チタン合金加工時の切削力は、同じ硬度の鋼よりもわずかに高いだけですが、チタン合金加工の物理現象は鋼加工の物理現象よりもはるかに複雑であるため、チタン合金の加工は大きな困難に直面しています。
ほとんどのチタン合金の熱伝導率は非常に低く、鋼の 1/7、アルミニウムの 1/16 にすぎません。 したがって、チタン合金の切削プロセスで発生した熱は、ワークピースにすぐに伝達されたり、切りくずによって奪われたりすることはありませんが、切削領域に集中し、結果として生じる温度は1 000℃以上になる可能性があります。工具の刃先が早く摩耗し、チッピングと蓄積された刃先が生成されるように、刃先と切削領域の急速な摩耗により、より多くの熱が発生し、工具の寿命がさらに短くなります。
切削プロセス中に発生する高温は、チタン合金部品の表面の完全性も破壊し、その結果、部品の幾何学的精度が低下し、疲労に対する耐性を大幅に低下させる加工硬化現象が発生します。
チタン合金の弾性は部品の性能に有益ですが、切削プロセス中のワークピースの弾性変形は振動の主な原因です。 切削圧力により、「弾性のある」加工物が工具から離れて跳ね返るため、工具と加工物間の摩擦が切削効果よりも大きくなります。 摩擦プロセスも熱を発生させ、チタン合金の熱伝導率が低いという問題を悪化させます。 この問題は、薄肉部品や環状部品などの変形可能な部品を機械加工する場合に悪化し、期待される寸法精度で薄肉チタン部品を機械加工することは簡単な作業ではありません。 工具で被削材を押し込むと、薄肉部の局部変形が弾性域を超えて塑性変形し、せん断点の材料強度や硬度が大幅に上昇するためです。 この時点で、事前に決定された切削速度での加工は高すぎて、工具の摩耗が激しくなります。
チタン合金の難加工は「熱」が「元凶」！
2. チタン合金の加工プロセスの知識 チタン合金の加工メカニズムの理解とこれまでの経験を踏まえて、チタン合金の加工に関する主なプロセスのヒントは次のとおりです。
(1) 正角形状のブレードを採用
切削抵抗、切削熱、被削材の変形を軽減します。
(2) ワークピースの硬化を避けるために一定の送りを維持し、工具は切削プロセス中に常に送り状態にある必要があり、フライス加工中のラジアル送り ae の量は半径の 30% である必要があります。
(3) 高圧、高流量の切削液を使用して、機械加工プロセスの熱安定性を確保し、過度の温度によるワーク表面の変性と工具の損傷を防ぎます。
(4) 刃先を保持します。鈍い工具は熱の蓄積と摩耗の原因となり、工具の故障につながりやすくなります。 (5) チタン合金は、硬化後の加工が困難になるため、可能な限り軟らかい状態で加工し、熱処理により素材の強度を高め、刃の摩耗を増加させます。
(6) ノーズアーク R または面取りを大きくして、できるだけ多くの切れ刃を切削します。 これにより、各ポイントでの切削力と熱が軽減され、局部的な破損が防止されます。 チタン合金のフライス加工では、切削パラメータの中で切削速度が工具寿命 vc に最も大きく影響し、次にラジアル送り量 (切削深さ) ae が続きます。
3.問題を解決するにはブレードから始めます
チタン加工の特徴 チタン合金の加工時に発生する刃溝の摩耗は、切削深さ方向に沿った表裏の局部的な摩耗で、加工前の層硬化面が原因であることが多いです。 800 度を超える加工温度での工具と被削材間の化学反応と拡散も、溝摩耗の形成の原因の 1 つです。 加工プロセス中に、ワークピースからのチタン分子がブレードの前面領域に蓄積し、高圧および高温下で刃先に「溶接」され、構成刃先が形成されるためです。 構成刃先が切れ刃から剥離すると、超硬コーティングがブレードから除去されるため、チタン合金加工には特殊なインサート形状と材料が必要です。 4. 構造
チタン加工に適した工具の チタン合金加工の焦点は熱であり、大量の高圧切削液を時間内に正確に刃先に噴射して熱をすばやく除去する必要があります。 チタンの機械加工に特化した独自のミル構造が市場に出回っています。
