Η διάτρηση σε κράμα τιτανίου είναι μια διαδικασία κατεργασίας υψηλού-κίνδυνου. Αυτό το υλικό έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα περίπου 7 W/m·K. Συγκρατεί θερμότητα στη ζώνη κοπής κατά τη διάρκεια της διάτρησης. Το υλικό έχει επίσης υψηλή αντοχή και ενεργές χημικές ιδιότητες. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιταχύνουν τη λειαντική φθορά και τη φθορά της κόλλας στις άκρες του κοπτικού εργαλείου. Οι εργαζόμενοι στο εργοστάσιο αντιμετωπίζουν ένα κοινό πρόβλημα στην πραγματική λειτουργία. Οι εργαζόμενοι αυξάνουν τις παραμέτρους κοπής για να ενισχύσουν την αποδοτικότητα της παραγωγής, αλλά τα εργαλεία κοπής φθείρονται γρήγορα. Οι εργαζόμενοι χαμηλώνουν τις παραμέτρους για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εργαλείου, αλλά ο χρόνος του κύκλου κατεργασίας γίνεται μεγαλύτερος.
Οι άνθρωποι δεν χρειάζεται να επιλέγουν τη μία προτεραιότητα έναντι της άλλης. Χρειάζεται μόνο να εξισορροπήσουν τα δύο αποτελέσματα με έξυπνο τρόπο.
Ταχύτητα κοπής – The Thermal Governor
Η ταχύτητα κοπής επηρεάζει περισσότερο τη θερμοκρασία κοπής στη διάτρηση από κράμα τιτανίου. Η κατεργασία χάλυβα επιτρέπει υψηλότερες ταχύτητες για αύξηση της παραγωγικότητας με μικρή φθορά του εργαλείου. Η μηχανική κατεργασία κράματος τιτανίου χρειάζεται αυστηρό έλεγχο ταχύτητας. Η υπερβολικά υψηλή ταχύτητα κοπής προκαλεί ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας στη ζώνη κοπής. Η επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας θα σχηματίσει στρώματα σκλήρυνσης εργασίας. Το κοπτικό άκρο θα υποστεί σοβαρή φθορά των πλευρών και θα δημιουργηθεί-ζημιά στην άκρη σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Τα εργαλεία στερεού καρβιδίου λειτουργούν καλά σε σταθερό εύρος ταχυτήτων από 25 έως 45 m/min. Τρυπάνια με επίστρωση TiAlN λειτουργούν σε τιμές χαμηλής ταχύτητας σε αυτό το εύρος. Παρουσιάζουν σταθερούς κανόνες φθοράς και παράγουν τρύπες με σταθερή ποιότητα. Οι τιμές ταχύτητας πέρα από αυτό το εύρος κάνουν τη φθορά του εργαλείου να αυξάνεται απότομα. Το υπερβολικό θερμικό φορτίο υπερβαίνει την ικανότητα απαγωγής θερμότητας των κοπτικών εργαλείων.
Ρυθμός τροφοδοσίας – Η μεταβλητή σχηματισμού τσιπ
Ο ρυθμός τροφοδοσίας ελέγχει απευθείας το πάχος του τσιπ, την κατάσταση αφαίρεσης τσιπ και την αξονική δύναμη κοπής. Ο ρυθμός τροφοδοσίας έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην τραχύτητα της επιφάνειας της οπής μεταξύ όλων των παραμέτρων μηχανικής κατεργασίας για τη διάτρηση Ti-6Al-4V. Ο χαμηλός ρυθμός τροφοδοσίας μειώνει τη ροπή διάτρησης και την αξονική δύναμη. Αλλά ο εξαιρετικά χαμηλός ρυθμός τροφοδοσίας θα προκαλέσει σκλήρυνση της επιφάνειας του τιτανίου. Επίσης, αποτυγχάνει να σπάσει και να αφαιρέσει αποτελεσματικά τα τσιπ. Ο υψηλός ρυθμός τροφοδοσίας βοηθά στη διαίρεση των μαρκών σε κανονικά τμήματα. Αλλά αυξάνει τη μηχανική πίεση στο άκρο του τρυπανιού.
Το καλύτερο εύρος ρυθμού τροφοδοσίας για συμβατική διάτρηση είναι 0,03 έως 0,12 mm/στροφές. Η ταχύτητα του άξονα και η γωνία άκρης του εργαλείου αλλάζουν τη θερμοκρασία του τεμαχίου εργασίας σε διάτρηση τιτανίου. Ο ρυθμός τροφοδοσίας δεν δημιουργεί εμφανείς αλλαγές θερμοκρασίας. Αυτός ο πρακτικός κανόνας λέει στους χρήστες ξεκάθαρα. Η βελτιστοποίηση του ρυθμού τροφοδοσίας βελτιώνει κυρίως το σχήμα του τσιπ και τις συνθήκες μηχανικής δύναμης. Έχει μικρή επίδραση στον έλεγχο της θερμότητας.
Coolant Strategy – The Enabler
Το συνηθισμένο ψυκτικό υγρό πλημμύρας δεν μπορεί να υποστηρίξει αποτελεσματική γεώτρηση από κράμα τιτανίου. Η θερμοκρασία της ζώνης κοπής είναι πολύ υψηλή για να λειτουργούν κανονικά τα παραδοσιακά λιπαντικά. Η περιοχή επαφής εργαλείου και τσιπ χάνει την αποτελεσματική θερμική προστασία. Η παροχή ψυκτικού υγρού υψηλής-πίεσης βελτιώνει πλήρως την κατάσταση της μηχανικής κατεργασίας.
Εργαλεία με εσωτερικά κανάλια ψυκτικού υγρού στέλνουν το ψυκτικό υγρό υψηλής{0}πίεσης κατευθείαν στην αιχμή. Αυτός ο σχεδιασμός ελέγχει καλά τη θερμοκρασία κοπής και διατηρεί την αφαίρεση των τσιπς ομαλή. Οι επαγγελματικές δομές καναλιών ψυκτικού υγρού παρέχουν τέσσερις φορές περισσότερο ψυκτικό υγρό υπό την ίδια πίεση. Οι τυπικές αντλίες υψηλής-πίεσης φτάνουν την ελάχιστη αποτελεσματική πίεση. Αυτή η πίεση ωθεί το ψυκτικό μέσα στο διάκενο του εργαλείου-και σχηματίζει ένα σταθερό λιπαντικό στρώμα.
Η γεώτρηση τιτανίου υψηλής-παραγωγικότητας πρέπει να χρησιμοποιεί εργαλεία με εσωτερικά κανάλια ψυκτικού υγρού υψηλής-πίεσης. Αυτή η διαμόρφωση είναι απαραίτητη προϋπόθεση για σταθερή και αποτελεσματική κατεργασία.
Γεωμετρία Εργαλείου – Ο πολλαπλασιαστής δυνάμεων
Η βελτιστοποίηση παραμέτρων δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς αντίστοιχη γεωμετρία εργαλείου. Ο σχεδιασμός αραίωσης σε σχήμα Χ μειώνει την αντίσταση κοπής. Βελτιώνει επίσης την ποιότητα των οπών και την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης τσιπς. Σχέδια μύτης διπλής-γωνίας με σύνθετες γωνίες 118 μοιρών και 90 μοιρών σπάνε σταθερά τα τσιπ και καθοδηγούν ομαλά την εκφόρτιση του τσιπ. Τα υποστρώματα εργαλείων από καρβίδιο με επαγγελματικές επιστρώσεις παρέχουν σταθερή-σκληρότητα σε υψηλή θερμοκρασία και αντοχή στην οξείδωση.
Διαφορετικές γεωμετρίες εργαλείων φέρνουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα κατεργασίας. Μια επαγγελματική δοκιμή αποδεικνύει ότι μια ειδική δομή εργαλείου υαλοκαθαριστήρα μπορεί να ανοίξει 75 τρύπες με ταχύτητα 50 m/min και ρυθμό τροφοδοσίας 0,10 mm/στροφές. Η διάρκεια ζωής του είναι τριπλάσια από άλλες κοινές γεωμετρίες εργαλείων. Η γεωμετρία των εργαλείων παίζει καθοριστικό ρόλο στις διαφορές απόδοσης, περισσότερο από τις επικαλύψεις εργαλείων και τα υποστρώματα.
Το Πρακτικό Πλαίσιο
Το ακόλουθο σύστημα παραμέτρων παρέχει μια αξιόπιστη αναφορά για εργοστάσια που κατασκευάζουν κράμα τιτανίου Ti-6Al-4V.
- Ταχύτητα κοπής: 25–45 m/min για εργαλεία στερεού καρβιδίου. Επιλέξτε τιμές χαμηλής ταχύτητας για διαλείπουσα κοπή ή ασταθείς συνθήκες κατεργασίας.
- Ρυθμός τροφοδοσίας: 0,03–0,12 mm/στροφ. Χρησιμοποιήστε χαμηλούς ρυθμούς τροφοδοσίας για καλύτερο φινίρισμα επιφάνειας. Χρησιμοποιήστε υψηλούς ρυθμούς τροφοδοσίας για καλύτερη απόδοση στο σπάσιμο του τσιπ.
- Ψυκτικό: Υιοθετήστε εσωτερική παροχή ψυκτικού υγρού υψηλής- πίεσης. Η ελάχιστη συνιστώμενη πίεση είναι 1.000 psi (7 MPa).
- Σημειακή γεωμετρία: Γωνία άκρου 118 μοιρών – 140 μοιρών με επεξεργασία αραίωσης. Επιλέξτε σχέδια διπλής-γωνίας για ακριβή έλεγχο του τσιπ.
- Επένδυση: Επικάλυψη TiAlN PVD σε υποστρώματα καρβιδίου με λεπτόκοκκο-κόκκο.
Οι χρήστες μπορούν να προσαρμόσουν τους συνδυασμούς παραμέτρων με βάση τις πραγματικές ανάγκες μηχανικής κατεργασίας. Δώστε προτεραιότητα σε χαμηλούς ρυθμούς τροφοδοσίας και μέτριες ταχύτητες, εάν το φινίρισμα της επιφάνειας είναι η βασική απαίτηση. Δώστε προτεραιότητα στη μηχανική κατεργασία υψηλής-ταχύτητας με ψυκτικό υγρό υψηλής-πίεσης, εάν ο κύριος στόχος είναι η αποδοτικότητα της παραγωγής. Η γεώτρηση τροφοδοσίας με διαλείπουσα επιβράδυνση είναι μια άλλη αποτελεσματική μέθοδος. Μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης τσιπς στη διάτρηση από κράμα τιτανίου.
