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チタン部品加工や工具の設計

チタン合金精密鋳造加工パラメーター
前書き:
チタン合金は、弾力性の小さな弾性率を有します。 たとえば、TC4の弾性率はE = 110 GPaであり、これは鋼の弾性率の約半分です。 したがって、切削力によって生じるワークピースの大きな弾性変形は、ワークピースの精度を低下させるため、処理システムの剛性を改善する必要があります。 ワークピースは非常にしっかりと固定されている必要があり、ツールのワークピース支持点への工具モーメントは最小限に抑えられます。 工具は鋭利でなければなりません。さもないと、振動と摩擦が発生し、工具の耐久性が短くなり、ワークピースの精度が低下します。


チタン合金を切削する場合、唯一1〜5ミリメートル/分の切削速度の範囲内で腫瘍が形成チップことができます。 チタン合金を切削する場合したがって、一般的な製造条件において、いかなるチップ腫瘍は存在しないであろう。 ワークと工具の間の摩擦係数はそれほど大きくなく、良好な表面品質を容易に得ることができます。 冷却潤滑剤を使用しても、チタン合金の表面の微細形状を改善する効果はありません。 機械加工されたチタン合金のより低い表面粗さは、ツールにビルドアップエッジがないためです。 冷却潤滑剤を使用しても、チタン合金表面の微細形状の改善には効果がありません。 チタン合金を切削する際の加工面の粗さが低いのは、工具にチップ腫瘍がないためです。

しかし、切削条件を改善する切削温度を低下させる、工具寿命を増加させ、火災の危険性を排除するためには、処理中に可溶性の冷却剤を多量に使用する必要があります。


通常、チタン合金部品の加工では発火および燃焼現象はありませんが、マイクロ切断プロセスでは発火および燃焼現象があります。 この危険を回避するには、クーラントを大量に使用する必要があります。 時間内に工作機械から切りくずを取り除きます。 消火設備が利用できます。 鈍いカッターを時間内に交換してください。 ワークの表面が汚れていると、火花が発生しやすくなります。 このとき、切断速度を下げる必要があります。 薄い切りくずと比較して、厚い切りくずは火花を生成するのが容易ではないため、切削速度を上げてもすぐに温度が上昇しないように、切削体積を増やす必要があります。
チタン合金の加工の選択基準:切削温度を下げるという観点からは、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、ワークの表面を硬くて脆くし、工具をひどく摩耗させます。 したがって、処理中は、ツールチップの温度を適切な温度に維持して、過度の温度を回避する必要があります。

断続的な切削条件の下で、YG8旋削工具を使用して硬皮チタン合金ワークピースを旋削する場合、推奨切削パラメータは次のとおりです。v = 15〜28m / min、f = 0.25〜0.35mm / r、ap = 1〜3mm。

YG3旋削工具を使用して、連続切削条件下でチタン合金ワークピースを仕上げる場合、推奨切削量は次のとおりです。 v = 50〜70m / min、f = 0.1〜0.2mm / r、ap = 0.3〜1mm。 表2は、チタン合金の旋削に利用できる切削量を示しています。

チタン合金を旋削するときの切削量:
手順のプロパティ-チタン合金材料-硬度-切断代(mm)-切断速度(mm / min)-工具歩行

酸化皮膜の厚さ
荒削り:TA1〜7、TC1〜2-ソフト->
荒削り
TA8、TC3〜8-媒体->
荒削り
TC9〜10、TB1〜2-ハード->
旋削仕上げTA1〜7、TC1〜2-ソフト
旋削仕上げTA8、TC3-8-in
旋削仕上げ
TC9-10、TB1-2-ハード

TC4(硬度はHB320〜360)はYG6X旋削工具で旋削され、ap = 1mmおよびf = 0.1mm / rの場合、最適な切削速度は60mm / minです。 これに基づいて、異なる切削量と切削深さでの切削速度を表3に示します。

切削チタン合金TC4の切削速度
チタン合金を加工するための一般的な旋削工具には、次の特性があります。

ブレードの材質はYG6X、YG10HTです。 すくい角は小さく、通常はγ0= 4°〜6°で、カッターヘッドの強度を高めます。 ブレードの強度を高めるために、f = 0.05〜0.1mmの負の面取りがあります。 後方の摩擦は大きく、一般的にα0= 14°〜16°で、背後の摩擦を減らし、工具の耐久性を向上させます。 一般に、鋭い角や移行エッジを研磨することはできません。また、研磨エッジの丸い角はr = 0.5mmであり、荒削りはr = 1〜2mmに達して切れ刃の強度を高めます。 旋削加工または薄肉部品の旋削加工を行う場合、工具の主な逸脱角度は大きく、一般に75°〜90°です。

チタン部品の加工

切断量:
  荒削り:v = 40〜50m / min、f = 0.2〜0.3mm / r、ap = 3〜5mm。
中仕上げ旋削:v = 40〜45m / min、f = 0.2〜0.3mm / r、ap = 1〜2mm。
ファインターニング:v = 50〜55m / min、f = 0.1〜0.15mm / r、ap = 0.2〜0.5mm。
エマルジョンで冷却すると、工具の耐久性を効果的に改善できます。

カッターヘッドの強度を確保するという前提の下でのカッターヘッドの高い耐摩耗性と硬度は、チタン合金の合理的な加工の鍵です。 したがって、選択したYG6Xブレードは、シャープ(背面の面取り)後にダイヤモンドまたはSiC砥石で研磨して、切り溝のシャープをなくし、ブレードの強度を強化する必要があります。
不規則な黒い革のワークピースを荒く回転させる場合、ブレードは一般に3°〜+ 5°のブレード傾斜で研磨されます。 微細旋削の場合、そこにはブレードの傾きは、一般的にはありません、この時の工具摩耗は、主すくい面の接着(ボンディング)です。
このような一般的な旋削工具は、温度が上昇すると材料の活性が増加し、チタン合金を加工すると熱伝導率が低下し、工具の耐久性が大幅に向上するという問題を合理的に解決できます。

3.2穴あけ

チタン合金の穴あけは困難です。 火傷やドリルの破損は、掘削の過程でしばしば発生します。 主な理由は、ドリルビットの研削不良、タイミングの悪い切りくず除去、冷却不良、プロセスシステムの剛性不足です。

  (1)ドリルの選択:直径5 mmを超えるドリルの場合、工具材料として超硬合金YG8を使用するのが最適です。 5mmより小さい穴を加工する場合、硬度が63HRCを超える高速度鋼ドリルビット(M42やB201など)を使用できます。 穴の深さが直径の2倍未満の場合、ビット(ショートタイプ)ビットが使用されます。 穴の深さが直径の2倍を超える場合、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ー:λ= 0°〜3°、αc= 13°〜15°、2φ= 120°〜130°。


切りくずの形成を促進するために、摩擦を減らし、ドリルビットの切削能力を向上させます。
ガイドエッジバンドの幅は、ドリルビットの直径に応じて0.1〜0.3 mmに縮小でき、クロスエッジは0.1Dに研削できます。また、両刃研削の頂角は2φ= 130°〜140°、2φ= 70°〜80°にすることができます。

表4に、2点ドリルビットの幾何学的パラメーターを示します。
両刃ビットの幾何学的パラメーター
ビット直径(mm)-頂点角2_-2番目の頂点角2_0-2番目のエッジの背面角a
> 3〜6-130°〜140°-80°〜140°-12°〜18°-
   > 6〜10-130°〜140°-80°〜140°-12°〜18°-
   > 10〜18-125°〜140°-80°〜140°-12°〜18°-
   > 18〜30-125°〜140°-80°〜140°-12°〜18°-

(2)カット量
超硬ドリルビット:v = 9〜15m / min、f = 0.05〜0.2mm / r; 高速度鋼ドリルビットv = 4〜5m / min、f = 0.05〜0.3mm / r。
(3)深い穴や小径の穴を開けるときは、手動送りが可能です。


ドリルは、切りくずを除去するために、穴あけ中に定期的に穴から引き抜かなければなりません。 ドリルビットの強力な摩耗を避けるために、ドリルビットは、穴の中にとどまることを許されるべきではない、とドリル刃は、加工硬化を引き起こし、ドリルビットが鈍い作り、表面をこするます。 冷却潤滑剤は、掘削時に適切に供給される必要があります。 一般的に、必要に応じて、フランスのOLTIP掘削を追加し、特殊な油をタップすることができ、大豆油を使用します。 プロセスシステムの剛性を改善するため、ワークベンチにドリルダイを固定するために、可能な限りビットを短くするために、ドリルダイを加工面に近づける必要があります。
ビットの後角の摩耗率は0.4〜0.5 mmであり、これはドリルの鈍さの基準として採用されます。

(4)穴あけの例:
モリブデン高速度鋼ドリルを使用して、α+βTC4チタン合金ワークピースを穴あけします。 ドリルの直径はD = 6.35 mm、穴の深さはH = 12.7 mmです。

切削パラメーターv = 11.6 m / minおよびf = 0.127 mm / rを選択し、エマルジョンを使用して冷却しました。
工具の耐久性Tは摩耗幅h = 0.38 mmに基づいており、各ドリルは260個の穴を開けて優れた結果を得ることができます。
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