Обработка титана с ЧПУ: Изготовление титановых деталей с ЧПУ

Блог FS Fab

Благодаря высокой прочности и малому весу титановые сплавы широко используются в промышленном оборудовании, аэрокосмических компонентах и медицинских имплантатах. Обработка на станках с ЧПУ является идеальным методом для обработки титановых сплавов. FSFab изучает особенности обработки титана, методы обработки титана на станках с ЧПУ и советы по проектированию титановых деталей с ЧПУ.

Что делает титан идеальным для обработки с ЧПУ

Основным преимуществом выбора титанового сплава с ЧПУ для производства является его превосходная соотношение прочности и веса по сравнению с другими металлами. Его плотность составляет 4,51 г/см³ - около 60% веса сталь но почти такой же прочный.

Способность титана выдерживать экстремальные нагрузки, сохраняя при этом минимальную деформацию и увеличенный усталостный ресурс, делает его материалом, который выбирают для самых современных применений.

Однако для ответственных деталей из титановых сплавов обычно требуются прецизионные допуски ±0,01 мм, а также сложные, многогранные геометрические формы и высокие стандарты качества обработки поверхности. Только обработка с ЧПУ может обеспечить точность и качество промышленного уровня, необходимые для таких деталей.

Детали из титанового сплава от FSFab

Как выбрать титановый сплав для обработки на станках с ЧПУ

Когда речь идет об обработке титана с ЧПУ, выбор марки материала может оказать более существенное влияние, чем режущий инструмент, параметры или даже станок Сам. Различные титановые сплавы характеризуются значительными различиями в прочности, теплопроводности, склонности к закалке и модуле упругости, что приводит к диапазону обрабатываемости от относительно легко на очень трудно.

Сравнение марок титана

Марка титана	Состав	Основные свойства	Общие приложения
Класс 1 (CP Titanium)	Коммерчески чистый (99,5%)	Отличная пластичность, коррозионная стойкость и формуемость	Химическая обработка, морские компоненты, теплообменники
Класс 2 (CP Titanium)	Коммерчески чистый (99,2%)	Сочетание прочности, пластичности и свариваемости; наиболее широко используется	Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, медицинские имплантаты, сосуды под давлением
Класс 3 (CP Titanium)	Коммерчески чистый (99,1%)	Более высокая прочность, чем у сорта 2, но менее пластичная	Промышленное оборудование, химическая обработка, морское оборудование
Класс 4 (CP Titanium)	Коммерчески чистый (99%)	Самая высокая прочность среди марок CP, хорошая коррозионная стойкость	Аэрокосмический крепеж, медицинские инструменты, конструкционные элементы
Класс 5 (Ti-6Al-4V)	6% Алюминий, 4% Ванадий	Отличное соотношение прочности и веса, термостойкость и усталостная прочность	Аэрокосмическая промышленность, военная промышленность, медицинские имплантаты, высокопроизводительные автомобили
Степень 7 (Ti-0.2Pd)	Титан + 0,2% Палладий	Превосходная коррозионная стойкость, особенно в восстановительных кислотах	Химическая обработка, опреснение, морская среда
Класс 9 (Ti-3Al-2.5V)	3% Алюминий, 2.5% Ванадий	Средняя прочность, хорошая формуемость, свариваемость	Трубы для самолетов, спортивное оборудование, автомобильные выхлопы
Класс 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni)	0,3% Молибден, 0,8% Никель	Высокая коррозионная стойкость, лучшая термостойкость	Теплообменники, морские системы, трубопроводы химических установок
Класс 23 (Ti-6Al-4V ELI)	Сверхнизкий интерстициальный Ti-6Al-4V	Высокая прочность, отличная биосовместимость	Медицинские имплантаты, хирургические инструменты, аэрокосмические приложения

Как выбрать подходящий титан с ЧПУ?

При выборе марок титана не существует единого “универсального материала”. Необходимо применять сбалансированный подход, учитывающий требования к производительности, обрабатываемости и стоимости.

При выборе марок титана следует учитывать основные факторы оценки включают:
- Требования к прочности: Выдержит ли он большие нагрузки?
- Коррозионная стойкость/химическая стабильность: Будет ли он подвергаться воздействию морской воды, биологических жидкостей или химических веществ?
- Температурная устойчивость: Будет ли он работать в условиях высоких температур?
- Биосовместимость: Будет ли он использоваться для имплантации людям?
Уровни сложности обработки титана следующие, от самого простого к самому сложному: Grade 2 (самый простой) → Grade 9 → Grade 5 → Grade 23 → высокотемпературные сорта (например, Grade 6/12) (самый сложный)
В реальных проектах по обработке на станках с ЧПУ наиболее часто обрабатываемыми марками с наиболее стабильными поставками являются марка 2 (широко используется в промышленности, хорошо поддается обработке) и марка 5 (основная марка для аэрокосмической промышленности и высокопроизводительных компонентов).

Независимо от того, какую марку титана вы выберете, вам всегда следует проверять возможности обработки и соответствующий опыт поставщика. На сайте более 15 лет опыта в области обработки на станках с ЧПУ, FS Fab оснащен специализированными титановыми режущими инструментами, передовыми системами охлаждения и прецизионными станками. Свяжитесь с нами если вы ищете надежный завод по прецизионной обработке титана gr5 с ЧПУ.

Трудности обработки титана с ЧПУ

Обработка титана с ЧПУ может быть сложной задачей из-за уникальных физических и термических свойств этого металла. Ниже перечислены наиболее распространенные проблемы, с которыми вам придется столкнуться, и то, на что следует обратить внимание:

Скопление тепла

Теплопроводность титана составляет 21,9 Вт/м-К (при 25°C) - относительно низкий показатель, что означает, что титан не передает тепло быстро. Это приводит к тому, что тепло остается в зоне резания, что приводит к износу инструмента, сколам кромок и ошибкам в размерах.

Используйте охлаждающие жидкости под высоким давлением и острые инструменты из твердого сплава или с покрытием для регулирования температуры.

Износ и поломка инструмента

Высокая прочность и эластичность титана ускоряют износ инструмента. Титановые сплавы имеют сильное химическое сродство с материалами режущих инструментов. Режущие инструменты склонны к адгезивному износу в условиях высоких температур резания и больших сил резания на единицу площади.

Проблемы управления микросхемами

Титановая стружка образует твердые, хрупкие соединения под воздействием кислорода и азота воздуха, что приводит к ее разрушению на короткие фрагменты. Это сокращает время контакта инструмента и стружки друг с другом, что приводит к резкому увеличению сил резания и выделению тепла.

Титановая стружка длинная, жесткая и с ней трудно справиться. Плохое удаление стружки влияет на качество обработки поверхности и производительность инструмента.

Вибрация и прогиб

Модуль упругости титановых сплавов составляет лишь половину модуля упругости стали. Под нагрузкой обработанные поверхности склонны к пружинящему откату, который может вызвать сильное трение между задней режущей кромкой и обработанной поверхностью. поверхность. Это влияет на точность и качество обработки поверхности.

Чтобы преодолеть эти трудности, используйте низкая скорость SFM, Высокое давление охлаждающая жидкость, жесткие станки и тщательно подобранная оснастка. Следуя этим принципам обработка титан наконечники из сплава Обеспечивает чистые, точные резы, уменьшает заусенцы и обеспечивает превосходную обработку поверхности для аэрокосмической и промышленной промышленности.

Практические принципы обработки титана с ЧПУ

Сложности обработки титановых сплавов часто упрощенно объясняют тем, что материал твердый, но на самом деле проблемы связаны с его низкой теплопроводностью, высоким отношением прочности к весу, высокой химической реактивностью и склонностью к закалке.

Выбор инструмента: Выбирайте инструменты с покрытием TiAlN/AlTiN, поскольку их низкий коэффициент трения и устойчивость к окислению и износу делают их пригодными для работы в высокотемпературных зонах, образующихся при обработке титана. Концевые фрезы, используемые для обработки титана, должны иметь глубокие стружечные карманы и большие углы наклона. По возможности используйте более короткие инструменты для повышения жесткости и облегчения отвода стружки.

Общие параметры резки: Приведенные ниже справочные параметры применимы к большинству сплавов Ti-6Al-4V (Grade 5) и чистому титану.
- Скорость резки (Vc): 20-45 м/мин
- Скорость подачи (fz): 0,04-0,12 мм/зуб
- Радиальная глубина резания (ae): < 20% D
- Осевая глубина резания (ap): Как можно больше (ap > ae)

Стратегия охлаждения: Охлаждение под высоким давлением (≥70 бар) необходимо для обработки титана с ЧПУ. Сайт охлаждающая жидкость должны находиться под давлением, достаточным для проникновения в зону резания, отвода тепла и выталкивания стружки.

Советы по проектированию титановых деталей с ЧПУ

По возможности избегайте проектирования конструкций со стенками толщиной менее 1 мм.
Там, где это возможно, встраивайте рельефные карманы в глубокие полости.
Внутренние и внешние фаски или галтели должны иметь минимальный радиус не менее 0,5 мм.
Продумайте четкие и беспрепятственные пути для эвакуации обломков.
Избегайте создания слишком глубоких глухих отверстий; рекомендуемая глубина составляет ≤6D.
Сохраняйте одно направление обработки для внешних профилей, чтобы свести к минимуму ненужные изменения ориентации.
Отметьте на чертежах CAD основные ‘направления нагрузки’, чтобы ориентироваться при проектировании крепежа.

Заключение

Обработка с ЧПУ по-прежнему остается самым надежным и точным методом изготовления высокопроизводительных деталей из титановых сплавов. Хотя обработка титана с ЧПУ сопряжена с такими проблемами, как термостойкость, износ инструмента, контроль стружки и деформация, эти вопросы можно эффективно решить, выбрав правильные материалы, оптимизировав режущий инструмент и придерживаясь разумных принципов проектирования.

Выберите компанию по обработке титана с ЧПУ, в которой работают опытные специалисты и установлено самое современное оборудование, чтобы получить высококачественные результаты. FS Fab предоставляет высокоточные услуги по обработке титана с ЧПУ с 5-осевой обработкой. С таким правильным партнером, как FS Fab, вы сможете совершенствовать свои стратегии, повышать производительность и поддерживать неизменное качество в каждом проекте.

Вопросы и ответы

Почему титан так трудно поддается обработке?

Титан трудно поддается обработке, так как он склонен удерживать тепло в зоне резания, что приводит к быстрому износу инструмента и закалке.

Какая СОЖ лучше всего подходит для обработки титана?

Для обработки титана лучше всего подходит охлаждающая жидкость высокого давления с EP-присадками в зависимости от количества воды.

В чем разница между обработкой нержавеющей стали и титана?

Титан задерживает тепло, быстро изнашивает инструменты и требует более низких скоростей при использовании охлаждающей жидкости под высоким давлением. Нержавеющая сталь лучше отводит тепло, легче поддается резке и обычно обходится дешевле.

Какая обработка поверхности лучше всего подходит для титановых деталей с ЧПУ?

Анодирование является наиболее распространенным и обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Дробеструйная обработка улучшает внешний вид, а пассивация идеальна, когда точность размеров должна оставаться неизменной.