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チタン合金の切断特性と工具設計

チタン合金カッティングはじめに:チタン合金の弾性率は非常に小さい。例えば、TC4の弾性率はE = 110 GPaであり、鋼の約半分である。 そのため、切削抵抗による被加工物の弾性変形は被加工物の精度を低下させ、加工システムの剛性を向上させる必要がある。 ワークピースサポートポイントでの切削トルクを最小限にするには、ワークピースをしっかりとクランプする必要があります。 工具が鋭利でなければ、振動や摩擦が発生し、工具寿命が短くなり、ワークピースの精度が低下します。

チタンを切断する場合、切断速度は1〜5mm / minの範囲内にあり、BUEを形成します。 従って、通常の製造条件でチタン合金を切断すると、累積したエッジが発生しない。 工作物と工具との間の摩擦係数はそれほど大きくなく、良好な表面品質を得ることは容易である。 冷却潤滑剤の使用は、チタン合金表面の微細形状を改善することに影響を及ぼさない。 チタン合金を加工するとき、機械加工された表面の表面粗さは、工具上に盛り上がったエッジがないため、非常に低い。


しかし、切削条件を改善し、切削温度を下げ、工具寿命を延ばし、火災の危険性を排除するために、処理中に大量の可溶性冷却剤を使用しなければならない。
典型的には、チタン合金成分は処理中に着火され燃焼されないが、マイクロカット状態で処理中に着火され燃焼することがある。 この危険を回避するには、大量のクーラントを使用し、時間内に機械からチップを取り出し、消火装置を装備し、鈍い工具を時間的に交換し、ワークピースの表面が汚染されていると、 この時点で、切断速度を低下させなければならない。 厚いチップは薄いチップよりも火花が発生しにくいので、切断の深さを増やす必要があります。 切断深さを増やしても、切断速度と同じ速度で急速に温度が上昇することはありません。


YG6X旋削工具

チタン合金切削の選定基準:切削温度を下げる観点からは、切削速度を遅くし、切削量を大きくする必要があります。 切削温度が高いため、チタン合金は大気から酸素と水素を吸収し、ワークピースの表面が硬く脆くなり、ひどい工具摩耗を引き起こします。 したがって、加工中に、工具チップの温度を過度の温度を避けるために適切な温度に維持する必要があります。
断続切削条件では、YG8旋盤工具で硬化したチタン合金ワークを切削する場合、切削量はv = 15〜28m / min、f = 0.25〜0.35mm / r、ap = 1〜3mmが推奨されます。
連続切削条件の下で、YG3旋削工具を使用してチタン合金加工品を加工する場合、推奨切削量はv = 50〜70m / min、f = 0.1〜0.2mm / r、ap = 0.3〜1mmです。 表2は、チタン合金を回転させるのに使用できる切断量を示す。


チタン合金を回転させる際の切削量
プロセス性能 - チタン合金材 - 硬度 - 切削代(mm) - 切削速度(mm / min) - 回数
ターニング合金TC4
廃棄物の旋削 - TA1〜7、TC1〜2ソフト>
酸化物の厚さ
廃棄物の旋削 - TA8、TC3~8 IN->
酸化物の厚さ
廃棄物の旋盤 - TC9〜10、TB1〜2ハード - >
酸化物の厚さ
粗旋削 - TA1〜7、TC1〜2-ソフト - >
ラフカー - TA8、TC3〜8-in - >
ラフカー - TC9〜10、TB1〜2-hard - >
完全旋盤 - TA1〜7、TC1〜2-ソフト
完全な回転 - TA8、TC3~8-
ターン終了-TC9〜10、TB1〜2-ハード


YG6X旋削工具でTC4(硬度HB320〜360)を回し、a = 1mm、f = 0.1mm / rの場合、最適切断速度は60mm / minです。 これに基づいて、異なる切断量および切断深さにおける切断速度を表3に示す。
チタン合金TC4速度
チタン合金を加工するための典型的な旋削工具は、以下の特徴を有する。
ブレード材質はYG6X、YG10HT、すくい角は小さく、一般的にγ0= 4°~6°、カッターヘッドの強度は高くなります;面取りはf = 0.05〜0.1mmの面取りでブレードの強度を高めます。 一般にα0= 14°~16°で、工具の耐久性を向上させ、鋭いエッジや遷移を研削することは不可能であり、研削角半径r =約0.5mm、粗さr = 1 刃先の強度を高めるために約2mm、薄肉の部品を回転または回転させる場合、工具の正面角度は一般に75°〜90°と大きくなります。
切削量:

ラフ:v = 40~50m / min、f = 0.2~0.3mm / r、ap = 3~5mm。
半仕上げ旋削:v = 40~45m / min、f = 0.2~0.3mm / r、ap = 1~2mm。
旋削が完了する:v = 50~55m / min、f = 0.1~0.15mm / r、ap = 0.2~0.5mm。
エマルジョンの冷却は、工具寿命を効果的に延ばすことができます。 カッターヘッドの強度を確保するという前提の下、カッターヘッドの高い耐摩耗性および硬度は、チタン合金の正しい加工の鍵である。 したがって、ブレードの尖鋭化とブレード強度の増加を避けるために、選択されたYG6Xインサートは、研磨後にダイヤモンドまたはシリコンカーバイトの砥石で裏打ちされなければなりません(後面取り)。
荒れた黒い皮の部分を粗く回転させると、ブレードは通常3°〜+ 5°の刃傾斜に研削され、旋削時には通常刃角がなく、工具摩耗は主に前刃表面の接着(接着) )摩耗。 この典型的な切削工具は、チタン合金を処理する際の温度上昇に伴う材料の熱伝導率の問題を合理的に解決し、工具の耐久性を大幅に改善する。


チタン合金TC4穴あけ

掘削
チタンの穿孔は困難であり、加工中に頻繁に火傷や破損ドリルが発生します。主な理由は、ビット摩耗不良、廃棄物排出不良、冷却不良、処理システムの剛性不良です。
  (1)ドリルビットの選択:
直径が5 mmを超えるドリルの場合は、工具材料として超硬合金YG8を使用することをお勧めします。5mmより小さい穴を加工する場合、63HRCより高い硬度(M42またはB201など)の高速スチールドリルが使用できます。穴の深さが直径の2倍未満の場合、シュート(短い)ドリルが使用され、穴の深さが直径の2倍より大きい場合は、ツイストドリルが使用されます。ドリルビットの幾何学的パラメータ:λ= 0°〜3°、αc= 13°〜15°、2φ= 120°〜130°。

ドリルビットの直径に応じて、チップの形成を促進し、摩擦を低減し、ドリルビットの切断能力を向上させるために、前縁の幅は0.1~0.3mmに縮小でき、チゼルエッジは0.1Dに研削することができます。両刃研削角度は2φ= 130°〜140°、2φ= 70°〜80°です。 表4に、両側のエッジの幾何学的パラメータを示します。
 高速度スチールドリル
ダブルレーキビット形状
ドリル径(mm) - 頂角2φ - 第2頂角2φ0 - 第2エッジリリーフ角α
> 3〜6〜130°〜140°-80°〜140°-12°〜18° -
> 6〜110〜130°〜140°-80〜140°-12°〜18° -
> 10〜18-125°〜140°-80°〜140°-12°〜18° -
> 18〜30-125°〜140°-80°〜140°-12°〜18° -


(2)切削量
超硬ドリルビット:v = 9~15m / min、f = 0.05~0.2mm / r、高速鋼ドリルv = 4~5m / min、f = 0.05~0.3mm / r。
(3)深穴または小径穴を穿孔する場合、手動で送り込むことができます。 穿孔する際には、穴を定期的に取り除いてチップを除去する必要があります。 ドリルビットの強い摩耗を避けるために、ドリルビットは穴に引っ掛かってはならず、ドリルビットが機械加工された表面をこすり、これは加工硬化を引き起こし、ドリルビットを鈍らせる。 ボアホールには良好な冷却潤滑剤が装備されていなければならない。 大豆油が通常使用され、必要に応じてフランスのOLTIP掘削油およびタップ油を添加することができる。 加工システムの剛性を可能な限り高めるために、ドリルは作業台に固定され、ドリルは加工面にできるだけ近づけてドリルをできるだけ短くする必要があります。


ドリルビットの摩耗角が取られ、h = 0.4〜0.5mmビットは標準として鈍い。
(4)掘削例:
モリブデン高速鋼ドリルを用いて、α+βTC4チタン合金のワークピースに対して掘削を行った。 ドリル直径Dは6.35mmであり、孔深さHは12.7mmであった。 選択された切削パラメータは、v = 11.6m /分、f = 0.127mm / rであり、エマルジョン冷却が用いられた。 工具耐久性Tは、0.38mmの摩耗幅hを有し、各ドリルビットは260個の穴を穿孔して優れた結果を得ることができる。


超硬ドリルビット
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