チタン合金は、強度が高く、機械的特性が優れ、耐食性が強いため、航空機製造業界でますます使用されています。航空機におけるチタン合金の割合が増加し続けているため、チタン合金航空構造部品のCNC加工効率は、航空機製造会社にますます大きな影響を与えています。チタン合金は加工が難しい材料であり、相対的な被削性は0.15〜0.25で、加工効率はアルミニウム合金のわずか10%です。
そのため、チタン合金製航空構造部品の加工効率が低いため、現代の航空機の大量生産が著しく制限されています。チタン合金製航空構造部品の効率的な加工を実現することは、航空機製造会社、CNC 機器メーカー、工具メーカーにとって共通の関心事となっています。
チタン合金切削加工性能
チタン合金は、優れた機械的性質、強い耐腐食性、低比重などの特性を備えていますが、加工においては、チタン合金の切削性能は非常に悪く、主に以下の点で現れます。
- 切削力が高い。チタン合金素材は強度が高く、切削時に発生する切削抵抗が大きいため、刃先に発生する切削熱が大きくなります。
- 熱伝導率が低い。チタン合金は熱拡散率が低いため、切削部分に大量の切削熱が集中します。
- 先端応力が高い。チタン合金は塑性が低く、加工により生じた切りくずが非常に曲がりやすいため、切りくずと先端切れ刃の接触長さが短くなります。そのため、切れ刃にかかる単位面積あたりの力が大きくなり、工具先端に応力が集中します。
- 摩擦が大きい。チタン合金の弾性率は小さいため、前刃と後刃の間の摩擦が大きくなります。
- 高い化学活性。切削温度が高い場合、チタン元素は空気中の水素、酸素、窒素などのガスと容易に化学反応を起こし、表面に硬い層を形成し、工具の摩耗を加速します。
チタン合金高効率加工装置
チタン合金構造部品の効率的な加工に対応するために、新しいチタン合金加工装置は次のような開発動向を示しています。
- 大きなトルク。チタン合金は強度が高く、加工時の切削力が非常に大きいです。チタン合金加工工作機械の明らかな特徴は、スピンドルトルクとスイング角トルクが大きいことです。
- 電動スピンドルの応用。高出力、高トルクの電動スピンドルがチタン合金加工に応用されています。
- チタン合金加工には横型マシニングセンターが使用されています。横型マシニングセンターは切りくずの除去に便利で、加工効率と加工品質の向上に役立ちます。交換可能な作業台はマルチステーション加工を容易に実現し、柔軟な生産ラインを形成し、設備の利用率を向上させます。
- 高圧内部冷却。チタン合金加工では切削熱が工具先端に集中し、工具の摩耗や損傷を引き起こしやすくなります。高圧内部冷却は切削領域に正確に噴射して切削熱を取り除きます。
チタン合金高効率加工フライスカッター
チタン合金は加工性が悪いため、従来の加工方法の切削速度は一般に 60m/分を超えません。チタン合金の荒加工では、主に大きな切削深さ、低速、低送りを使用して最大の金属除去率を実現します。仕上げでは、PVD コーティングされた超硬工具を使用して、小さな切削幅と大きな切削深さで高速フライス加工を行い、効率的な切削を実現します。そのため、チタン合金加工ツールは、主に強切削時の振動を回避し、切削力を低減し、切削温度を下げる方法を中心に改良されています。
SAMHOは最近、チタン合金材料の加工に特化したSHTIシリーズを発売しました。工具寿命は8〜10時間で、中国で宣伝されており、多くのお客様にご利用いただいています。
チタン合金高効率加工エンドミルカッター
チタン合金正面フライス加工
チタン合金正面フライス加工
チタン合金部品の正面フライス加工では、切削深さが小さく、送りが大きいフライス加工法を採用して、効率的な加工を実現しています。高送りフライス加工の原理は、工具の主偏向角を小さくすることで、非常に高い送りでも工具が小さい切りくず厚さを維持できるようにすることです。高送り時の切削力を低減するために、低切削速度で大きな送り量を得ることができ、単位切削深さあたりの金属除去率を高めることができます。同時に、切削力は部分的に垂直上向きであり、接線力は小さく、消費電力も小さい。この加工方法は、工作機械の高出力と剛性を必要とせず、広く使用されています。
SHTIシリーズ エンドミル チタン合金材料の正面フライス加工に対応します。
チタン合金スロット加工
スロットキャビティはチタン合金の航空構造部品の主な特徴であり、材料除去率が高く、作業負荷が大きいため、スロットキャビティ加工はチタン合金部品の効率的な加工を実現するための鍵となります。最大の金属除去率を得るために、大きな切削深さ、低速、低送りで強力な切削を行うことは、チタン合金の粗加工に効果的な方法です。現在、コーンフライスカッターはチタン合金の粗加工に最も効率的で広く使用されている強力なフライス工具です。
SHTI シリーズには、深キャビティ加工用に特別に設計されたロングネックエンドミルもあります。
丸角加工技術
航空機の重量を軽減するために、航空機構造部品のスロットの角にあるフィレットは通常小さく、より小さな直径のフライスカッターで加工する必要があります。フィレットでの切削量の急激な変化により、切削力が大きく変化します。切削力が急激に変化すると、ツールが振動しやすく、破損することもあります。これにより、ツールの摩耗が激しくなり、加工効率が低下します。
プランジフライスは、コーナー加工の効率性を解決する最良の方法です。プランジフライスは従来のフライス加工よりも振動が少なく、切削方法はコーナーの余裕を取り除くのに効率的です。ほとんどのコーナー余裕は、異なる直径のプランジフライス工具を使用することで取り除くことができます。次に、 エンドミル プランジミリングによって生成された残留物を除去し、処理効率を大幅に向上させることができます。
精密サイドミリング技術
側壁を仕上げる際、フライス加工の不連続性を利用して高速切削の目的を達成し、部品の表面品質と加工効率を向上させます。側面を仕上げる際、切削幅が狭いため、カッター歯の各回転の切削時間は非常に短く、つまり冷却時間は非常に長くなります。十分な冷却条件下では、切削温度を効果的に制御できます。したがって、切削速度を大幅に上げて加工効率を向上させることができます。チタン合金の高速切削と仕上げには、PVDコーティングされた超硬フライスカッターまたは超高密度歯超硬フライスカッターを使用します。これにより、加工効率と加工精度が大幅に向上します。
