W dziedzinie obróbki stopów tytanu wybór narzędzi ma bezpośredni wpływ na efektywność produkcji, jakość obróbki i ogólną kontrolę kosztów.Wybór nieodpowiednich materiałów narzędzi może prowadzić do szybkiego zużycia, zwiększone częstotliwości wymiany i znacznie wyższe koszty narzędziowe.Wybór odpowiednich narzędzi w celu zrównoważenia wydajności i kosztów jest kluczowym wyzwaniem dla każdego przedsiębiorstwa zajmującego się przetwarzaniem stopów tytanuW tym artykule analizowane są powszechne materiały narzędziowe do obróbki tytanu i przedstawiono praktyczne wskazówki dotyczące wyboru narzędzi w celu optymalizacji procesów i zmniejszenia kosztów.

W dzisiejszych czasach dostępne głównie materiały narzędziowe dzielą się na cztery główne kategorie: stal szybka (HSS), stopy na bazie kobaltu, węglik i ceramika.Każdy materiał ma różne właściwości i zastosowaniaZrozumienie tych właściwości stanowi podstawę właściwego wyboru narzędzi.

Stali wysokoprędkowych nazwa pochodzi od ich zdolności do utrzymania wydajności cięcia przy podwyższonych prędkościach obrotowych.z dokładnym składem różnym w zależności od dostawcyPodczas gdy narzędzia HSS mogą obrobić stopy tytanu,ich niska odporność na zużycie sprawia, że są niepraktyczne w środowiskach produkcji dużych objętości, gdzie częste zmiany narzędzi zmniejszałyby wydajność i zwiększały koszty pracy.

Stopy na bazie kobaltu, składające się głównie z kobaltu, chromu i wolframu, oferują dobrą odporność na zużycie.te stopy walczą z wysokiej twardości stopami tytanuChociaż są one odpowiednie dla miękkich metali, ich zastosowanie w obróbce tytanu pozostaje ograniczone.

Narzędzia węglowe dominują obecnie w obróbce stopów tytanu.Materiał ten utrzymuje wyjątkową twardość w wysokich temperaturach, zapewniając jednocześnie wyższą odporność na zużycie i odporność na deformacje tworzyw sztucznychDodatkowe zalety obejmują doskonałą przewodność cieplną i wysoki moduł elastyczności.Większość narzędzi z węglem zawiera specjalne powłoki w celu zwiększenia odporności na zużycieW połączeniu z odpowiednimi powłokami, narzędzia z węglem zapewniają wydłużoną żywotność narzędzi i lepszą jakość obróbki.

Narzędzia ceramiczne korzystają z chemicznej obojętności, co sprawia, że są idealne dla reaktywnych metali, takich jak tytan.narzędzia ceramiczne są bardzo kruche i podatne na wstrząsy termiczne i mechaniczneWielu ekspertów zauważa nieprzewidywalną wydajność w niekorzystnych warunkach obróbki, co wymaga starannego uwzględnienia parametrów pracy przy wyborze narzędzi ceramicznych.

Równanie życia narzędzia Taylora zapewnia ramy matematyczne do wyboru optymalnych materiałów narzędzia do konkretnych zastosowań:

Gdzie:

• V = prędkość cięcia (m/min)
• T = żywotność narzędzia (min)
• C = prędkość cięcia przy trwałości narzędzia 1 minutę (stała zależna od materiału)
• n = Wskaźnik Taylora (zwykle 0,1-0,3), określony w zależności od materiału narzędzia, obrabialnika i warunków cięcia

Wyrównanie to ustanawia związek między prędkością cięcia a długością życia narzędzia, umożliwiając przewidywanie długości życia narzędzia w różnych warunkach pracy.

1Określ wymagania dotyczące obróbki:Określ stopień stopnia stopnia tytanu, specyfikacje precyzyjne, wymagania dotyczące wykończenia powierzchni i cele produkcyjne.

2Zbierz dane:Zbierz wartości prędkości cięcia (V), trwałości narzędzia (T) i wykładnika Taylora (n) dla różnych materiałów narzędzia przetwarzających określony stop tytanu.literatury badawczej, lub testy cięcia.

3Wykonaj obliczenia:Wprowadzenie zebranych danych do równania Taylora w celu porównania żywotności narzędzia w różnych materiałach.równanie określa, które materiały spełniają te parametry.

4. Ocena opcji:Rozważ czynniki całkowitych kosztów, w tym cenę zakupu, częstotliwość wymiany i wydajność obróbki.Tańsze narzędzie wymagające częstych zmian może okazać się kosztowniejsze niż droższe, dłużej trwające.

Specjalistyczne powłoki znacząco zwiększają wydajność narzędzi.

• Nitrid tytanu (TiN):Pozostałe, o masie przekraczającej 10 kg
• Karbonitryd tytanu (TiCN):Zwiększona twardość i odporność na zużycie dla materiałów trudnych do obróbki
• Nitrid tytanu i aluminium (TiAlN):Wyższa stabilność wysokotemperaturowa i odporność na utlenianie w szybkim obróbce i obróbce na sucho
• Diamentowy węgiel (DLC):Ultra niskie tarcie i ekstremalna twardość dla metali innych niż żelaza i kompozytów

Wybór powłoki powinien uwzględniać właściwości materiału przedmiotu, prędkość cięcia, zużycie płynu chłodzącego i wymagania dotyczące precyzji.

Oprócz wyboru materiału i powłoki, optymalizacja parametrów cięcia poprawia wydajność i obniża koszty.

• Prędkość cięcia:Wyższe prędkości zwiększają wydajność, ale przyspieszają zużycie narzędzi
• Poziom podaży:Większe prędkości podawania zwiększają wydajność, ale mogą zagrozić wykończeniu powierzchni
• Głębokość cięcia:Głębsze cięcia poprawiają szybkość usuwania materiału, ale zwiększają siły cięcia

Dzięki eksperymentowaniu i doskonaleniu producenci mogą zidentyfikować optymalne kombinacje parametrów, które maksymalizują wydajność przy jednoczesnym zminimalizowaniu kosztów narzędziowych.

Po optymalizacji parametrów operacja osiągnęła:

• Prędkość cięcia: 80 m/min
• Prędkość podawania: 0,1 mm/ob.
• Głębokość cięcia: 0,5 mm

W porównaniu z poprzednimi narzędziami HSS, ta konfiguracja potroiła długowieczność narzędzia, zwiększyła wydajność o 50%,i obniżyć koszty narzędzi o 40%.

W procesie obróbki stopów tytanu wybór narzędzi pozostaje najważniejszy.Wybór powłok i optymalizacja parametrów zwiększają jeszcze bardziej wydajność i opłacalnośćW przypadku większości zastosowań obróbki tytanu narzędzia powlekane z węglanu stanowią idealną równowagę między trwałością i wydajnością.Przedsiębiorstwa powinny dokładnie ocenić wymagania operacyjne w celu wdrożenia najbardziej odpowiedniej strategii narzędziowej dla ich szczególnych potrzeb.