Обработка титана на токарном станке: режимы резания, выбор инструмента

Титан – один из самых востребованных металлов, обладающий легким весом, повышенной механической стойкостью и не уступающий нержавеющей стали по устойчивости коррозии. Не подверженность ржавлению объясняется наличием оксидной пассивирующей пленки, которая защищает материал от разрушения и в то же время значительно затрудняет механическую обработку титана с использованием токарного станка с ЧПУ. Для получения эффективного результата необходимо не только учитывать возможные проблемы работы с этим металлом, но и грамотно подбирать оснастку, что позволит продлить срок ее службы и добиться высокого качества обработки.

токарная обработка титана

Проблемы и особенности обработки титана


Сложность осуществления точения титановых сплавов и других токарных работ обусловлена следующими факторами:

  • Малой степенью теплопроводности, из-за которой абразивы и металлы начинают растворяться в титане. Избежать этого можно, правильно выбрав режущий инструмент и режим обработки.

  • Повышенным показателем вязкости, в результате которого по время воздействия сверлом или фрезой на титан, в области реза увеличивается температура и происходит налипание частичек металла на оснастку.

  • Высокой взрывоопасностью. Образуемая во время обработки титановая пыль и стружка имеют свойство легко взрываться. Поэтому во время рабочего процесса необходимо принимать все возможные меры безопасности.

  • Прочностью металла, которая требует использования малых скоростей резания и правильного выбора марки и формы оснастки, что особенно важно при производстве сложных по конструкции изделий. 

  • Высоким риском появления прижогов на поверхностном слое и созданием остаточного напряжения, что характерно для процесса шлифования титана. Обе проблемы приводят к снижению усталостной прочности изделия и сокращения его эксплуатационного ресурса. Поэтому после токарной обработки, готовая деталь должна пройти высокотемпературной оксидирование, предусматривающее сильное нагревание заготовки и ее постепенное охлаждение на открытом воздухе. Это позволяет избежать усталости металла и значительно повысить его износоустойчивость.

Режимы токарной обработки титана


Правильный выбор режима резания при токарной обработке титановых сплавов является гарантией высокого качества результата. Применяют три основных режима токарки:

  • Черновой – используется для устранения неравномерности и неоднородности поверхностного слоя титановой заготовки. Этот вид обработки позволяет формировать кольцо, отрезаемое с целью проведения анализа качества и состояния материала по всей толщине детали.

  • Промежуточный – режим, осуществляемый с целью подготовки изделия к окончательной обработке. Промежуточный этап предусматривает возможность изменения глубины резки и удаления кромок. При этом режиме резания обязательно оставляют припуск не менее 1 мм для возможности проведения окончательных работ.

  • Чистовой – необходим для полного устранения припусков и точного формирования детали в соответствии с требованиями к ее конструкции. После проведения этого этапа, процесс изготовления изделия считается завершенным.

Для того чтобы оптимизировать производственный процесс на всех этапах работы, необходимо соблюдать основные параметры, характерные для каждого этапа:

Режим обработки

Величина подачи, мм    

Глубина реза, мм

Скорость резания, м/мин

Черновая 

от 0.3 до 0.8

от 3 до 10

до 25

Промежуточная 

от 0.2 до 0.5

от 0.5 до 4

от 40 до 80

Окончательная 

от 0.1 до 0.4

от 0.25 до 0.5

от 80 до 120



Так как температура в участке обработки может достигать 1100°С, то независимо от используемого режима, следует применять охлаждающие жидкости, которые дополнительно уберегают от налипания стружки на поверхности резца. Желательно, чтобы СОЖ подавалась к зоне обработки металла под высоким давлением. Это позволяет повысить стойкость инструментам на 45%, улучшить эффективность процесса стружкодробления и повысить скорость резки на 25%.

Для того чтобы во время проведения токарной обработки титана в режиме резания дополнительно контролировать степень нагрева материала, необходимо изменять глубину стачивания, скорость вращения детали и толщину образуемой стружки. Если конфигурация заготовки требует увеличения глубины прорезания, то следует уменьшить значение подачи.

Выбор инструмента для токарной обработки титановых сплавов


Решить трудности обработки на токарном станке титановых изделий можно, грамотно подобрав режущий инструмент, который используют в соответствии с режимом резки. Для предварительного точения следует применять круглые или квадратные пластинообразные резцы с вершиной большого радиуса, произведенные из специального сплава без какого-либо покрытия. При сложной обработке рекомендовано использование стружколомов, снижающих силу резки и обеспечивающих улучшенный контроль образования стружки.

Промежуточный этап производится резцами с небольшим радиусом, который должен быть меньше, чем радиус скругления заготовки. При это оснастка может быть без покрытия, либо с PVD-покрытием. Чистовые работы осуществляются оснасткой с очень острой геометрией режущих кромок и небольшим радиусом. Для работы лучше выбирать резцы с покрытием PCD из поликристаллического алмаза, позволяющим обеспечить оперативность обработки и износостойкость оснастки.


Оставить заявку на услуги



Предлагаем Вам воспользоваться услугой по изготовлению Ваших деталей на нашем предприятии!


Для отправки чертежей Вы можете воспользоваться формой.


Наш сотрудник свяжется с Вами в течение дня.