Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, guten mechanischen Eigenschaften und starken Korrosionsbeständigkeit zunehmend in der Luftfahrtindustrie eingesetzt. Da der Anteil von Titanlegierungen in Flugzeugen weiter zunimmt, hat die CNC-Bearbeitungseffizienz von Luftfahrtstrukturteilen aus Titanlegierungen einen zunehmenden Einfluss auf Luftfahrthersteller. Titanlegierungen sind schwer zu verarbeitende Materialien mit einer relativen Bearbeitbarkeit von 0,15 bis 0,25 und einer Bearbeitungseffizienz von nur 10% der von Aluminiumlegierungen.
Daher hat die geringe Bearbeitungseffizienz von Luftfahrtstrukturteilen aus Titanlegierungen die Massenproduktion moderner Flugzeuge stark eingeschränkt. Die Realisierung einer effizienten Bearbeitung von Luftfahrtstrukturteilen aus Titanlegierungen ist zu einem Thema geworden, das für Luftfahrthersteller, CNC-Gerätehersteller und Werkzeughersteller von gemeinsamem Interesse ist.
Leistung bei der Bearbeitung von Titanlegierungen
Titanlegierungen zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften, hohe Korrosionsbeständigkeit und geringes spezifisches Gewicht aus. Bei der Verarbeitung ist die Schneidleistung von Titanlegierungen jedoch sehr schlecht, was sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten äußert:
- Hohe Schneidkraft. Titanlegierungen weisen eine hohe Festigkeit auf und der beim Schneiden entstehende Schneidwiderstand ist groß, was zu einer großen Menge an Schneidwärme führt, die an der Schneide entsteht.
- Geringe Wärmeleitfähigkeit. Titanlegierungen haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ein Großteil der Schneidwärme konzentriert sich im Schneidbereich.
- Hohe Spitzenspannung. Titanlegierungen haben eine geringe Plastizität und die bei der Verarbeitung entstehenden Späne lassen sich sehr leicht biegen, was zu einer kurzen Kontaktlänge zwischen den Spänen und der vorderen Schneide führt. Daher erhöht sich die Kraft pro Flächeneinheit auf der Schneide, was zu einer Spannungskonzentration an der Spitze des Werkzeugs führt.
- Hohe Reibung. Der Elastizitätsmodul der Titanlegierung ist gering, was zu einer erhöhten Reibung zwischen den vorderen und hinteren Schneidkanten führt.
- Hohe chemische Aktivität. Bei hohen Schnitttemperaturen können Titanelemente leicht chemisch mit Gasen wie Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Luft reagieren und eine harte Oberflächenschicht bilden, die den Werkzeugverschleiß beschleunigt.
Hocheffiziente Verarbeitungsausrüstung für Titanlegierungen
Um eine effiziente Verarbeitung von Bauteilen aus Titanlegierungen zu gewährleisten, weisen neue Verarbeitungsanlagen für Titanlegierungen die folgenden Entwicklungstrends auf:
- Großes Drehmoment. Titanlegierungen haben eine hohe Festigkeit und die Schnittkraft ist während der Verarbeitung sehr groß. Ein offensichtliches Merkmal von Werkzeugmaschinen zur Verarbeitung von Titanlegierungen ist das große Spindeldrehmoment und Schwenkwinkeldrehmoment.
- Anwendung elektrischer Spindeln. Bei der Verarbeitung von Titanlegierungen werden elektrische Spindeln mit hoher Leistung und hohem Drehmoment eingesetzt.
- Horizontale Bearbeitungszentren werden bei der Bearbeitung von Titanlegierungen eingesetzt. Horizontale Bearbeitungszentren sind praktisch für die Spanabfuhr, was zu einer Verbesserung der Bearbeitungseffizienz und -qualität beiträgt. Austauschbare Werkbänke ermöglichen eine einfache Bearbeitung an mehreren Stationen und bilden flexible Produktionslinien, wodurch die Anlagenauslastung verbessert wird.
- Hochdruck-Innenkühlung. Bei der Verarbeitung von Titanlegierungen konzentriert sich die Schneidwärme auf die Spitze des Werkzeugs, was leicht zu Werkzeugverschleiß oder -beschädigung führen kann. Durch die Hochdruck-Innenkühlung kann die Schneidefläche gezielt besprüht werden, um die Schneidwärme abzuleiten.
Hocheffizienter Fräser aus Titanlegierung
Titanlegierungen sind schlecht bearbeitbar und die Schnittgeschwindigkeit herkömmlicher Bearbeitungsverfahren überschreitet im Allgemeinen nicht 60 m/min. Bei der Grobbearbeitung von Titanlegierungen werden hauptsächlich große Schnitttiefen, niedrige Geschwindigkeiten und niedriger Vorschub verwendet, um die maximale Metallabtragsrate zu erzielen. Bei der Endbearbeitung werden PVD-beschichtete Hartmetallwerkzeuge für Hochgeschwindigkeitsfräsen mit kleiner Schnittbreite und großer Schnitttiefe verwendet, um ein effizientes Schneiden zu erzielen. Daher werden Bearbeitungswerkzeuge aus Titanlegierungen hauptsächlich dahingehend verbessert, wie Vibrationen während des starken Schneidens vermieden, die Schnittkraft verringert und die Schnitttemperatur gesenkt werden können.
SAMHO hat vor Kurzem die SHTI-Serie auf den Markt gebracht, die auf die Bearbeitung von Titanlegierungen spezialisiert ist. Die Standzeit beträgt 8-10 Stunden. Die Serie wurde in China beworben und wird von vielen Kunden verwendet.
Hocheffizienter Schaftfräser aus Titanlegierung
Planfräsen von Titanlegierungen
Planfräsen aus Titanlegierungen
Beim Planfräsen von Teilen aus Titanlegierungen wird ein Fräsverfahren mit geringer Schnitttiefe und großem Vorschub verwendet, um eine effiziente Bearbeitung zu erreichen. Das Prinzip des Hochvorschubfräsens besteht darin, den Hauptablenkungswinkel des Werkzeugs zu verringern, sodass das Werkzeug bei sehr hohem Vorschub immer noch eine geringe Spandicke beibehalten kann. Um die Schnittkraft bei hohem Vorschub zu verringern, kann bei niedriger Schnittgeschwindigkeit ein großer Vorschub erreicht und die Metallabtragsrate pro Schnitttiefeneinheit erhöht werden. Gleichzeitig ist die Schnittkraft teilweise vertikal nach oben gerichtet, die Tangentialkraft ist gering und der Stromverbrauch ist ebenfalls gering. Dieses Bearbeitungsverfahren erfordert keine hohe Leistung und Steifigkeit der Werkzeugmaschine und wird häufig verwendet.
SHTI-Serie Schaftfräser kann das Planfräsen von Titanlegierungsmaterialien erfüllen.
Schlitzbearbeitung aus Titanlegierungen
Die Schlitzhohlräume sind ein Hauptmerkmal von Luftfahrtstrukturteilen aus Titanlegierungen, mit hoher Materialabtragsrate und großem Arbeitsaufwand. Daher ist die Bearbeitung von Schlitzhohlräumen der Schlüssel zur effizienten Bearbeitung von Teilen aus Titanlegierungen. Kraftvolles Schneiden mit großer Schnitttiefe, niedriger Geschwindigkeit und geringem Vorschub, um eine maximale Metallabtragsrate zu erreichen, ist eine effektive Methode zur Grobbearbeitung von Titanlegierungen. Derzeit ist der Maisfräser das effizienteste und am weitesten verbreitete leistungsstarke Fräswerkzeug zur Grobbearbeitung von Titanlegierungen.
Die SHTI-Serie verfügt außerdem über Langhalsfräser, die speziell für die Bearbeitung tiefer Hohlräume ausgelegt sind.
Technologie zur Verarbeitung runder Ecken
Um das Gewicht des Flugzeugs zu reduzieren, sind die Rundungen an den Ecken der Schlitze der Flugzeugstrukturteile normalerweise kleiner und müssen mit einem Fräser mit kleinerem Durchmesser bearbeitet werden. Aufgrund der plötzlichen Änderung des Schnittvolumens an der Rundung ändert sich die Schnittkraft stark. Bei einer plötzlichen Änderung der Schnittkraft vibriert das Werkzeug leicht und bricht sogar. Dies führt zu starkem Werkzeugverschleiß und geringer Verarbeitungseffizienz.
Das Tauchfräsen ist die beste Methode, um die Effizienz der Eckenbearbeitung zu verbessern. Beim Tauchfräsen treten weniger Vibrationen auf als beim konventionellen Fräsen und die Schneidmethode ist effizient beim Entfernen von Eckenzugaben. Die meisten Eckenzugaben können durch die Verwendung von Tauchfräswerkzeugen mit unterschiedlichen Durchmessern entfernt werden. Verwenden Sie dann ein Schaftfräser um die durch das Tauchfräsen entstehenden Rückstände zu entfernen, was die Verarbeitungseffizienz erheblich verbessern kann.
Präzisions-Seitenfrästechnologie
Beim Schlichten der Seitenwand wird die diskontinuierliche Art des Fräsens genutzt, um das Ziel des Hochgeschwindigkeitsschneidens zu erreichen. Dies verbessert die Oberflächenqualität und die Verarbeitungseffizienz der Teile. Beim Schlichten der Seite ist aufgrund der geringen Schnittbreite die Schnittzeit für jede Drehung der Schneidzähne sehr kurz, d. h. die Abkühlzeit ist sehr lang. Unter der Bedingung einer ausreichenden Kühlung kann die Schnitttemperatur effektiv gesteuert werden. Daher kann die Schnittgeschwindigkeit erheblich erhöht werden, um die Verarbeitungseffizienz zu verbessern. Verwenden Sie PVD-beschichtete Vollhartmetallfräser oder Hartmetallfräser mit superdichten Zähnen zum Hochgeschwindigkeitsschneiden und Schlichten von Titanlegierungen. Dies kann die Verarbeitungseffizienz und -genauigkeit erheblich verbessern.
