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チタン精密部品のフライス加工における数種類の工具の応用

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チタン合金の実際の加工においては多くの要因を考慮しなければならない。これに基づいて、チタン合金の製粉方法は、長い間使用されてきた主な加工方法とは異なる。2つの新しいフライス工具ソリューションとアプリケーションの開発は、チタンフライス加工の新しい可能性を切り開きます。他の多くの材料と比較して、チタン合金はうまく加工される可能性がはるかに少なく、そして異なる加工特性を有する。チタン合金の加工性は大きく異なり、それは加工方法および道具および加工の選択に影響を与える。ただし、他の合金と同様に、作業機械の選択から切削詳細のプログラミングまで、より慎重に計画する必要があります。航空宇宙産業における部品の特性は非常に似ていますが、サイズと形状はさまざまです。したがって、工作機械、固定具、冷却剤、工具、加工方法、および切削パラメータの選択は異なります。ツールマガジン内のスペースが限られているため、プロセスの柔軟性が前提条件です。 ツールホルダーの種類とツールの取り付け調整は、生産性と機能の面で重要な要素です。

スローアウェイツールミーリングチタン合金

荒削りと仕上げの作業が異なるパラメータに従って計画されなければならないように。 刃先交換式工具および超硬工具の場合、さまざまな用途にチタンミリング加工も可能です。 加工するサイズと形状、そして正しい工具タイプが主な決定要因です。 スローアウェイツールは最も効果的な材料除去方法であり、現在では荒加工用の最初の選択肢と考えられています。 超硬工具は、中仕上げおよび仕上げ作業で広く使用されています。 スローアウェイチップの半径とキャビティおよび溝のサイズが小さすぎる場合、超硬合金工具全体も理想的な解決策です。

加工される部品パラメータのプログラミングデータは、特別なフライスを選択するための基礎となります。 最大金属除去速度は経済的な工具寿命とバランスがとれているはずなので、他の工具変数を識別することができる。 チタン合金の場合、工具の基本要素には、カーバイド材料の使用、鋭く強力な刃先、および比較的大きな正のすくい角が含まれます。 これらの元素はチタン合金の特殊な耐熱性と化学的要求を満たすことができます。 形状および工具材料に関しては、スローアウェイチップ技術は長い開発プロセスを経てきました。 これは、中型および大型の工具でさえも、既存の多数の超硬工具に代わるより費用効果の高いソリューションになりつつあります。

チタン合金材料のラジアルミリング

ラジアルミーリングはチタン加工に最適です。 ただし、半径方向の切り込みが大きいと工具寿命が大幅に短くなります。 軸方向切込み深さは切削温度にほとんど影響を与えないため、工具寿命には同じようには影響しません。 したがって、狭い間隔、特定の用途に許容される30%の半径方向の切込みおよび最大の軸方向の切込みを有する長刃フライスを使用することは、チタン合金材料を効果的に除去するための最良の方法である。

したがって、ロングエッジミーリングカッターは、多くのチタン合金部品の荒加工や仕上げ加工に適しています。 ロングエッジミーリングカッターのロングヘリカルエッジは、チタン加工における大型ラジアルミーリングに最適です。 スローアウェイチップ長刃工具は、連続研削中の超硬工具の刃先と同じ、複数列のインサートで構成されています。 現在、工具の底部から外周に沿って突出するスローアウェイチップは、チタン合金において良好な加工性および安全性を達成するという限界に達している。 効果的な切りくず排出を達成するためには大きなサイズの溝が必要である。 効率的な前進レーキと鋭利な刃と組み合わせることで、卓越した加工性を実現するためのスローアウェイチップと結合します。


チタンフライス加工では、切削インサートの安定した締め付けが重要です。 荒削りでも、切削インサートの動きによって偏摩耗が発生し、刃先が危険にさらされる可能性があります。 チタン加工中に、わずかな摩耗の兆候が刃先を弱めることがあります。 一列の狭い間隔の連続ブレードの場合、ブレードの軸方向の支持は特に困難であり、その結果、ブレードねじへの過度の依存が生じる。 したがって、ロングエッジミーリングカッターを使用する場合、優れた性能を達成するための最善の方法は、ブレードと本体の間に強力な界面を作り出すことです。 工具ホルダは、特に軸方向および回転方向の力に関して、明確な支持および固定手段を持たなければならない。

第二に、冷却剤は不可欠です
チタニウムの製粉は使用される冷却剤によって決まります - より高い質、よりよい処理。 高圧冷却用途(使用されるシステムに応じて標準的な70×105から100×105Paの範囲の圧力)が重要な利点であることが証明されている。 高圧冷却は最近の多くの工作機械で標準的なものであるため、チタンミリングを最適化するための潜在的なリソースです。 高圧冷却は熱分布、切り屑形成、刃先付着傾向、工具摩耗および表面完全性に影響を及ぼし、これらはチタン合金加工結果に非常に大きな影響を及ぼす。


チタン合金は化学反応を起こしやすいので、機械加工中に工作物材料を刃先に溶接することは容易であり、それは工具寿命に影響を及ぼし、チップの二次切削および硬質チップの閉塞を引き起こす可能性がある。高圧下でノズルから噴出するクーラントは、温度制御において重要な役割を果たしているため、処理結果や信頼性に影響を与えます。工具ノズルは、仕上げ面と接触しているブレードの部分と直接整列して、チップとブレードのすくい面との間にいわゆる「液圧ウェッジ」を形成する。これらのノズル穴はツールの調整不可能な部品の一部であるため、不安定性を排除するために組み立て中に最適化され、より一貫性のある安全なプロセスが実現されます。
実用的な理由から、価格と性能の比にもよりますが、スローアウェイミーリングカッターの下側直径は12 mm、超硬工具の上限直径は25 mmです。中間範囲と重複範囲の選択は、特定のアプリケーションによって異なります。完成品には、通常、超硬ソリッドエンドミルを使用するのが最善の解決策です。荒加工には、最善の解決策はインデックスツールです。しかしながら、この交換可能なヘッドミーリングカッターを通して工具モジュールが全く異なる視野角を提供するので、この中間範囲に適した工具は進化し続けている。
チタンキャビティ加工用の小径フライス
深く狭い空洞が長いツールアクセシビリティを取ります。 これらのキャビティを処理のボトルネックにしないようにするために、優れたパフォーマンスを提供するソリューションをガジェットの機能と処理の柔軟性と組み合わせます。 キャビティ内への侵入のためにカーバイドエンドミル全体を締め付けるために細長いチャックを使用することは最適な安定性を達成しない。なぜならこれは切削パラメータを制限しそして部品の品質に危険をもたらすからである。 しかしながら、交換可能なナイフは、超硬工具の割出し可能および仕上げ加工能力の二重の利点を有する。

性能と機械加工の結果、ツーリングコストと柔軟性の要求の観点から、交換可能なツーリングシステムは10から25 mmの範囲のツール直径で重要な利点を提供します。高度な柔軟性を提供するだけでなく、工具の在庫も削減します。その仕上げ能力は、スローアウェイチップよりも優れており、超硬工具に比べて工具コストが大幅に削減されます。さらに、再研磨のためにブレードサイズが小さくなることを心配する必要はありません。さまざまなカッターヘッドとツールホルダーの組み合わせを選択できるため、高度な柔軟性と最適化の可能性が高まります。ツールチップとツールホルダーの間のインターフェースは、これらのツールの重要な要素です。  その性能は強度、安定性、精度、再現性、そして握りやすさに左右されます。十分に大きい軸方向支持面、テーパ付き半径方向支持面、特別に開発されたねじ形状およびねじが一緒に支持されて、カッターヘッドとシャンクの間に必要とされるユニークなインターフェースを作り出します。このインターフェースは、大きな工具オーバーハング条件下で優れた加工性を確保するための基盤です。

第四に、成功したチタンミリング
荒加工では、最適な金属除去速度を得るためには、カットの軸方向深さは、考慮すべき主要な要因です。仕上げでは、最適な送り速度を考慮する必要があります。 チタン合金加工では、荒削りであろうと仕上げ仕上であろうと、切削速度は異なりますが、常に制限されます。 これらのチタン合金の基本を知っていれば、プロセスを最適化するために多くの作業を行うことができ、チタン処理の競争力を高め、信頼性の高いプロセスを実現することができます。 考慮すべき4つの重要な要素は、工作機械の機能、クーラント供給、切削工具、および加工方法です。


切削速度が遅いラジアルミーリングでは、機械は十分な力とトルクを持つ必要があり、満足のいく金属除去速度を達成するためには適切なスピンドルが必要です。 機械が小径工具も使用する場合、優れた加工結果を得るためにはスピンドル速度範囲を十分に高くする必要があります。 通常、スピンドルインタフェースは評価される必要があり、その接続安定性はそれほど弱くないはずです。 十分な工具曲げ剛性を得るためには、良好な端面と先細の接触が基本的な要件です。ヘリカルまたはラジアルミーリング工具によって生じる工具への張力をなくすためには、十分なクランプ圧力が重要です。

チタン合金は機械工場でますます普及している材料になっています。対応する加工技術をさらに発展させることができるかどうかは、この材料の性能および加工効果が新しいレベルに達するかどうかが重要な要素です。航空機の胴体部品におけるキャビティ、形状、溝およびエッジの機械加工は困難なプロセスであるため、フライス加工はチタン機械加工において主導的な役割を果たす。大部分の機械加工は二次元であり、そしてキャビティの深さおよび半径の要件ならびに他の課題のために機械加工の要件はより厳しくなる。使用される工作機械に関しては、それらはチタン機械加工のために時代遅れです。これには、優れた処理と最大限の機械利用のための最良の処理システムと処理方法の選択が必要です。チタンミリング方法とプログラミング技術は従来の機械加工よりさらに優れています。機械の生産サイクルにおいて優れた結果を達成し、無駄を最小限に抑えるために、フィレットおよび輪郭は推奨される方法で機械加工されています。一般に、正しいツールパスが最初から確実に加工されるようにするためには、加工前にプログラミングを最適化することはより多くの時間を必要とし、これは既製のプロセスを選択するよりも効率的です。フライス工具の新たな開発によってもたらされた性能の向上は、チタン合金材料の性能を直接向上させる。 特殊工具は、チタン合金材料の機械加工の課題を克服する上で重要な役割を果たし、最適化の部分では、正しい工具の選択と適用において重要な役割を果たします。
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