СПЕЦІАЛІЗОВАНІ МЕТОДИ ФРЕЗЕРУВАННЯ СПЛАВІВ НА ОСНОВІ ТИТАНУ

Титанові сплави широко використовуються в багатьох сферах сучасної промисловості, зокрема в авіа- та ракетобудуванні, морському суднобудуванні.

В зв’язку з тим, що в даних сферах машинобудування в основному потрібно оброблювати складні поверхні, такі як кармани та вибірки, отвори неправильної форми, тонкостінні деталі, були винайдені нові продуктивні методи обробки[1].

Рисунок 1. Приклади стандартних елементів при оброці титанових сплавів

Фрезерування за методом гвинтової інтерполяції.

Одним із відносно нових методів є фрезерування по гвинтовій інтерполяції. Гвинтова інтерполяція це функція верстату з числовим програмним керуванням, котра виконую рух інструменту по гвинтовій лінії. Цей рух являється комбінацією кругового руху в одній площині (X,Y) з одночасним лінійним рухом в площині, перпендикулярній до першої (Z) з певною подачею [2]. Цей метод використовується для обробки карманів або в виїмок.

Рисунок 2. Траєкторія руху фрези при гвинтовій інтерполяції

Основні області використання даного методу:

•  чорнова обробка отворів з діаметром більше 25,4 мм (1 дюйм);
•  обробка на станках з невеликою потужністю
•  обробка деталей з криволінійними поверхнями
•   обробка тонкостінних деталей; обробка глухих отворів

Перевагами гвинтової інтерполяції є наступне:

• Можливість використання одного інструменту для обробки отворів різних розмірів, форми та глибини.
• Висока швидкість зняття матеріалу, зменшення кількості задирок.
• Круглість отворів значно краща, ніж при розточуванні.
• Зниження вібрацій, що дуже важливо при обробці титанових сплавів, оскільки в них висока схильність до вібрації.

Основні рекомендації при обробці титанових сплавів:

• Задавати максимально можливий радіус закруглення при обробці кутів
• Подачу по осі Z виконувати одночасно з круговим врізанням фрези
• Вхід в завчасно просвердлений отвір робити з максимально можливою шириною фрезерування, щоб уникнути зламу інструменту.

Цей метод дуже широко використовується в авіабудуванні, для обробки титанових сплавів та сплавів на основі алюмінію.

Плунжерне фрезерування

При плунжерному фрезеруванні обробка ведеться не периферійною, а торцевою частиною різального інструменту. Цей метод являється ідеальним рішенням для фрезерування важкооброблюваних матеріалів, включаючи титанові сплави. При цьому основне навантаження йде по осі інструменту, що набагато зменшує можливість вібрації при обробці, за рахунок більшого моменту опору перерізу фрези в осьовому напрямі.

Рисунок 3. Напрям сил різання при плунжерному фрезеруванні

Плунжерне фрезерування вимагає особливої конструкції ріжучої частини фрези, тому звичайним фрезерним інструментом здійснити даний тип обробки неможливо.

Основні області використання:

• Обробка при важких умовах різання, з низькою жорсткістю та з великим вильотом інструменту
• Для напівчистової обробки
• При невеликий потужності верстату
• Обробка з горизонтальним шпинделем верстату, для полегшення евакуації стружки
• Обробка глибоких пазів чи карманів

Практичні рекомендації для обробки титанових сплавів:

• Врізання слід здійснювати з осьовою подачею
• Проводьте обробку лише торцевою частиною фрези, не використовуючи периферійну частину
• Крок між проходами фрези має становити не більше 75% від її діаметру.

Основні переваги плунжерного фрезерування це використання кінцевих фрез зі змінними пластинами, що значно полегшує заміну інструменту та низькі вимоги до потужності верстату. Рівень шуму при роботі даним методом набагато нижче ніж при традиційному фрезеруванні торцевими фрезами.

Трохоідальне фрезерування

Метод представляє собою кругове фрезерування з одночасним лінійним переміщенням. Використовується для чорнової обробки закритих карманів та пазів. Цей метод являється ідеальним для обробки таких важкооброблюваних матеріалів як титанові сплави.

Рисунок 4. Приклад трохоідального фрезерування

  Основні області використання [3]:

• Чорнова обробка закритих вибірок, карманів, канавок
• Найбільш продуктивний метод для обробки пазів, коли потрібно знизити рівень вібрацій

Практичні рекомендації до обробки титанових сплавів

• Даний метод має підвищені вимоги до програмування та можливостей верстату
• Максимальна ширина фрезерування не повинна перевищувати 20% від діаметра фрези
• Врізання та вихід фрези потрібно програмувати по круговій траєкторії з невеликим кроком

Переваги методу трохоідального фрезерування:

• Дугу контакту можна контролювати за рахунок програмування траєкторії руху, що веде до зменшення зусиль різання та дозволяє збільшити глибину фрезерування
• Використовується вся довжина ріжучої кромки, що дозволяє рівномірно розподілити температуру та знос, в результаті чого підвищується стійкість в порівнянні з традиційним фрезеруванням
• Використання інструменту з більшою кількістю ріжучих кромок дозволяє збільшити подачу без ризику зниження стійкості

Наявність та особливості цих методів потрібно враховувати при проектуванні технологічних операцій фрезерування на сучасних верстатах та оброблювальних центрах з функцією числового програмного керування. Використання провідних методів обробки значно збільшує продуктивність фрезерування титанових сплавів при обробці деталей в авіа- та ракетобуванні.

Список літератури:

1. Застосування титану та його сплавів. [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://www.biznes-pro.ua/index.php?page=54&id=165
2. Техническое руководство. Обработка титана [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://Sandvik.coromant.com
3. М. Рош, Ж.-И. Аскуэ. Черновое фрезерование выборок и карманов трохоидальным и плунжерным методами.