Освоение искусства использования концевых фрез для титана: методы и инструменты

Из-за таких факторов, как повышенный предел текучести, очень низкая теплопроводность и реактивность с режущими инструментами, обработка титана не лишена проблем. Учитывая их универсальность, концевые фрезы играют важную роль в точной обработке титана, а усовершенствованные канавочные инструменты используются для формирования подробных форм и особенностей. Цель этой статьи — развить необходимую выносливость и знания для адекватной обработки титановых сплавов концевыми фрезами, рассматривая доступные методы и инструменты концевых фрез для титановых сплавов. Предоставление подробного описания правильных инструментов, параметров резки и наилучших рабочих практик будет полезным для накопления знаний, которые являются ключевыми для повышения скорости и точности обработки читателей.

Что такое фрезерование титана?

Понимание свойств титановых сплавов

Титановый металл обладает несколькими ключевыми свойствами, включая высокое отношение прочности к объему, хорошую стойкость к коррозии и стойкость к высоким температурам. Такие свойства позволяют использовать титан более широко, особенно в аэрокосмической, медицинской и морской промышленности. Из-за низкой теплопроводности титана тепло, выделяемое при обработке, концентрируется и несет риск быстрого затупления инструментов, используемых в таких процедурах. Кроме того, его склонность к сцеплению с материалами режущих инструментов — часто требующая чрезмерного нагрева — делает необходимым применение специальных покрытий и методов охлаждения. Также важно обращать внимание на эти характеристики материала, чтобы правильно выбирать условия резания — например, такие инструменты, как 6 концевые фрезы с канавками – обеспечить правильное взаимодействие между заготовкой и режущим инструментом.

Зачем использовать концевые фрезы для титана?

The Концевые фрезы должны быть первым выбором для обработки титана. из-за их эффективной работы, высокой точности и способности трансформироваться по проблемам, которые предлагают титановые сплавы. Концевые фрезы, с их острыми режущими кромками, не производят много тепла, а также испытывают низкий износ инструмента из-за специальных покрытий, таких как нитрид титана-алюминия. Для концевого фрезерования используются концевые фрезы, конструкция которых достаточно спиральна, что способствует эффективному удалению стружки, предотвращает повреждение заготовки и обеспечивает хорошую отделку поверхности. Именно по этим причинам концевые фрезы становятся все более важными для эффективного фрезерования титана с точностью.

Распространенные проблемы при фрезеровании титана

Первое препятствие и, вероятно, основная причина фрезерования титана — высокая прочность материала и низкая теплопроводность, а значит, возможность поломок рабочих инструментов и выкрашивания заготовки. Это не учитывает свойства титана, делая его твердым при высокой температуре из-за тенденции реагировать с режущими инструментами, что делает использование режущих инструментов с покрытием из нитрида титана-алюминия (TiAlN) нецелесообразным. Кроме того, это добавляет, что эффект пружинения из-за упругой природы титана приводит к плохой точности размеров и качеству поверхности. Удаление стружки важно для предотвращения упрочнения и рецессии материала, все из которых являются факторами, замедляющими операцию обработки и снижающими качество поверхности. Для эффективного решения этих проблем, связанных с фрезерованием титана, необходим правильный выбор параметров резания, методов охлаждения и геометрии инструмента.

Как выбрать лучшую концевую фрезу для титана?

Выбор правильной конструкции флейты

Выбор канавки, подходящей для фрезерования титана, подразумевает понимание характеристик рассматриваемого материала. Как правило, чем больше канавок на концевой фрезе, тем более гладкая отделка, с меньшими вибрациями или дребезжанием из-за более легких структур. Однако в случае фрезерования титана большинство канавок также ограничено 3 или 4. Это связано с тем, что многие канавки затрудняют удаление стружки, образующейся в процессе резки, что приводит к перегреву материала. Это также позволяет удалять стружку, образующуюся при резке титана, которая в противном случае могла бы привести к повреждению материала и инструмента. Кроме того, канавки с переменной спиралью позволяют легко предотвратить распространение гармоник, значительно снижая дребезжание, тем самым повышая стабильность и эффективность операций обработки.

Сравнение цельных твердосплавных и покрытых концевых фрез

При рассмотрении возможности использования цельных твердосплавных и покрытых материалов концевых фрез для фрезерования титана необходимо рассмотреть некоторые аспекты. Цельные твердосплавные концевые фрезы известны своей прочностью и способностью выдерживать суровые условия, связанные с обработкой титана. Они очень жесткие и не деформируются легко, даже на высоких скоростях; следовательно, они подходят для обеспечения размерной стабильности и лучшего качества поверхности.

Концевые фрезы с покрытием также предлагают передовые преимущества, поскольку используются покрытия TiAlN или TiCN. Они значительно улучшают эксплуатационные характеристики концевых фрез, особенно при резке, благодаря повышенной износостойкости, лучшим термическим характеристикам и улучшенным смазочным свойствам. Следовательно, концевые фрезы с покрытием обеспечивают более длительный срок службы и работают на более высоких скоростях резания и подачах, чем их непокрытые цельные твердосплавные аналоги. Желательно рассмотреть как цельные твердосплавные, так и покрытые концевые фрезы, поскольку они служат одной и той же цели, но подходят для различных операций фрезерования в зависимости от ожидаемой чистоты поверхности, срока службы инструмента и эффективности обработки.

Преимущества концевых фрез с переменным шагом

Концевые фрезы с переменным шагом имеют несколько заметных преимуществ, которые повышают производительность обработки. Во-первых, шаг уменьшает дребезжание и вибрацию. Конфигурация с переменным шагом нарушает гармонические паттерны резания и обеспечивает лучшую чистоту поверхности во время работы. Следовательно, это помогает улучшить условия обработки, что очень полезно при обработке других сложных материалов, таких как титан.

Скорость удаления материала также остается высокой. Асимметричные рисунки канавок обеспечивают довольно агрессивные параметры резки, ограничивая при этом вероятность поломки инструмента. Это повышает производительность и эффективность работы в швах, которые могут работать при более низких температурах цикла с более высокой производительностью.

Использование износостойких концевых фрез также увеличивает срок службы инструмента. Асимметрия режущей кромки обеспечивает лучшее распределение нагрузки на кромку фрезы и увеличивает срок службы. Это означает, что будет использоваться меньше инструментов, что приведет к снижению затрат.

Основные характеристики концевых фрез с переменным шагом, включая вибрацию, скорость съема материала и износостойкость фрезы, оказываются весьма полезными для высокоскоростных операций фрезерования.

Каковы наилучшие методы высокоэффективного фрезерования титана?

Оптимальные скорости и подачи для титана

Выбор оптимальных скоростей резания и подач для титана требует компромисса между сроком службы инструмента и эффективностью операций по удалению материала. Манипуляции с титаном также сложны из-за его прочности в сочетании с низкой теплопроводностью, что требует соответствующего выбора условий резания.

1. Скорость резки: Скорость резки титановых сплавов, с другой стороны, варьируется от 60 м/мин до 120 м/мин (от 200 футов/мин до 400 футов/мин), поскольку она режет титан высокой твердости. Более низкие скорости рекомендуются для более твердых сортов титана.
2. Скорость подачи: Для черновой обработки рекомендуется скорость подачи от 0,15 до 0,25 мм/зуб (от 0,006 до 0,010 дюйма/зуб). Операции постобработки должны иметь меньшую подачу во время чистовой обработки от 0,05 до 0,15 мм/зуб (от 0,002 до 0,006 дюйма/зуб) с использованием методов высокой подачи.
3. Глубина реза: Знание глубины реза является важным фактором при резке титана, особенно при использовании канавочных инструментов. Относительно, зубчатые инструменты или патроны позволяют резать при черновой обработке на глубину до 6 мм (0,24 дюйма). Меньшая глубина реза рекомендуется для чистовых процессов с глубиной реза от 0,5 до 3 мм (от 0,02 до 0,12 дюйма).
4. Использование охлаждающей жидкости: Эффективное применение охлаждающей жидкости в операциях важно для снижения тепла, выделяемого при обработке титана, и снижения износа инструмента. Использование охлаждающих жидкостей под давлением или систем охлаждения инструмента настоятельно рекомендуется.
5. Материал инструмента: При фрезеровании титана превосходные результаты можно получить, используя высококачественные твердосплавные инструменты с покрытием, например, инструменты с покрытием TiAlN.

Соблюдая эти рекомендации, можно максимально повысить эффективность и качество фрезерования титана, а также создать правильный баланс между производительностью и сроком службы инструментов.

Использование охлаждающей жидкости для увеличения срока службы инструмента

При фрезеровании титана при оптимальном использовании охлаждающей жидкости можно продлить срок службы инструмента, если учесть:

1. Системы подачи СОЖ высокого давления: Системы подачи СОЖ высокого давления также могут отводить тепло, образующееся в зоне резания, освобождая инструмент от чрезмерной тепловой нагрузки, которая может привести к тепловой деформации.
2. Подача охлаждающей жидкости через инструмент: эта система обеспечивает точную подачу охлаждающей жидкости туда, где это необходимо, от режущей кромки канавочного инструмента до самого края инструмента, улучшая охлаждение и способствуя отводу стружки.
3. Состав охлаждающей жидкости: выбирайте реактивную охлаждающую жидкость, предназначенную для операций обработки титана, особенно содержащую улучшенные охлаждающие агенты.
4. Расход охлаждающей жидкости: Вызывание стружки, по-видимому, является основной причиной альтернативного охлаждения, которое обеспечивает еще более тщательный процесс охлаждения в калибре паза.
5. Регулярный мониторинг: максимальная эффективность охлаждения инструмента должна достигаться путем быстрой замены или восстановления охлаждающей жидкости, если используется грязная охлаждающая жидкость, что может отрицательно сказаться на сроке службы инструмента.

Используя эти методы, операторы могут максимально оптимизировать использование режущего инструмента в процессе фрезерования титана.

Достижение более высоких показателей удаления металла

Для увеличения скорости съема металла при черновой фрезеровке титана необходимо учитывать следующее:

1. Оптимизированные скорости резания и подачи: максимизируйте амплитуду скорости/подачи с помощью регулировки скорости и подачи резания и минимизируйте отношение износа инструмента/потери скорости. Было установлено, что высокие скорости подачи в сочетании с низкими скоростями резания улучшают скорость удаления материала и сокращают износ инструмента при более легкой резке.
2. Применение современных инструментальных материалов значительно повышает производительность фрез, используемых для обработки титана.: Используйте в режущих инструментах материалы, которые с наибольшей вероятностью выдержат неблагоприятные условия перемещения во время обработки, например, твердые сплавы или керамические композиты.
3. Агрессивная глубина реза: Увеличение глубины реза в пределах возможностей станка и фрезы позволяет снимать больше материала, не повреждая фрезу.
4. Методы динамического фрезерования: используйте динамическое фрезерование или высокоэффективную фрезерную обработку, которая использует постоянное зацепление фрезы и адаптивную подачу износа для достижения лучших условий резания и лучшего съема металла.
5. Жесткость и устойчивость являются важными аспектами, которые следует учитывать в отношении производительности концевых фрез для титановых сплавов. Убедитесь, что настройка обработки стабильна и жестка, чтобы свести к минимуму влияние смесей и отклонений на прерывание производительности обработки и срок службы фрезы.

Благодаря интеграции этих методов операторы могут добиться более высокой скорости съема металла, одновременно безопасно и эффективно выполняя операции фрезерования титана.

Как обрабатывать титан 6Al4V концевыми фрезами?

Особые соображения относительно титана 6Al4V

Фрезерование титана 6Al4V имеет особые трудности, вызванные влиянием его физических и химических характеристик. Чтобы справиться с этими особыми свойствами, обратите внимание на следующее:

1. Охлаждение: Низкая теплопроводность титана 6Al4V привела к высоким температурам в зоне резания. Планируйте хорошие системы охлаждения для отвода тепла и защиты инструмента и заготовки от термического повреждения.
2. Поломка инструмента: Высокая прочность сплава и мягкость материала режущего инструмента могут привести к быстрой поломке инструмента. Фрезы с твердыми покрытиями, такими как TiAlN или AlTiN, могут предотвратить износ инструмента и продлить срок его службы.
3. Управление стружкой: Известно, что титан 6Al4V образует длинную и непрерывную стружку, которая может затруднить рабочие процессы и даже шлифование. Используйте стружколомы и системы удаления стружки надлежащим образом, чтобы обеспечить эффективную рабочую среду.
4. Силы резания: Учитывая его высокие прочностные характеристики, для обработки этого сплава требуются значительные силы резания. Убедитесь, что расположение станка очень стабильно, чтобы жестко противостоять этим силам без движения или вибрации, которые могут испортить отделку поверхности или инструмент.
5. Параметры обработки: Чтобы получить наилучшие результаты по трем аспектам производительности, срока службы инструмента и производительности, необходимо тщательно управлять скоростью, подачей и глубиной резания, особенно параметрами резания. Измененные скорости подачи и низкие скорости обычно безопаснее, поскольку они снижают вероятность упрочнения и износа инструмента.

Учет этих моментов позволяет производить обработку концевыми фрезами из титана 6Al4V эффективно, экономично и, что самое главное, безопасно.

Рекомендуемые режущие инструменты для титана 6Al4V

Выбор правильного режущего инструмента для обработки титана 6Al4V требует точности при выборе инструмента, поскольку это сплав с особыми характеристиками. Следующие рекомендации в соответствии с действующими стандартами в отрасли и рекомендациями экспертов:

1. Концевые фрезы из карбида: Они предназначены для работы в условиях повышенных сил резания и экстремального нагрева, что является типичной проблемой при обработке титана. Концевые фрезы из карбида с покрытием TiAlN или AlTiN более долговечны и могут выдерживать больше операций благодаря лучшей износостойкости и термостойкости.
2. Инструменты из быстрорежущей стали (HSS): режущие фрезы HSS имеют преимущества перед твердосплавными фрезами, например, стоимость. Их можно эффективно использовать для резки на низких скоростях вместо резки с высокой подачей. Инструменты HSS также поставляются с покрытиями, просверленными на них из-за резки титана, что приводит к образованию большого количества тепла и быстрому износу инструмента.
3. Керамические режущие инструменты: эти инструменты подходят для обработки титана на высоких скоростях благодаря своей высокой термостойкости и высокой твердости. Керамические концевые фрезы отлично работают в высокожестких структурных узлах и в критических требованиях к точности размеров и чистоте поверхности.

Другими словами, правильное сочетание типа режущего инструмента и покрытия поможет вам фрезеровать титан 6Al4V наиболее эффективно, ограничивая абразивный износ инструмента и улучшая общую производительность.

Методы улучшения качества поверхности

Достижение высококачественной отделки при обработке титана 6Al4V требует использования дополнительного инструмента или некоторого набора методов. Наиболее примечательными являются:

1. Оптимизация параметров резки: в дополнение к высокой ae и ограниченному war, попробуйте снизить скорость резки вместе с увеличенной подачей. Это поможет сохранить поверхность гладкой.
2. Описание охлаждающей жидкости: охлаждающая жидкость под высоким давлением и с высоким расходом подается для обеспечения отвода тепла и удаления стружки из зоны резания, сводя к минимуму повреждение поверхности.
3. Описание траектории инструмента: Рассмотрите возможность вращения инструмента в одном и том же направлении каждый раз, чтобы избежать резких поворотов, которые могут порвать материал. При использовании концевых фрез с 5 канавками, например, следует выполнять попутное фрезерование для достижения лучшей отделки.
4. Контроль износа инструмента: всегда заменяйте тупые инструменты новыми, чтобы фреза могла выполнять свои функции и тем самым снизить вероятность образования шероховатостей поверхности из-за изношенных лезвий.
5. Крепление: Используйте прочное и правильное крепление, чтобы устранить вибрации обработанной поверхности, которые обычно возникают во время резки. Эти вибрации, как правило, оказывают неблагоприятное воздействие на качество поверхности.

Применение этих технологий позволяет улучшить качество поверхности деталей из титана 6Al4V, а также добиться требуемых размеров и визуального качества.

Каковы преимущества использования винтовых концевых фрез для титана?

Преимущества винтовой конструкции при фрезеровании титана

Спиральная конфигурация концевых фрез обеспечивает некоторые замечательные преимущества, особенно при фрезеровании титана 6Al4V. Во-первых, углы спиральных канавок имеют преимущество в улучшении эвакуации всей стружки, тем самым уменьшая вероятность перегрузки стружкой, которая может вызвать нагрев и износ инструментов. Такая конструкция также помогает распределить силы резания таким образом, что во время резки не возникает чрезмерной вибрации, а стабильность улучшается. Более того, спиральные концевые фрезы режут при меньшем крутящем моменте, чем инструменты с прямыми канавками, что позволяет резать с большей точностью и качеством. Все эти факторы повышают эффективность обработки титана 6Al4V, срок службы инструмента и улучшенную отделку поверхности.

Спиральные решения для лучшего отвода стружки

Благодаря спиральным канавкам концевые фрезы с винтовыми канавками считаются высокоэффективными при удалении стружки. Риск повторного резания стружки, который также может привести к повышенному износу инструмента из-за чрезмерного нагрева, уменьшается благодаря этой конструкции, поскольку инструменты... при резке металлов. Спиральные канавки концевых фрез с винтовыми канавками также сглаживают режущее действие и способствуют равномерному резанию, что очень важно для продления срока службы инструмента и повышения качества деталей. При обработке титана 6Al4V использование концевых фрез с винтовыми канавками помогает улучшить контроль стружки и улучшает условия обработки.

Увеличение срока службы инструмента с помощью винтовых концевых фрез

Повышение срока службы инструмента с помощью винтовых концевых фрез требует тщательного рассмотрения материала, геометрии режущего инструмента и условий обработки. Профиль винтовой канавки способствует максимально равномерному распределению сил резания, что, в свою очередь, помогает снизить концентрацию напряжений и, следовательно, снижает износ режущего инструмента. Покрытия, такие как TiAlN или AlTiN, также могут улучшить производительность концевых фрез, добавляя твердый и жаропрочный слой, который идеально подходит для режущих инструментов. Более того, соответствующие параметры резания, такие как скорость подачи и скорость шпинделя, оптимизированные под характеристики титана 6Al4V, облегчат резку и сведут к минимуму термическую нагрузку на инструмент. Проверка Aurora является дополнительной мерой, которая повышает способность продлевать срок службы данных концевых фрез.

Справочные источники

Концевая фреза

Титан

Обработка

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: По каким причинам концевые фрезы для титана отличаются от концевых фрез для стали?

A: Концевые фрезы для титана изготавливаются из специальных составов, которые выдерживают факторы и характеристики титановых сплавов, которые сложнее обрабатывать, чем стали. При рассмотрении нескольких параметров они обычно будут отступать в геометрии, типах покрытий и конструкции канавок для повышения эффективности резания и увеличения долговечности инструмента. Например, инструменты для закругления углов для титана имеют радиус и часто покрытые концевые фрезы нитридом титана для улучшенной износостойкости.

В: Я хотел бы узнать среднюю скорость резания (SFM) режущих инструментов по титану во время фрезерных операций.

A: Скорость поверхности для титановых приложений с использованием концевой фрезы будет, как правило, ниже, чем скорость поверхности других материалов, особенно при использовании фрезы. Для них это обычно от 50 до 300 SFM, в зависимости от марки титана и условий резания. Это связано с тем, что инструменты будут выдерживать высокие температуры и продлят эффективный срок службы инструментов, используемых для обработки титана.

В: Какое рекомендуемое количество канавок у концевой фрезы, применяемой для обработки титана?

A: Для обработки титана обычно используются концевые фрезы с 4, 5 и 6 канавками. Выбор инструментов во многом зависит от соответствующих операций; однако часто выбираются фрезы с 5 и 6 канавками из-за оптимального сочетания удаления стружки и контакта с кромкой. Такие многоканавочные инструменты могут помочь добиться лучшей отделки поверхности и более высоких скоростей подачи при обработке титановых сплавов.

В: Каковы рекомендуемые методы черновой и чистовой обработки именно титана?

A: При черновой обработке титана используйте угловые фрезы с большим радиусом угла вместе с методами фрезерования с высокой подачей, чтобы сократить время обработки и снять максимальный объем. В случае чистовой обработки потребуются концевые фрезы с прочными наружными/внутренними кромками и, возможно, различными покрытиями, особенно при работе с ними, для достижения целевого качества поверхности. В обеих ситуациях следует уделять внимание подачам и скоростям, обилию охлаждающей жидкости и применению трохоидального фрезерования.

В: Как марка титана влияет на выбор концевой фрезы и параметров обработки?

A: Различные марки титана имеют различные свойства, которые влияют на то, насколько хорошо материал может быть обработан. Чистый титан, например, легче обрабатывать, чем его сплавы, такие как Ti-6Al-4V. Марка титана влияет на выбор геометрии концевой фрезы, покрытий и параметров резания. Более сложные марки могут потребовать специализированных концевых фрез, разработанных специально для эффективной работы с титаном (и облегченных подач, скоростей и глубин резания).

В: Каково назначение охлаждающей жидкости при фрезеровании титана и каково ее применение?

A: Охлаждающая жидкость необходима в этом процессе фрезерования титана для снижения теплового накопления и обеспечения эффективного удаления стружки. Подача охлаждающей жидкости под высоким давлением, как правило, является лучшей практикой, поскольку она может достигать зон резания. Водостойкие системы станков, поддерживаемые лезвийными инструментами в большинстве фрезерных станков с ЧПУ, очень полезны для изучения титана. Из вышеизложенного следует, что эффективное использование охлаждающей жидкости позволяет избежать упрочнения при обработке титана и улучшает производительность инструмента и качество поверхности.

В: Целесообразно ли использовать твердосплавную концевую фрезу вместо быстрорежущей стали при обработке титана?

A: Да, твердосплавные концевые фрезы предпочтительнее инструментов из быстрорежущей стали для обработки титана. Твердый сплав выдерживает больше «тепла», он намного тверже и более устойчив к износу, что важно при обработке твердых материалов, таких как титановые сплавы. Использование твердосплавных концевых фрез при фрезеровании титана обычно дает более длинные инструменты, более быструю технологию изготовления твердосплавных концевых фрез, новую скорость вставки резца и лучшее качество поверхности, чем у его аналогов из быстрорежущей стали.

В: Какие наилучшие методы обработки титана вы можете порекомендовать, используя такие инструменты, как Machining Advisor Pro?

A: Например, многие специалисты страдают, когда пытаются фрезеровать титан без адекватных возможностей для оптимизации стратегии фрезерования титана, в этом случае Machining Advisor Pro предоставляет соответствующие инструменты для достижения удовлетворительных скоростей резания. Эти инструменты улучшают подачу, скорость и глубину резания на определенной комбинации концевой фрезы/сорт титана/станка. Вы можете использовать такие советники при работе с титаном или любыми другими сложными материалами для увеличения MR, TWC или общей производительности обработки.