Основные факторы, влияющие на обработку слабожестких изделий.титановый сплавСтруктуры включают в себя: жесткость станка, выбор режущего инструмента, параметры процесса и эффективное охлаждение. Во время механической обработки эти факторы взаимодействуют и влияют друг на друга, а накопление ошибок деформации может привести к выходу обработанных слабожестких деталей за пределы допуска, что затрудняет контроль деформации обработки.
1.1 Выбор станков
Жесткость -фиксации-режущей системы станка должна быть хорошей, зазор между каждой частью станка должен быть правильно отрегулирован, а радиальное биение шпинделя должно быть минимальным; предпочтительно использовать именно такие станки.
1.2 Выбор режущего инструмента
Повышение производительности резания происходит главным образом за счет разработки и применения новых видов режущих инструментальных материалов. За последние несколько десятилетий режущие инструменты достигли большого прогресса, включая твердосплавные покрытия, керамику, кубический нитрид бора и поликристаллический алмаз. Они эффективны для обработки чугуна, стали и жаропрочных-сплавов. Однако не существует инструмента, который мог бы улучшить обрабатываемость титановых сплавов, поскольку материалы режущего инструмента для титановых сплавов должны иметь очень важные свойства, в том числе: 1) хорошую твердость в горячем состоянии, чтобы выдерживать высокие нагрузки; 2) хорошая теплопроводность для уменьшения температурных градиентов и теплового удара; 3) хорошая химическая инертность для снижения склонности к реакции с титаном; 4) хорошая прочность и усталостная прочность для адаптации к процессу сегментации стружки. Практически во всех процессах обработки титановых сплавов инструменты из цементированного карбида вольфрама (WC/Co) имеют наилучшие характеристики. Некоторые испытания показывают, что все твердосплавные инструменты с покрытием имеют более высокую скорость износа, чем инструменты без покрытия. Хотя качество современных керамических инструментов улучшилось, и они все чаще используются для обработки трудно--режущих материалов, особенно жаропрочных-сплавов (таких как суперсплавы на основе никеля-), из-за их плохой теплопроводности, низкой вязкости разрушения и реакции с титаном они не заменили карбиды и быстрорежущие-стали. Сверхтвердые режущие инструментальные материалы (кубический нитрид бора и поликристаллический алмаз) обладают низкими скоростями изнашивания при обработке титановых сплавов, демонстрируя тем самым хорошие эксплуатационные характеристики.
1.3 Смазочно-охлаждающая жидкость
Титановые сплавы обладают такими преимуществами, как высокая прочность, стойкость к окислению и устойчивость к высоким-температурам. Несмотря на то, что они отвечают требованиям высокой-производительности, они также создают множество проблем при обработке резки. При резке титановых сплавов для снижения температуры резания в зону резания следует заливать большое количество охлаждающей -смазочно-охлаждающей жидкости, чтобы отвести тепло от режущей кромки и смыть стружку, тем самым уменьшая силу резания. Таким образом, к смазочно-охлаждающей жидкости предъявляются высокие требования к теплопроводности, большой теплоемкости, высокой скорости потока и большому объему потока. Лучшим методом охлаждения является охлаждение под высоким-давлением со скоростью потока СОЖ не менее 15–20 л/мин. Обычно используемые смазочно-охлаждающие жидкости обычно бывают трех типов: водные или щелочные растворы, растворы-растворимых масел на водной основе и не-водо-растворы масел.
2. Трудности обработки деталей конструкций из титановых сплавов.
2.1 Высокая температура резки
Поскольку титановый сплав имеет низкую теплопроводность (около 1/3–1/6 теплопроводности стали), во время обработки легко возникают высокие температуры резания. В тех же условиях теплота резания, выделяемая при обработке титановых сплавов, более чем в два раза превышает теплоту, выделяемую при обработке той же стали, а тепло, выделяемое во время обработки, трудно рассеивать через заготовку. Титановый сплав имеет низкую удельную теплоемкость, поэтому во время обработки местные температуры быстро повышаются, что может легко привести к чрезмерному повышению температуры кончика инструмента, что приведет к сильному износу инструмента и даже возгоранию.
2.2 Высокая стойкость к резанию
Сила резания при обработке титановых сплавов примерно эквивалентна силе резания стали, поэтому энергия, потребляемая при обработке, такая же или немного ниже, чем у стали. Однако при обработке титановых сплавов напряжение вблизи основной режущей кромки очень велико. Это может быть связано с тем, что площадь контакта стружки на передней поверхности при резке титановых сплавов обычно очень мала (около 1/3 от площади при резке стали в тех же условиях). Более высокое напряжение резания может привести к деформации заготовки во время обработки, что приведет к несоответствию размеров обрабатываемой заготовки.
2.3. Вибрация в слабожестких конструкциях.
Вибрация является важной проблемой, которую необходимо преодолевать при обработке деталей из титановых сплавов со слабой жесткостью, особенно во время чистовой обработки. Очень низкий модуль упругости титанового сплава является основной причиной вибрации во время резки. Под действием сил резания деформация титанового сплава в два раза превышает деформацию углеродистой стали. Отскок между боковой поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью вызывает трение, вызывающее вибрацию, а также высокие температуры резания. Очень высокие динамические силы резания при обработке титановых сплавов частично вызывают вибрацию, а их значения могут превышать 30 % статической силы. Это связано с процессом пластического сдвига при формировании стружки титанового сплава. Из-за режущей вибрации качество поверхности фрезерованных заготовок из титанового сплава не может соответствовать требованиям точности.