Optymalizacja parametrów skrawania w celu wydajnego wiercenia stopów tytanu

Wiercenie w stopach tytanu to proces obróbki-obarczony dużym ryzykiem. Materiał ten ma niską przewodność cieplną wynoszącą około 7 W/m·K. Zatrzymuje ciepło w strefie cięcia podczas wiercenia. Materiał charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością i aktywnymi właściwościami chemicznymi. Cechy te przyspieszają zużycie ścierne i adhezyjne na krawędziach narzędzi skrawających. Pracownicy fabryk borykają się z częstym problemem w codziennej pracy. Pracownicy podnoszą parametry skrawania, aby zwiększyć wydajność produkcji, ale narzędzia skrawające szybko się zużywają. Pracownicy obniżają parametry, aby wydłużyć żywotność narzędzia, ale czas cyklu obróbki staje się dłuższy.
Ludzie nie muszą wybierać jednego priorytetu zamiast drugiego. Wystarczy, że w mądry sposób zrównoważą te dwa wyniki.

Prędkość skrawania ma największy wpływ na temperaturę skrawania podczas wiercenia stopów tytanu. Obróbka stali pozwala na zastosowanie wyższych prędkości w celu zwiększenia produktywności przy niewielkim zużyciu narzędzi. Obróbka stopów tytanu wymaga ścisłej kontroli prędkości. Zbyt duża prędkość skrawania powoduje szybki wzrost temperatury w strefie skrawania. Powierzchnia przedmiotu obrabianego utworzy warstwy utwardzające się przez zgniot. Krawędź tnąca w krótkim czasie ulegnie poważnemu zużyciu na powierzchni przyłożenia i-narostom.

Narzędzia pełnowęglikowe dobrze sprawdzają się w stabilnym zakresie prędkości od 25 do 45 m/min. Wiertła z powłoką TiAlN pracują przy niskich prędkościach w tym zakresie. Wykazują stabilne zasady zużycia i wytwarzają otwory o stałej jakości. Wartości prędkości wykraczające poza ten zakres powodują gwałtowny wzrost zużycia narzędzia. Nadmierne obciążenie termiczne przekracza zdolność odprowadzania ciepła przez narzędzia skrawające.

Szybkość posuwu bezpośrednio steruje grubością wióra, stanem usuwania wiórów i osiową siłą skrawania. Spośród wszystkich parametrów obróbki przy wierceniu Ti-6Al-4V największy wpływ na chropowatość powierzchni otworu ma posuw. Niski posuw zmniejsza moment wiercenia i siłę osiową. Jednak wyjątkowo mała prędkość posuwu powoduje utwardzanie powierzchni tytanu. Nie łamie i nie usuwa skutecznie wiórów. Wysoki posuw pomaga podzielić wióry na regularne segmenty. Zwiększa jednak nacisk mechaniczny na końcówkę wiertła.

Najlepszy zakres posuwu dla wiercenia konwencjonalnego wynosi od 0,03 do 0,12 mm/obr. Prędkość wrzeciona i kąt wierzchołka narzędzia zmieniają temperaturę przedmiotu obrabianego podczas wiercenia tytanu. Szybkość podawania nie powoduje wyraźnych zmian temperatury. Ta praktyczna zasada mówi użytkownikom jasno. Optymalizacja szybkości posuwu poprawia przede wszystkim kształt wióra i warunki siły mechanicznej. Ma niewielki wpływ na kontrolę ciepła.

Zwykły płyn chłodzący nie jest w stanie zapewnić wydajnego wiercenia stopu tytanu. Temperatura w strefie skrawania jest zbyt wysoka, aby tradycyjne smary mogły normalnie działać. Powierzchnia styku narzędzia i wióra traci skuteczną ochronę termiczną. Dopływ chłodziwa pod wysokim-ciśnieniem całkowicie poprawia warunki obróbki.
Narzędzia z wewnętrznymi kanałami doprowadzającymi chłodziwo-kierują chłodziwo pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio do krawędzi skrawającej. Taka konstrukcja dobrze kontroluje temperaturę skrawania i zapewnia płynne usuwanie wiórów. Profesjonalne struktury kanałów chłodziwa dostarczają czterokrotnie więcej chłodziwa pod tym samym ciśnieniem. Standardowe pompy-wysokociśnieniowe osiągają minimalne ciśnienie efektywne. To ciśnienie wpycha chłodziwo do-szczeliny narzędzia i tworzy stabilną warstwę smarującą.

Wiercenie tytanu o wysokiej wydajności- wymaga użycia narzędzi z wewnętrznymi kanałami chłodziwa-pod wysokim ciśnieniem. Taka konfiguracja jest warunkiem koniecznym stabilnej i wydajnej obróbki.

Optymalizacja parametrów nie może działać bez dopasowanej geometrii narzędzia. Przerzedzona konstrukcja w kształcie litery X- zmniejsza opór cięcia. Poprawia także jakość otworów i skuteczność usuwania wiórów. Konstrukcje końcówek o podwójnym-kącie ze złożonymi kątami 118 stopni i 90 stopni równomiernie łamią wióry i płynnie prowadzą ich odprowadzanie. Podłoża narzędzi z węglików spiekanych z profesjonalnymi powłokami zapewniają stabilną-twardość w wysokich temperaturach i odporność na utlenianie.

Różne geometrie narzędzi dają bardzo różne wyniki obróbki. Profesjonalny test dowodzi, że jedna specjalna konstrukcja narzędzia wycierającego może wywiercić 75 otworów przy prędkości 50 m/min i posuwie 0,10 mm/obr. Jego żywotność jest trzykrotnie dłuższa niż w przypadku innych popularnych geometrii narzędzi. Geometria narzędzia odgrywa kluczową rolę w różnicach w wydajności, bardziej niż powłoki narzędzi i podłoża.

Poniższy system parametrów stanowi wiarygodne odniesienie dla fabryk zajmujących się obróbką stopu tytanu Ti-6Al-4V.

• Prędkość cięcia: 25–45 m/min dla narzędzi pełnowęglikowych. Wybierz niskie wartości prędkości dla przerywanego skrawania lub niestabilnych warunków obróbki.
• Szybkość podawania: 0,03–0,12 mm/obr. Aby uzyskać lepsze wykończenie powierzchni, należy stosować niskie posuwy. Aby uzyskać lepszą wydajność łamania wiórów, należy stosować duże posuwy.
• Płyn chłodzący: Zastosuj wewnętrzne źródło chłodziwa-pod wysokim ciśnieniem. Minimalne zalecane ciśnienie wynosi 1000 psi (7 MPa).
• Geometria punktowa: Kąt wierzchołkowy 118 stopni – 140 stopni z obróbką przerzedzającą. Wybierz konstrukcje o podwójnym-kącie, aby uzyskać precyzyjną kontrolę wiórów.
• Powłoka: Powłoka TiAlN PVD na-drobnoziarnistych podłożach z węglika.

Użytkownicy mogą dostosować kombinacje parametrów w oparciu o rzeczywiste potrzeby obróbki. Jeżeli głównym wymaganiem jest wykończenie powierzchni, należy nadać priorytet niskim posuwom i umiarkowanym prędkościom. Jeśli głównym celem jest wydajność produkcji, nadaj priorytet obróbce-z dużą prędkością z użyciem chłodziwa pod wysokim-ciśnieniem. Inną skuteczną metodą jest wiercenie z przerywanym hamowaniem. Może poprawić skuteczność usuwania wiórów podczas wiercenia stopów tytanu.

Skontaktuj się teraz