufgebaute Kante erzeugt wird, und die schnell abgenutzte Schneide erzeugt mehr Wärme im Schneidbereich, was die Lebensdauer des Werkzeugs weiter verkürzt.
Die hohen Temperaturen, die beim Schneiden entstehen, zerstören auch die Oberflächenintegrität von Teilen aus Titanlegierungen, was zu einer Verschlechterung der geometrischen Genauigkeit der Teile und zum Auftreten von Kaltverfestigungen führt, die die Ermüdungsfestigkeit der Teile stark verringern.
Die Elastizität von Titanlegierungen kann für die Leistung von Teilen von Vorteil sein, aber beim Schneiden ist die elastische Verformung des Werkstücks eine wichtige Ursache für Vibrationen. Durch den Schneiddruck bewegt sich das "elastische" Werkstück vom Werkzeug weg und prallt zurück, so dass die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück größer ist als die Schneidwirkung. Durch die Reibung entsteht auch Wärme, was das Problem der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen noch verschärft.
Dieses Problem ist bei der Bearbeitung dünnwandiger oder ringförmiger Teile, die sich leicht verformen lassen, noch gravierender. Es ist nicht einfach, dünnwandige Teile aus Titanlegierungen mit der gewünschten Maßgenauigkeit zu bearbeiten. Da das Werkstückmaterial durch das Werkzeug weggedrückt wird, hat die lokale Verformung der dünnen Wand den elastischen Bereich überschritten und zu einer plastischen Verformung geführt, und die Materialfestigkeit und -härte an der Schnittstelle hat sich deutlich erhöht. An diesem Punkt wird die Bearbeitung mit der ursprünglich festgelegten Schnittgeschwindigkeit zu hoch, was wiederum zu einem schnellen Werkzeugverschleiß führt.
"Hitze" ist der "Übeltäter" bei der schwierigen Verarbeitung von Titanlegierungen!
2. Technologisches Know-how für die Verarbeitung von Titanlegierungen
Auf der Grundlage des Verständnisses der Verarbeitungsmechanismen von Titanlegierungen und früherer Erfahrungen sind die wichtigsten Verfahrenskenntnisse für die Verarbeitung von Titanlegierungen wie folgt:
(1) Wendeschneidplatten mit positiver Winkelgeometrie werden eingesetzt, um Schnittkräfte, Schnittwärme und Verformung des Werkstücks zu reduzieren.
(2) Behalten Sie einen konstanten Vorschub, um eine Verhärtung des Werkstücks zu vermeiden, sollte das Werkzeug immer im Vorschub Zustand während des Schneidens, und der radiale Eingriff ae sollte 30% des Radius während des Fräsens sein.
(3) Hochdruck und große Strömung Schneidflüssigkeit verwendet wird, um die thermische Stabilität des Prozesses zu gewährleisten und zu verhindern, dass die Oberfläche Denaturierung des Werkstücks und die Beschädigung des Werkzeugs durch übermäßige Temperatur.
(4) Halten Sie die Schneide scharf. Stumpfe Werkzeuge sind die Ursache für Wärmestau und Verschleiß, was leicht zu einem Werkzeugausfall führen kann.
(5) Arbeiten Sie so weit wie möglich im weichsten Zustand der Titanlegierung, da das Material nach dem Härten schwieriger zu bearbeiten ist und die Wärmebehandlung die Festigkeit des Materials verbessert und den Verschleiß der Klinge erhöht.
(6) Verwenden Sie einen großen Nasenradius oder eine große Kammer, um so viel wie möglich in die Schneidkante zu schneiden. Dadurch werden die Schnittkräfte und die Hitze an jeder Stelle reduziert und ein lokaler Bruch verhindert. Beim Fräsen von Titanlegierungen hat die Schnittgeschwindigkeit den größten Einfluss auf die Standzeit VC, und die radiale Schnitttiefe (Frästiefe) AE steht an zweiter Stelle.
3. Lösen Sie das Problem von der Klinge aus
Rillenverschleiß der Klinge bei der Bearbeitung von Titanlegierungen ist der lokale Verschleiß der Rückseite und der Vorderseite entlang der Schnitttiefenrichtung, der häufig durch die gehärtete Schicht verursacht wird, die bei der vorherigen Bearbeitung zurückgeblieben ist. Die chemische Reaktion und Diffusion zwischen dem Werkzeug und dem Werkstückmaterial bei der Verarbeitungstemperatur von mehr als 800 ℃ ist auch einer der Gründe für die Bildung von Rillenverschleiß. Denn bei der Bearbeitung sammeln sich Titanmoleküle des Werkstücks vor der Klinge an und "verschweißen" sich unter hohem Druck und hoher Temperatur mit der Klingenkante, wodurch eine Aufbauschneide entsteht. Wenn sich die Aufbauschneide von der Schneide ablöst, nimmt sie die Hartmetallbeschichtung der Wendeplatte mit. Daher erfordert die Bearbeitung von Titanlegierungen spezielle Schneidplattenmaterialien und -geometrien.
4. Schneidwerkzeug Struktur geeignet für Titan-Bearbeitung
Bei der Bearbeitung von Titanlegierungen steht die Hitze im Mittelpunkt, und eine große Menge an Hochdruck-Schneidflüssigkeit sollte rechtzeitig und genau auf die Schneide gesprüht werden, damit die Hitze schnell abgeführt werden kann. Auf dem Markt gibt es eine einzigartige Struktur von Fräsern, die speziell für die Bearbeitung von Titanlegierungen verwendet werden.
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