Pierwszą rzeczą, o której należy porozmawiać, jest zjawisko fizyczne obróbki stopu tytanu.Chociaż siła skrawania stopu tytanu jest tylko nieznacznie większa niż stali o tej samej twardości, zjawisko fizyczne obróbki stopu tytanu jest znacznie bardziej skomplikowane niż obróbki stali, co powoduje, że trudność obróbki stopu tytanu gwałtownie rośnie.
Przewodność cieplna większości stopów tytanu jest bardzo niska, tylko 1/7 stali i 1/16 aluminium.Dlatego ciepło powstające w procesie cięcia stopów tytanu nie będzie szybko przekazywane na obrabiany przedmiot ani odbierane przez wióry, ale będzie kumulować się w obszarze cięcia, a wytworzona temperatura może sięgać nawet 1 000°C i więcej , co spowoduje szybkie zużycie, odpryski i pęknięcia krawędzi tnącej narzędzia.Tworzenie się narostu na krawędzi i szybkie pojawianie się zużytej krawędzi powoduje z kolei powstawanie większej ilości ciepła w obszarze skrawania, co jeszcze bardziej skraca żywotność narzędzia.
Wysoka temperatura powstająca podczas procesu cięcia niszczy również integralność powierzchni części ze stopu tytanu, powodując zmniejszenie dokładności geometrycznej części i zjawisko utwardzania przez zgniot, które poważnie zmniejsza ich wytrzymałość zmęczeniową.
Elastyczność stopów tytanu może być korzystna dla wydajności części, ale podczas procesu cięcia odkształcenie sprężyste przedmiotu obrabianego jest ważną przyczyną wibracji.Nacisk skrawania powoduje, że „elastyczny” przedmiot obrabiany odsuwa się od narzędzia i odbija, tak że tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym jest większe niż siła skrawania.Proces tarcia generuje również ciepło, co pogłębia problem słabej przewodności cieplnej stopów tytanu.
Problem ten jest jeszcze poważniejszy w przypadku obróbki części cienkościennych lub pierścieniowych, które łatwo ulegają odkształceniom.Obróbka cienkościennych części ze stopu tytanu z oczekiwaną dokładnością wymiarową nie jest łatwym zadaniem.Ponieważ gdy materiał przedmiotu obrabianego jest odpychany przez narzędzie, lokalne odkształcenie cienkiej ścianki przekroczyło zakres sprężystości i następuje odkształcenie plastyczne, a wytrzymałość materiału i twardość punktu skrawania znacznie wzrastają.W tym momencie obróbka z ustaloną wcześniej prędkością skrawania staje się zbyt wysoka, co dodatkowo skutkuje ostrym zużyciem narzędzia.Można powiedzieć, że „ciepło” jest „podstawową przyczyną” utrudniającą obróbkę stopów tytanu.
Jako lider w branży narzędzi skrawających, Sandvik Coromant starannie zebrał wiedzę dotyczącą procesów obróbki stopów tytanu i podzielił się nią z całą branżą.Sandvik Coromant stwierdził, że na podstawie zrozumienia mechanizmu przetwarzania stopów tytanu i uwzględnienia wcześniejszych doświadczeń, główna wiedza dotycząca procesów przetwarzania stopów tytanu jest następująca:
(1) Płytki o dodatniej geometrii stosowane są w celu zmniejszenia siły skrawania, ciepła skrawania i odkształcenia przedmiotu obrabianego.
(2) Utrzymuj stały posuw, aby uniknąć stwardnienia przedmiotu obrabianego, narzędzie powinno zawsze znajdować się w stanie posuwu podczas procesu skrawania, a wielkość skrawania promieniowego ae powinna wynosić 30% promienia podczas frezowania.
(3) Płyn obróbkowy pod wysokim ciśnieniem i o dużym przepływie zapewnia stabilność termiczną procesu obróbki i zapobiega degeneracji powierzchni przedmiotu obrabianego oraz uszkodzeniu narzędzia na skutek nadmiernej temperatury.
(4) Utrzymuj ostre krawędzie ostrza, tępe narzędzia są przyczyną gromadzenia się ciepła i zużycia, co może łatwo doprowadzić do awarii narzędzia.
(5) Obróbka możliwie najmiększego stopu tytanu, ponieważ po utwardzeniu materiał staje się trudniejszy w obróbce, a obróbka cieplna zwiększa wytrzymałość materiału i zwiększa zużycie płytki.
(6) Do nacięcia użyj dużego promienia naroża lub fazowania i umieść w nacięciu jak najwięcej krawędzi skrawających.Zmniejsza to siłę skrawania i ciepło w każdym miejscu oraz zapobiega miejscowym pęknięciom.Podczas frezowania stopów tytanu, spośród parametrów skrawania, największy wpływ na trwałość narzędzia vc ma prędkość skrawania, a w dalszej kolejności promieniowa wielkość skrawania (głębokość frezowania) ae.
Czas publikacji: 6 kwietnia 2022 r