Vrtání z titanové slitiny je vysoce riskantní{0}}obráběcí proces. Tento materiál má nízkou tepelnou vodivost kolem 7 W/m·K. Během vrtání zachycuje teplo v řezné zóně. Materiál má také vysokou pevnost a aktivní chemické vlastnosti. Tyto vlastnosti urychlují abrazivní opotřebení a adhezivní opotřebení ostří řezných nástrojů. Pracovníci továrny se ve skutečném provozu potýkají s běžným problémem. Pracovníci zvyšují řezné parametry, aby zvýšili efektivitu výroby, ale řezné nástroje se rychle opotřebovávají. Pracovníci snižují parametry, aby prodloužili životnost nástroje, ale doba obráběcího cyklu se prodlouží.
Lidé si nemusí vybírat jednu prioritu před druhou. Potřebují pouze chytře vyvážit tyto dva výsledky.
Řezná rychlost – Thermal Governor
Řezná rychlost nejvíce ovlivňuje řeznou teplotu při vrtání z titanové slitiny. Obrábění oceli umožňuje vyšší rychlosti pro zvýšení produktivity s menším opotřebením nástroje. Obrábění titanové slitiny vyžaduje přísnou kontrolu rychlosti. Příliš vysoká řezná rychlost způsobuje rychlý nárůst teploty v řezné zóně. Povrch obrobku bude tvořit pracovní zpevněné vrstvy. Řezná hrana utrpí v krátké době vážné opotřebení hřbetu a nahromaděné{5}}poškození ostří.
Monolitní tvrdokovové nástroje fungují dobře ve stabilním rozsahu rychlostí 25 až 45 m/min. Vrtáky s povlakem TiAlN běží při nízkých otáčkách v tomto rozsahu. Vykazují stabilní pravidla opotřebení a vytvářejí otvory se stálou kvalitou. Hodnoty otáček za tímto rozsahem prudce zvyšují opotřebení nástroje. Nadměrné tepelné zatížení převyšuje schopnost odvádět teplo řeznými nástroji.
Rychlost posuvu – proměnná tvorby třísek
Rychlost posuvu přímo řídí tloušťku třísky, stav odebírání třísky a axiální řeznou sílu. Rychlost posuvu má největší vliv na drsnost povrchu otvoru ze všech parametrů obrábění pro vrtání Ti-6Al-4V. Nízká rychlost posuvu snižuje vrtací moment a axiální sílu. Ale extrémně nízká rychlost posuvu způsobí zpevnění povrchu titanu. Rovněž nedokáže účinně lámat a odstraňovat třísky. Vysoká rychlost posuvu pomáhá dělit třísky na pravidelné segmenty. Zvyšuje však mechanický tlak na hrot vrtáku.
Nejlepší rozsah rychlosti posuvu pro konvenční vrtání je 0,03 až 0,12 mm/ot. Otáčky vřetena a úhel hrotu nástroje mění teplotu obrobku při vrtání titanu. Rychlost posuvu nevytváří zjevné změny teploty. Toto praktické pravidlo říká uživatelům jasně. Optimalizace rychlosti posuvu zlepšuje především tvar třísky a mechanické silové poměry. Má malý vliv na regulaci tepla.
Strategie chladicí kapaliny – aktivátor
Běžné zaplavovací chladivo nemůže podporovat účinné vrtání z titanové slitiny. Teplota řezné zóny je příliš vysoká na to, aby tradiční maziva fungovala normálně. Kontaktní plocha nástroje a třísky ztrácí účinnou tepelnou ochranu. Vysoký-přívod chladicí kapaliny zcela zlepšuje stav obrábění.
Nástroje s vnitřními kanály chladicí kapaliny posílají vysokotlakou- chladicí kapalinu přímo na řeznou hranu. Tato konstrukce dobře řídí řeznou teplotu a zajišťuje hladký odvod třísek. Profesionální konstrukce chladicích kanálů dodává čtyřikrát více chladicí kapaliny pod stejným tlakem. Standardní vysokotlaká-čerpadla dosahují minimálního efektivního tlaku. Tento tlak vytlačí chladicí kapalinu do-mezery třísek nástroje a vytvoří stabilní mazací vrstvu.
Vysoce{0}}produktivní titanové vrtání musí používat nástroje s vnitřními vysokotlakými{1}kanály chladicí kapaliny. Tato konfigurace je nezbytnou podmínkou pro stabilní a efektivní obrábění.
Geometrie nástroje – multiplikátor síly
Optimalizace parametrů nemůže fungovat bez přizpůsobené geometrie nástroje. Konstrukce zeslabení ve tvaru X- snižuje řezný odpor. Zlepšuje také kvalitu otvoru a účinnost odstraňování třísek. Dvojité-úhlové provedení hrotu se složenými úhly 118° a 90° stabilně láme třísky a hladce vede vypouštění třísek. Karbidové nástrojové substráty s profesionálními povlaky poskytují stabilní tvrdost při vysokých{8}}teplotách a odolnost proti oxidaci.
Různé geometrie nástrojů přinášejí velmi odlišné výsledky obrábění. Profesionální test dokazuje, že jedna speciální struktura nástroje pro stírání dokáže vyvrtat 75 otvorů při rychlosti 50 m/min a rychlosti posuvu 0,10 mm/ot. Jeho životnost je třikrát delší než u jiných běžných geometrií nástrojů. Geometrie nástroje hraje klíčovou roli ve výkonnostních rozdílech, více než povlaky nástrojů a substráty.
Praktický rámec
Následující parametrický systém poskytuje spolehlivou referenci pro továrny, které obrábějí titanovou slitinu Ti-6Al-4V.
- Rychlost řezání: 25–45 m/min pro monolitní tvrdokovové nástroje. Zvolte nízké hodnoty rychlosti pro přerušované řezání nebo nestabilní podmínky obrábění.
- Rychlost posuvu: 0,03–0,12 mm/ot. Používejte nízké rychlosti posuvu pro lepší povrchovou úpravu. Používejte vysoké rychlosti posuvu pro lepší výkon při lámání třísek.
- Chladicí kapalina: Přijměte vnitřní vysokotlaký-přívod chladicí kapaliny. Minimální doporučený tlak je 1 000 psi (7 MPa).
- Bodová geometrie: 118° – 140° úhel špičky se ztenčovací úpravou. Vyberte si dvojité-úhly pro přesné ovládání čipu.
- Povlak: TiAlN PVD povlak na jemnozrnných -karbidových substrátech.
Uživatelé mohou upravovat kombinace parametrů na základě skutečných potřeb obrábění. Pokud je hlavním požadavkem jakost povrchu, upřednostňujte nízké rychlosti posuvu a střední rychlosti. Je-li hlavním cílem efektivita výroby, upřednostňujte vysokorychlostní obrábění s vysokotlakým-chladivem. Další účinnou metodou je vrtání s přerušovaným zpomalovacím posuvem. Může zlepšit účinnost odstraňování třísek při vrtání z titanové slitiny.
