Титановые сплавы все чаще используются в авиационной промышленности из-за их высокой прочности, хороших механических свойств и сильной коррозионной стойкости. Поскольку доля титановых сплавов в самолетах продолжает расти. Эффективность обработки на станках с ЧПУ авиационных структурных деталей из титановых сплавов оказывает все большее влияние на компании-производители авиатехники. Титановые сплавы являются труднообрабатываемыми материалами с относительной обрабатываемостью от 0,15 до 0,25 и эффективностью обработки всего в 10% от эффективности обработки алюминиевых сплавов.
Таким образом, низкая эффективность обработки авиационных структурных деталей из титанового сплава серьезно ограничила массовое производство современных самолетов. Реализация эффективной обработки авиационных структурных деталей из титанового сплава стала темой общего беспокойства для авиастроительных компаний, производителей оборудования с ЧПУ и производителей инструментов.
Производительность резки титанового сплава
Титановый сплав обладает хорошими механическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью и низким удельным весом. Однако при обработке режущая способность титанового сплава очень плохая, что в основном проявляется в следующих аспектах:
- Высокая сила резания. Материал из титанового сплава обладает высокой прочностью, а сопротивление резанию, возникающее во время резки, велико, что приводит к образованию большого количества тепла на режущей кромке.
- Низкая теплопроводность. Титановый сплав имеет низкую температуропроводность, и большое количество тепла резки концентрируется в зоне резки.
- Высокое напряжение на кончике. Титановый сплав имеет низкую пластичность, а стружка, образующаяся при обработке, очень легко гнется, что приводит к короткой длине контакта между стружкой и передней режущей кромкой. Поэтому увеличивается сила на единицу площади на режущей кромке, что приводит к концентрации напряжений на кончике инструмента.
- Высокое трение. Модуль упругости титанового сплава мал, что приводит к увеличению трения между передней и задней режущими кромками.
- Высокая химическая активность. При высоких температурах резания титановые элементы могут легко вступать в химическую реакцию с такими газами, как водород, кислород и азот в воздухе, образуя поверхностный твердый слой, который ускоряет износ инструмента.
Высокоэффективное оборудование для обработки титанового сплава
Для обеспечения эффективной обработки конструкционных деталей из титановых сплавов новое оборудование для обработки титановых сплавов имеет следующие тенденции развития:
- Большой крутящий момент. Титановый сплав имеет высокую прочность, а сила резания очень большая во время обработки. Очевидной особенностью станков для обработки титанового сплава является большой крутящий момент шпинделя и крутящий момент угла поворота.
- Применение электрошпинделей. Электрошпиндели высокой мощности и крутящего момента нашли применение при обработке титановых сплавов.
- Горизонтальные обрабатывающие центры применяются для обработки титановых сплавов. Горизонтальные обрабатывающие центры удобны для удаления стружки, что способствует повышению эффективности и качества обработки. Сменные рабочие столы легко реализуют многостанционную обработку и формируют гибкие производственные линии, улучшая использование оборудования.
- Внутреннее охлаждение высокого давления. При обработке титанового сплава тепло резки концентрируется на кончике инструмента, что легко может привести к износу или повреждению инструмента. Внутреннее охлаждение высокого давления может точно распылять в зону резки, чтобы отвести тепло резки.
Высокопроизводительная фреза для обработки титанового сплава
Титановый сплав плохо поддается обработке, а скорость резания традиционными методами обработки обычно не превышает 60 м/мин. Черновая обработка титанового сплава в основном использует большую глубину резания, низкую скорость и низкую подачу для получения максимальной скорости съема металла. Чистовая обработка использует твердосплавные инструменты с покрытием PVD для высокоскоростного фрезерования с малой шириной резания и большой глубиной резания для получения эффективной резки. Поэтому инструменты для обработки титанового сплава в основном совершенствуются вокруг того, как избежать вибрации во время сильной резки, уменьшить силу резания и снизить температуру резки.
Недавно SAMHO запустила серию SHTI, которая специализируется на обработке материалов из титановых сплавов. Срок службы инструмента составляет 8-10 часов. Она была прорекламирована в Китае, и многие клиенты используют ее.
Концевая фреза из титанового сплава для высокоэффективной обработки
Обработка торцевого фрезерования титанового сплава
Торцевое фрезерование титанового сплава
При торцевом фрезеровании деталей из титанового сплава для достижения эффективной обработки используется метод фрезерования с малой глубиной резания и большой подачей. Принцип фрезерования с высокой подачей заключается в уменьшении главного угла отклонения инструмента, чтобы инструмент мог по-прежнему поддерживать небольшую толщину стружки при очень высокой подаче. Для того чтобы уменьшить силу резания при высокой подаче, можно получить большую величину подачи при низкой скорости резания, а также увеличить скорость съема металла на единицу глубины резания. При этом сила резания частично направлена вертикально вверх, тангенциальная сила мала, а потребляемая мощность также мала. Этот метод обработки не требует большой мощности и жесткости станка и широко применяется.
Серия ШТИ концевые фрезы может удовлетворить потребности в торцевом фрезеровании материалов из титанового сплава.
Обработка пазов из титанового сплава
Щелевая полость является основной особенностью авиационных конструкционных деталей из титанового сплава, с высокой скоростью съема материала и большой рабочей нагрузкой. Поэтому обработка щелевой полости является ключом к достижению эффективной обработки деталей из титанового сплава. Мощная резка с большой глубиной резания, низкой скоростью и низкой подачей для получения максимальной скорости съема металла является эффективным методом для черновой обработки титановых сплавов. В настоящее время кукурузная фреза является наиболее эффективным и широко используемым мощным фрезерным инструментом для черновой обработки титановых сплавов.
Серия SHTI также включает концевые фрезы с длинной шейкой, специально разработанные для обработки глубоких полостей.
Технология обработки круглых углов
Для снижения веса самолета скругления в углах пазов конструктивных деталей самолета обычно делаются меньше и их необходимо обрабатывать фрезой меньшего диаметра. Из-за резкого изменения объема резания на скруглении значительно меняется сила резания. При резком изменении силы резания инструмент легко вибрирует и даже ломается. Это приводит к сильному износу инструмента и низкой эффективности обработки.
Врезное фрезерование — лучший способ решения проблемы эффективности обработки углов. Врезное фрезерование имеет меньшую вибрацию, чем обычное фрезерование, а метод резки эффективен при удалении угловых припусков. Большинство угловых припусков можно удалить с помощью врезных фрезерных инструментов разных диаметров. Затем используйте концевая фреза для удаления остатков, образующихся при врезном фрезеровании, что может значительно повысить эффективность обработки.
Технология прецизионного бокового фрезерования
При отделке боковой стенки используется прерывистый характер фрезерования для достижения цели высокоскоростной резки. Это улучшает качество поверхности и эффективность обработки деталей. При отделке боковой стенки из-за малой ширины реза время резки для каждого оборота зубьев фрезы очень короткое, то есть время охлаждения очень долгое. При условии достаточного охлаждения можно эффективно контролировать температуру резки. Поэтому скорость резки можно значительно увеличить для повышения эффективности обработки. Используйте твердосплавные фрезы с покрытием PVD или твердосплавные фрезы со сверхплотными зубьями для высокоскоростной резки и отделки титановых сплавов. Это может значительно повысить эффективность обработки и точность обработки.
