Меры предосторожности при механической обработке деталей из титановых сплавов

Процесс резки титанового сплава включает в себя обработку с большими усилиями, требующую станочного оборудования с высокой мощностью привода шпинделя и мощными режущими способностями. В аэрокосмической промышленности обработка деталей из титанового сплава в основном включает фрезерование полостей. Для облегчения удаления стружки необходимо правильно управлять системой охлаждения и смазки. Для обеспечения эффективного удаления стружки следует внедрить систему подачи охлаждающей жидкости и смазки высокого давления для непосредственного распыления больших объемов охлаждающей жидкости на режущий инструмент. Это служит двум целям: охлаждение инструмента и быстрое вымывание стружки из зоны обработки, чтобы предотвратить повторную резку, что сокращает срок службы инструмента и царапает обработанную поверхность.

Чтобы обеспечить возможности обработки с высокой мощностью, производители компонентов из титанового сплава специально разрабатывают структуры изделий и координируют конфигурации осей, оснащая их мощными режущими и поворотными узлами. Система крепления шпинделя инструмента обладает превосходной жесткостью, позволяя станку создавать постоянное усилие резания под любым углом — вертикальным, горизонтальным или пространственным.

Титановые сплавы характеризуются высокой прочностью и плохой теплопроводностью. Для достижения эффективности обработки, сопоставимой с эффективностью обработки алюминия, необходимо максимизировать параметры резания, такие как увеличение скорости подачи и глубины резания. Однако это приводит к увеличению усилий резания, что может вызвать статическое отклонение между заготовкой и инструментом, приводящее к снижению точности детали или нестабильным процессам обработки. Это также ускоряет износ инструмента. Поэтому станки, используемые для обработки титановых сплавов, должны обладать высокой мощностью и демонстрировать отличные статические и динамические характеристики (высокая статическая и динамическая жесткость). Кроме того, они должны быть оснащены соответствующими системами охлаждения и смазки высокого давления для облегчения обработки на низких скоростях с высоким крутящим моментом. Своевременное удаление стружки имеет решающее значение для уменьшения износа инструмента и минимизации тепловыделения во время обработки.

Для повышения жесткости станка некоторые производители используют сварные стальные конструкции в коробчатых или закрытых рамах. Высокомощные двигатели подачи для осей и высокожесткие направляющие системы с нулевым люфтом обеспечивают стабильность положения обработки, что еще больше повышает жесткость станка. Кроме того, вся система, включая соединение шпиндель-инструмент и держатель инструмента, должна быть оптимизирована для жесткости во время обработки.

В дополнение к статической жесткости динамические характеристики станка играют решающую роль в эффективной обработке титановых сплавов. Обеспечение стабильности процесса является серьезной проблемой. Если станок имеет низкую жесткость и плохие демпфирующие характеристики, самовозбуждающиеся вибрации могут возникать из-за больших усилий резания во время обработки. Низкие скорости вращения и частоты возбуждения, близкие к собственной частоте станка, могут вызывать дрожание во время обработки. Помимо влияния на качество поверхности заготовки (например, оставление следов дрожания), эта вибрация может повредить конструкцию станка, держатель инструмента и инструмент, что приведет к увеличению износа инструмента или даже поломке.

Стабильность процесса обработки во многом зависит от таких параметров, как скорость шпинделя и выбранная глубина резания. Пользователи должны понимать производительность своих станков и достижимые пределы глубины резания. Кроме того, на станок можно заблаговременно установить антивибрационные подушки, а параметры можно предварительно настроить в системе управления станком, чтобы избежать критических диапазонов глубины резания, вызывающих вибрации.