Alegiile de titan și aliajele de aluminiu se aseamănă în următoarele moduri: Ambele tipuri de metale sunt folosite pentru a realiza componente structurale ale aeronavelor și, în ambele cazuri, componenta ar putea necesita frezarea a 90 la sută din material înainte ca piesa să fie completă.
O mulțime de ateliere probabil că și-ar dori ca aceste metale să aibă mai multe în comun decât acest lucru. Furnizorii din industria aeronautică care se simt confortabil prelucrând aluminiu se trezesc prelucrând mult mai mult titan, deoarece noile proiecte de aeronave folosesc din ce în ce mai mult acest din urmă metal.
John Palmer, managerul segmentului aerospațial global al producătorului de scule tăietoare Stellram, spune că multe dintre aceste ateliere au de fapt mai multă capacitate de prelucrare a titanului decât își dau seama. Multe tehnici valoroase pentru prelucrarea eficientă a titanului nu sunt greu de utilizat, dar puține ateliere folosesc toate tehnicile disponibile pentru frezarea acestui metal în mod productiv. El consultă producătorii cu privire la metodele de îmbunătățire a performanțelor de frezare în diverse aliaje aerospațiale, inclusiv aliaje de titan. El spune că titanul nu trebuie să fie dificil – doar că trebuie să se ia în considerare întregul proces de prelucrare, deoarece orice element ar putea împiedica eficacitatea procesului general.
Stabilitatea este esențială, spune el. Când scula atinge piesa de prelucrat, aceasta închide un cerc. Unealta, suportul de sculă, axul, coloana, căile de rulare, masa, dispozitivul de fixare și piesa de prelucrat fac parte din acel cerc și din stabilitatea necesară. Alte considerente importante includ presiunea și volumul agentului de răcire, precum și metoda de furnizare a agentului de răcire, plus metodologia și aplicația – punctul central al acestui articol. Pentru a realiza mai mult din potențialul acelor procese care au potențialul de a prelucra productiv titanul, domnul Palmer împărtășește adesea sfaturi care includ toate sfaturile de mai jos:
- Păstrați angajamentul radial scăzut
- Creșterea cantității de caneluri
- Faceți o așchie groasă spre subțire
- Arc In
- Finalul pe un șanfrenaj
- Apoiați-vă pe relieful secundar
- Alterarea adâncimii axiale
- Limitați adâncimea axială în jurul elementelor subțiri
- Alegeți o sculă mult mai mică decât buzunarul
- Take a Cue from Tool Steel
- CONȚINUT RELAȚIONAT
- Unde are sens măcinarea uscată
- Sfaturi pentru filetarea aliajelor de titan
- Metode netradiționale pentru realizarea găurilor mici
Păstrați angajamentul radial scăzut
Una dintre provocările cruciale ale titanului este disiparea căldurii. În acest metal, o cantitate relativ mică din căldura generată în timpul operației de prelucrare este expulzată odată cu așchia. În comparație cu prelucrarea altor metale, un procent mai mare din căldura dintr-un proces de prelucrare a titanului se duce în schimb în sculă. Din cauza acestui efect, alegerea angajamentului radial dictează alegerea vitezei de suprafață în acest metal.
Graficul din figura 1 arată acest lucru. Fantarea completă – ceea ce înseamnă o angajare la 180 de grade – necesită o viteză de suprafață relativ scăzută. Dar reducerea angajamentului radial reduce timpul în care muchia de tăiere generează căldură și permite mai mult timp pentru ca muchia de tăiere să se răcească înainte de a intra în material la următoarea rotație. Astfel, pe măsură ce angajarea radială este redusă, viteza suprafeței poate fi crescută, menținând în același timp temperatura în punctul de tăiere. Pentru finisare, un proces de frezare care constă într-un arc de contact foarte mic cu o muchie de tăiere ascuțită, ascuțită, cu o viteză de suprafață mare și o avans minimală pe dinte poate realiza rezultate excepționale.
Creșterea cantității de caneluri
Frezele de capăt utilizate în mod obișnuit au patru sau șase caneluri. În cazul titanului, acest lucru ar putea fi prea puțin. Numărul mai eficient de caneluri ar putea fi de zece sau mai multe (a se vedea figura 2).
Creșterea numărului de caneluri compensează necesitatea unei avansuri reduse pe dinte. Spațierea strânsă a canelurilor unei scule cu 10 caneluri este prea strânsă pentru degajarea așchiilor în multe aplicații. Cu toate acestea, frezarea productivă a titanului favorizează deja o adâncime radială mică (a se vedea sfatul nr. 1). Așchia mică care rezultă din aceasta lasă deschisă libertatea de a utiliza o freză cu număr mare de caneluri pentru a crește productivitatea.
Faceți o așchie groasă spre subțire
„Frezarea în cățărare” este termenul familiar pentru această idee. Adică, nu alimentați freza astfel încât muchia să se deplaseze prin material în aceeași direcție în care este alimentată scula. Cunoscută sub numele de „frezare convențională”, această abordare a prelucrării face ca așchia să înceapă subțire și să devină mai groasă. Pe măsură ce scula lovește materialul, forțele de frecare creează căldură înainte ca materialul să înceapă să se desprindă de metalul de bază. Un așchie subțire nu este în măsură să absoarbă și să evacueze această căldură generată, care se duce în schimb în scula de tăiere. Apoi, în punctul de ieșire, unde așchia este groasă, presiunea de tăiere crescută face ca aderența așchiilor să devină un pericol.
Frezarea în cățărare – sau formarea de așchii groase spre subțiri – începe cu muchia de tăiere care intră în materialul în exces și iese pe suprafața finită (a se vedea figura 3). La frezarea laterală, scula încearcă să „urce” peste material, creând un așchie groasă la intrare pentru absorbția maximă de căldură și un așchie subțire la ieșire pentru a preveni aderența așchiilor.
Frezarea suprafețelor de contur necesită o examinare atentă a traiectoriei sculei pentru a se asigura că scula continuă să intre pe materialul în exces și să iasă pe suprafața finită în acest mod. Realizarea acestui lucru în timpul trecerilor complicate nu este întotdeauna la fel de simplă ca și simpla menținere a materialului la dreapta.
Arc In
În titan și în alte metale, durata de viață a sculei se pierde în momentele de schimbare bruscă a forței. Cel mai rău dintre aceste momente are loc adesea atunci când scula intră în material. Introducerea directă în material (așa cum ar face aproape orice traseu standard al sculei) produce un efect similar cu lovirea tăișului cu un ciocan.
În schimb, alunecați ușor. Pentru a face acest lucru, creați o traiectorie a sculei care formează un arc de cerc în material în loc să intre în el în linie dreaptă (a se vedea figura 4). La frezarea din grosime în grosime, arcul de intrare a traseului sculei trebuie să urmeze aceeași direcție (în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers) ca și rotația sculei. Calea de intrare în arc de cerc permite o creștere treptată a forței de tăiere, prevenind smulgerea sau instabilitatea sculei. De asemenea, generarea de căldură și crearea de așchii cresc treptat până când scula este complet angajată în tăiere.
Finalul pe un șanfrenaj
Modificări bruște ale forței pot apărea și la ieșirea sculei. Oricât de utilă ar fi tăierea din grosime în grosime (sfatul nr. 3), problema cu această metodă este că formarea din grosime în grosime se oprește brusc atunci când scula ajunge la sfârșitul trecerii și începe să curețe metalul. Schimbarea bruscă produce o schimbare la fel de bruscă a forței, șocând scula și, probabil, marcând suprafața piesei. Pentru a preveni ca tranziția să fie atât de bruscă, luați precauția de a freza mai întâi o șanfrenare de 45 de grade la sfârșitul trecerii, astfel încât scula să vadă o scădere treptată a adâncimii radiale de tăiere (a se vedea figura 5).
Apoiați-vă pe relieful secundar
O muchie de tăiere ascuțită minimizează forțele de tăiere în titan, dar muchia de tăiere trebuie să fie, de asemenea, suficient de puternică pentru a rezista presiunii de tăiere. Un design de sculă cu relief secundar, în care prima zonă pozitivă a muchiei de tăiere rezistă forțelor, după care a doua zonă cade pentru a mări jocul, îndeplinește aceste două obiective (a se vedea figura 6). Relieful secundar este comun în scule, dar în special în cazul titanului, experimentarea cu scule având diferite modele de relief secundar ar putea dezvălui schimbări surprinzătoare în performanța de tăiere sau în durata de viață a sculei.
Alterarea adâncimii axiale
La adâncimea de tăiere, oxidarea și reacția chimică pot afecta scula. Deteriorarea timpurie poate apărea în acest singur punct dacă scula este utilizată în mod repetat la aceeași adâncime. Atunci când se fac tăieturi axiale succesive, această zonă deteriorată a sculei poate provoca călirea la lucru, precum și linii pe piesă care sunt inacceptabile pentru componentele aerospațiale, ceea ce înseamnă că acest efect asupra suprafeței poate necesita o schimbare timpurie a sculei. Pentru a preveni acest lucru, protejați scula prin schimbarea adâncimii axiale de tăiere pentru fiecare trecere, distribuind zona cu probleme în diferite puncte de-a lungul canelurii (a se vedea figura 7). La strunjire, se poate obține un rezultat similar prin strunjirea conică a primei treceri și strunjirea paralelă a trecerii următoare, prevenind crestarea adâncimii de tăiere.
Limitați adâncimea axială în jurul elementelor subțiri
Raportul 8:1 este util de reținut la frezarea pereților subțiri și a elementelor nesprijinite din titan. Pentru a evita deformarea pereților buzunarelor, frezați acești pereți în etape axiale succesive, în loc să frezați pe toată adâncimea peretelui cu o singură trecere a unei freze frontale. Mai exact, adâncimea axială a tăieturii la fiecare treaptă descendentă nu trebuie să fie mai mare de 8 ori grosimea peretelui care va rămâne în urmă după efectuarea acestor treceri de frezare (a se vedea figura 8). Dacă peretele are o grosime de 0,1 inch, de exemplu, adâncimea axială de tăiere pentru o trecere de frezare adiacentă nu ar trebui să fie mai mare de 0,8 inch.
În ciuda limitei de adâncime, este posibil să se lucreze această regulă astfel încât să fie posibilă în continuare o frezare productivă. Pentru a face acest lucru, prelucrați pereți subțiri astfel încât să rămână un înveliș de material brut în jurul peretelui, făcând caracteristica de 3 sau 4 ori mai groasă decât caracteristica finală. Dacă peretele este menținut la o grosime de 0,3 inch, de exemplu, atunci regula 8:1 permite o adâncime axială de 2,4 inch. După aceste treceri, luați adâncimi axiale mai ușoare pentru a prelucra pereții groși până la dimensiunea finală.
Alegeți o sculă mult mai mică decât buzunarul
Din cauza gradului în care scula absoarbe căldură în titan, scula are nevoie de spațiu liber pentru a permite răcirea. Atunci când se frezează un buzunar mic, diametrul sculei nu trebuie să fie mai mare de 70 la sută din diametrul (sau dimensiunea comparabilă) buzunarului (a se vedea figura 9). Un spațiu liber mai mic decât acesta riscă să izoleze în mod esențial scula de lichidul de răcire, precum și să rețină așchiile care altfel ar putea transporta cel puțin o parte din căldură.
Regula de 70 la sută poate fi, de asemenea, aplicată la o sculă care frezează pe partea superioară a unei suprafețe. În acest caz, lățimea elementului ar trebui să fie de 70 la sută din diametrul sculei. Scula este decalată cu 10 procente pentru a încuraja crearea de așchii groase spre subțiri.
Take a Cue from Tool Steel
High-frezele cu avans mare – un concept de sculă dezvoltat pentru prelucrarea oțelurilor pentru scule în industria matrițelor/formelor – au fost adaptate în ultimii ani la prelucrarea titanului. O freză cu avans mare necesită o adâncime de tăiere axială redusă, dar atunci când se execută la această adâncime redusă, scula permite viteze de avans mai mari decât frezele cu modele mai convenționale.
Motivul este subțierea așchiilor. Cheia pentru o freză cu avans mare este o placă cu o curbă cu rază mare la muchia de tăiere (a se vedea figura 10). Această rază împrăștie formarea așchiilor pe o suprafață mare de contact pe muchie. Din cauza subțierii rezultate, o adâncime de tăiere axială de 0,040 inch ar putea produce o grosime a așchiilor de numai aproximativ 0,008 inch. În cazul titanului, această așchie subțire depășește avansul redus pe dinte cerut de obicei în acest metal. Subțierea așchiilor deschide calea către o rată de avans programată mai mare decât ar fi fost posibil altfel.
CONȚINUT RELAȚIONAT
-
Unde are sens măcinarea uscată
Lichidul de răcire oferă avantaje care nu au legătură cu temperatura. Aerul forțat este fluidul ales în acest atelier… dar chiar și așa, lichidul de răcire convențional nu poate fi eliminat în totalitate.
-
Sfaturi pentru filetarea aliajelor de titan
Crearea de găuri filetate în aliaje de titan necesită tehnici adecvate bazate pe o înțelegere atât a proprietăților acestor materiale, cât și a particularităților procesului de filetare.
-
Metode netradiționale pentru realizarea găurilor mici
Considerați aceste alternative atunci când găurirea convențională nu poate face treaba.
.