در زمینه ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم، انتخاب ابزار به طور مستقیم بر بهره وری تولید، کیفیت ماشینکاری و کنترل کلی هزینه تاثیر می گذارد.انتخاب مواد نامناسب ابزار می تواند منجر به فرسایش سریع شود، افزایش فرکانس تعویض و هزینه های ابزار به طور قابل توجهی بالاتر است.انتخاب ابزار مناسب برای تعادل عملکرد و هزینه یک چالش اساسی برای هر شرکت درگیر در پردازش آلیاژ تیتانیوم استاین مقاله مواد ابزار متداول برای ماشینکاری تیتانیوم را بررسی می کند و راهنمایی های عملی برای انتخاب ابزار برای بهینه سازی فرآیندها و کاهش هزینه ها ارائه می دهد.

مواد اصلی ابزار موجود در حال حاضر به چهار دسته اصلی تقسیم می شوند: فولاد با سرعت بالا (HSS) ، آلیاژ های مبتنی بر کوبالت ، کارباید و سرامیک.هر ماده دارای ویژگی ها و کاربردهای متمایز استدرک این خواص پایه ای برای انتخاب مناسب ابزار است.

فولاد با سرعت بالا نام خود را از توانایی خود در حفظ عملکرد برش در سرعت های چرخش بالا گرفته است. به عنوان فولاد ابزار آلیاژ بالا، HSS به طور معمول حاوی ولفستم، کروم و وانیدیوم است.با ترکیبات دقیق متفاوت با تامین کنندهدر حالی که ابزار های HSS می توانند آلیاژ های تیتانیوم را فرآوری کنند،مقاومت ضعیف آنها را برای محیط های تولید حجم بالا که در آن تغییرات مکرر ابزار باعث کاهش بهره وری و افزایش هزینه های نیروی کار می شود، غیر عملی می کند.

آلیاژ های مبتنی بر کوبالت، که عمدتا از کوبالت، کروم و وولفستم تشکیل شده اند، مقاومت خیس خوبی را ارائه می دهند.این آلیاژها با آلیاژ های تیتانیوم با سختی بالا مبارزه می کنند.اگر چه برای فلزات نرمتر مناسب است، کاربرد آنها در ماشینکاری تیتانیوم محدود است.

در حال حاضر ابزار های کربیدی بر ماشین آلات آلیاژ تیتانیوم تسلط دارند.این ماده در دمای بالا سختی استثنایی را حفظ می کند در حالی که مقاومت در برابر لباس و مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیکی را ارائه می دهدمزایای اضافی شامل رسانایی حرارتی عالی و ماژول انعطاف پذیری بالا است. ابزارهای کربید به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: کربید و تیتانیوم.اکثر ابزار های کربید دارای پوشش های تخصصی برای افزایش مقاومت در برابر فرسایش هستند، ضریب اصطکاک را کاهش می دهد و از بین رفتن گرما را بهبود می بخشد. هنگامی که با پوشش های مناسب ترکیب می شود، ابزارهای کربید عمر ابزار را افزایش می دهند و کیفیت ماشینکاری برتر را ارائه می دهند.

ابزار سرامیکی از بی عمل بودن شیمیایی بهره مند می شود، که آنها را برای فلزات واکنش پذیر مانند تیتانیوم ایده آل می کند. مقاومت گرما و سختی استثنایی آنها عملیات برش با سرعت بالا را امکان پذیر می کند.ابزار سرامیکی از شکنندگی قابل توجهی و آسیب پذیری به شوک حرارتی و مکانیکی رنج می بردبسیاری از کارشناسان عملکرد غیر قابل پیش بینی در شرایط نامطلوب ماشینکاری را مشاهده می کنند، که نیاز به بررسی دقیق پارامترهای عملیاتی در هنگام انتخاب ابزار سرامیکی دارد.

معادله عمر ابزار تیلور یک چارچوب ریاضی برای انتخاب مواد ابزار بهینه برای کاربردهای خاص فراهم می کند:

کجا:

• V = سرعت برش (m/min)
• T = عمر ابزار (دقیقه)
• C = سرعت برش در یک دقیقه عمر ابزار (مستقل وابسته به ماده)
• n = Taylor exponent (معمولاً 0.1-0.3) ، تعیین شده توسط مواد ابزار، قطعه کار و شرایط برش

این معادله رابطه بین سرعت برش و طول عمر ابزار را ایجاد می کند و امکان پیش بینی عمر ابزار را در شرایط مختلف عملیاتی فراهم می کند.

1- تعريف الزامات ماشين سازي:درجه آلیاژ تیتانیوم، مشخصات دقیق، الزامات پایان سطح و اهداف تولید را مشخص کنید.

2اطلاعات جمع کنجمع آوری سرعت برش (V) ، عمر ابزار (T) ، و Taylor شاخص (n) ارزش برای مواد ابزار مختلف پردازش آلیاژ تیتانیوم خاص. منابع شامل دستورالعمل های فنی تولید کننده،ادبیات تحقیقاتی، یا آزمایش های برش.

3محاسبه کنید:ورودی داده های جمع آوری شده در معادله تیلور برای مقایسه عمر ابزار در سراسر مواد. به عنوان مثال با توجه به سرعت برش مورد نیاز 100 m / min و زندگی هدف ابزار 60 دقیقه،معادله تعیین می کند که کدام مواد این پارامترها را برآورده می کنند..

4گزینه ها را ارزیابی کنید:عوامل کل هزینه را از جمله قیمت خرید، فرکانس تعویض و کارایی ماشین آلات در نظر بگیرید.یک ابزار ارزان قیمت که نیاز به تغییرات مکرر دارد ممکن است به طور کلی گران تر از یک جایگزین گران قیمت با عمر طولانی تر باشد.

پوشش های تخصصی عملکرد ابزار را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. گزینه های رایج عبارتند از:

• نیترید تیتانیوم (TiN):پوشش عمومی با سختی بالا و مقاومت در برابر فرسایش
• کربونیتریت تیتانیوم (TiCN):سختی و مقاومت در برابر فرسایش برای مواد سخت برای ماشین آلات
• نیترید تیتانیوم آلومینیوم (TiAlN):ثبات درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون برای ماشین آلات با سرعت بالا و خشک
• کربن مانند الماس (DLC):اصطکاک بسیار کم و سختی بسیار بالا برای فلزات غیر آهن و کامپوزیت ها

انتخاب پوشش باید ویژگی های مواد قطعه کار، سرعت برش، مصرف مایع خنک کننده و الزامات دقت را در نظر بگیرد.

فراتر از انتخاب مواد و پوشش، بهینه سازی پارامترهای برش باعث بهبود بهره وری و کاهش هزینه می شود. متغیرهای کلیدی عبارتند از:

• سرعت برش:سرعت بالاتر باعث افزایش بهره وری می شود اما فرسایش ابزار را تسریع می کند
• میزان تغذیه:نرخ تغذیه بیشتر باعث افزایش تولید می شود اما ممکن است پایان سطح را به خطر بیندازد
• عمق برش:برش های عمیق تر میزان حذف مواد را بهبود می بخشد اما نیروهای برش را افزایش می دهد

از طریق آزمایش و اصلاح، تولید کنندگان می توانند ترکیبی از پارامترهای مطلوب را شناسایی کنند که در عین حال به حداکثر رساندن هزینه های ابزار، کارایی را به حداکثر می رساند.

یک تولید کننده قطعات هوافضا که قطعات Ti-6Al-4V را پردازش می کند، ابزارهای کربیدی را با پوشش TiAlN انتخاب کرد. پس از بهینه سازی پارامتر، عملیات به دست آمد:

• سرعت برش: 80 m/min
• سرعت تغذیه: 0.1 mm/rev
• عمق برش: 0.5 میلی متر

این پارامترها طول عمر ابزار را به 120 دقیقه در حالی که با مشخصات پایان سطح مطابقت دارد، ارائه می دهند. در مقایسه با ابزارهای قبلی HSS، این پیکربندی طول عمر ابزار را سه برابر کرده، بهره وری را 50٪ افزایش داده،و کاهش هزینه های ابزار به میزان 40٪.

انتخاب ابزار همچنان در ماشینکاری آلیاژ تیتانیوم بسیار مهم است. با درک خواص مواد و استفاده از معادله تیلور، تولید کنندگان می توانند راه حل های ابزار بهینه را شناسایی کنند.انتخاب پوشش و بهینه سازی پارامترها باعث افزایش کارایی و مقرون به صرفه می شودبرای اکثر کاربردهای ماشینکاری تیتانیوم، ابزار های کربید پوشش داده شده تعادل ایده آل بین دوام و عملکرد را نشان می دهند.شرکت ها باید به دقت نیازهای عملیاتی را ارزیابی کنند تا مناسب ترین استراتژی ابزار را برای نیازهای خاص خود اجرا کنند..