Titaaniseoksen poraus on suuren -riskin koneistusprosessi. Tällä materiaalilla on alhainen lämmönjohtavuus, noin 7 W/m·K. Se vangitsee lämpöä leikkausalueelle porauksen aikana. Materiaalilla on myös korkea lujuus ja aktiiviset kemialliset ominaisuudet. Nämä ominaisuudet nopeuttavat hankaavaa kulumista ja liiman kulumista leikkuutyökalujen reunoissa. Tehdastyöntekijät kohtaavat yhteisen ongelman varsinaisessa toiminnassa. Työntekijät nostavat leikkausparametreja tuotannon tehokkuuden lisäämiseksi, mutta leikkuutyökalut kuluvat nopeasti. Työntekijät pienentävät parametreja pidentääkseen työkalun käyttöikää, mutta työstöjakson kesto pitenee.
Ihmisten ei tarvitse valita yhtä prioriteettia toiseen nähden. Heidän tarvitsee vain tasapainottaa nämä kaksi tulosta älykkäällä tavalla.
Leikkausnopeus – Thermal Governor
Leikkausnopeus vaikuttaa eniten leikkauslämpötilaan titaaniseosporauksessa. Teräksen työstö mahdollistaa suuremmat nopeudet nostaa tuottavuutta pienellä työkalun kulumisella. Titaaniseoksen työstö vaatii tiukan nopeuden hallinnan. Liian suuri leikkausnopeus aiheuttaa nopean lämpötilan nousun leikkausalueella. Työkappaleen pintaan muodostuu työstökarkaisukerroksia. Leikkuuterä kärsii voimakkaasta kyljestä kulumisesta ja{5}}kertyneistä reunavaurioista lyhyessä ajassa.
Täyskovametalliset työkalut toimivat hyvin vakaalla nopeusalueella 25-45 m/min. TiAlN-pinnoitteella varustetut porat toimivat alhaisilla nopeuksilla tällä alueella. Ne näyttävät vakaat kulumissäännöt ja tuottavat tasalaatuisia reikiä. Tämän alueen ylittävät nopeusarvot lisäävät työkalun kulumista jyrkästi. Liiallinen lämpökuorma ylittää leikkaustyökalujen lämmönpoistokapasiteetin.
Syöttönopeus – Chip Formation -muuttuja
Syöttönopeus ohjaa lastun paksuutta, lastunpoistotilaa ja aksiaalista leikkausvoimaa suoraan. Syöttönopeudella on suurin vaikutus reiän pinnan karheuteen kaikista Ti-6Al-4V-porauksen koneistusparametreista. Matala syöttönopeus vähentää porausmomenttia ja aksiaalivoimaa. Mutta erittäin alhainen syöttönopeus aiheuttaa titaanin pintakäsittelyn kovettumista. Se ei myöskään pysty rikkomaan ja poistamaan lastuja tehokkaasti. Suuri syöttönopeus auttaa jakamaan lastut tavallisiin segmentteihin. Mutta se lisää mekaanista painetta poran kärkeen.
Paras syöttönopeusalue tavanomaisessa porauksessa on 0,03 - 0,12 mm/kierros. Karan nopeus ja työkalun kärjen kulma muuttavat työkappaleen lämpötilaa titaaniporauksessa. Syöttönopeus ei aiheuta ilmeisiä lämpötilamuutoksia. Tämä käytännön sääntö kertoo käyttäjille selkeästi. Syöttönopeuden optimointi parantaa pääasiassa lastun muotoa ja mekaanisia voimaolosuhteita. Sillä on vähän vaikutusta lämmönhallintaan.
Jäähdytysnestestrategia – mahdollistaja
Tavallinen tulvajäähdytysneste ei voi tukea tehokasta titaaniseosporausta. Leikkuualueen lämpötila on liian korkea, jotta perinteiset voiteluaineet toimisivat normaalisti. Työkalun ja lastun kosketusalue menettää tehokkaan lämpösuojan. Korkeapaineinen-jäähdytysnesteen syöttö parantaa täysin koneistusolosuhteita.
Sisäisillä jäähdytysnestekanavilla varustetut työkalut lähettävät korkeapaineista{0}}jäähdytysnestettä suoraan leikkuureunaan. Tämä malli hallitsee leikkauslämpötilaa hyvin ja pitää lastunpoiston sujuvana. Ammattimaiset jäähdytysnestekanavarakenteet tuottavat neljä kertaa enemmän jäähdytysnestettä samalla paineella. Vakiokorkeapaine-pumput saavuttavat pienimmän tehollisen paineen. Tämä paine työntää jäähdytysnesteen työkalun -lastuväliin ja muodostaa vakaan voitelukerroksen.
Korkean-tuottavuuden titaaniporauksessa on käytettävä työkaluja, joissa on sisäiset korkeapaineiset jäähdytysnestekanavat. Tämä kokoonpano on välttämätön edellytys vakaalle ja tehokkaalle koneistukselle.
Työkalugeometria – voimankerroin
Parametrien optimointi ei toimi ilman sovitettua työkalugeometriaa. X--muotoinen ohennusrakenne vähentää leikkausvastusta. Se parantaa myös reiän laatua ja lastunpoistotehokkuutta. Kaksinkertainen-kulmakärkirakenne 118 asteen ja 90 asteen yhdistekulmilla rikkoo lastut tasaisesti ja ohjaa lastun purkamista tasaisesti. Ammattimaisilla pinnoitteilla varustetut kovametallityökalut tarjoavat vakaan kovuuden ja hapettumisenkestävyyden korkeissa-lämpötiloissa.
Erilaiset työkalugeometriat tuovat hyvin erilaisia työstötuloksia. Ammattimainen testi osoittaa, että yksi erityinen pyyhintyökalurakenne voi porata 75 reikää nopeudella 50 m/min ja syöttönopeudella 0,10 mm/kierros. Sen käyttöikä on kolminkertainen muihin yleisiin työkalugeometrioihin verrattuna. Työkalujen geometrialla on keskeinen rooli suorituskykyeroissa, enemmän kuin työkalujen pinnoitteilla ja alustoilla.
Käytännön kehys
Seuraava parametrijärjestelmä tarjoaa luotettavan referenssin tehtaille, jotka työstävät Ti-6Al-4V titaaniseosta.
- Leikkausnopeus: 25–45 m/min kovametallityökaluille. Valitse alhaiset nopeusarvot ajoittaista leikkausta tai epävakaita työstöolosuhteita varten.
- Syöttönopeus: 0,03–0,12 mm/kierros. Käytä alhaisia syöttönopeuksia paremman pinnan viimeistelyn saavuttamiseksi. Käytä suuria syöttönopeuksia parantaaksesi lastunmurtokykyä.
- Jäähdytysneste: Käytä sisäistä korkeapaineista{0}}jäähdytysnesteen syöttöä. Pienin suositeltu paine on 1 000 psi (7 MPa).
- Pistegeometria: 118 astetta -140 asteen kärkikulma ohennuskäsittelyllä. Valitse kaksinkertaiset-kulmamallit tarkkaa lastunhallintaa varten.
- Pinnoite: TiAlN PVD-pinnoite hienorakeisille{0}}kovametallisubstraateille.
Käyttäjät voivat säätää parametriyhdistelmiä todellisten koneistustarpeiden mukaan. Priorisoi alhaiset syöttönopeudet ja kohtuulliset nopeudet, jos pinnan viimeistely on perusvaatimus. Priorisoi nopea-koneistus korkeapaineisella-jäähdytysnesteellä, jos tuotannon tehokkuus on päätavoite. Jaksottainen hidastava syöttöporaus on toinen tehokas menetelmä. Se voi parantaa lastunpoistotehokkuutta titaaniseosporauksessa.
