Voorzorgsmaatregelen tijdens het bewerkingsproces van onderdelen van titaniumlegeringen

Het snijproces van titaniumlegering omvat bewerking met hoge kracht, wat machinegereedschap vereist met een hoog spindelvermogen en sterke snijmogelijkheden. In de lucht- en ruimtevaartindustrie omvat de bewerking van onderdelen van titaniumlegering voornamelijk het frezen van holtes. Om de spaanafvoer te vergemakkelijken, moet het koel- en smeersysteem goed worden beheerd. Om een efficiënte spaanafvoer te garanderen, moet een hogedrukkoel- en smeermiddeltoevoersysteem worden geïmplementeerd om grote hoeveelheden koelvloeistof rechtstreeks op het snijgereedschap te spuiten. Dit dient twee doelen: het koelen van het gereedschap en het snel wegspoelen van spanen uit het bewerkingsgebied om herhaald snijden te voorkomen, wat de levensduur van het gereedschap verkort en het bewerkte oppervlak beschadigt.

Om bewerkingsmogelijkheden met hoog vermogen mogelijk te maken, ontwerpen fabrikanten van componenten van titaniumlegering specifiek productstructuren en coördineren ze asconfiguraties, waarbij ze deze uitrusten met krachtige snij- en zwenkeenheden. Het gereedschapspindelmontagesysteem vertoont een uitstekende stijfheid, waardoor de machine consistent snijkracht kan genereren in elke hoek — verticaal, horizontaal of ruimtelijk.

Titaniumlegeringen worden gekenmerkt door een hoge sterkte en een slechte thermische geleidbaarheid. Om een bewerkingsefficiëntie te bereiken die vergelijkbaar is met die van aluminium, is het noodzakelijk om snijparameters te maximaliseren, zoals het verhogen van de voeding en de snijdiepte. Dit leidt echter tot hogere snijkrachten, wat statische afwijkingen tussen het werkstuk en het gereedschap kan veroorzaken, wat resulteert in een verminderde nauwkeurigheid van het onderdeel of onstabiele bewerkingsprocessen. Het versnelt ook de gereedschapsslijtage. Daarom moeten machines die worden gebruikt voor de bewerking van titaniumlegeringen over een hoog vermogen beschikken en uitstekende statische en dynamische eigenschappen vertonen (hoge statische en dynamische stijfheid). Bovendien moeten ze worden uitgerust met bijbehorende hogedrukkoel- en smeersystemen om bewerking met lage snelheid en hoog koppel te vergemakkelijken. Tijdige spaanafvoer is cruciaal om de gereedschapsslijtage te verminderen en de warmteontwikkeling tijdens de bewerking te minimaliseren.

Om de machinestijfheid te verbeteren, gebruiken sommige fabrikanten gelaste staalconstructies in box-type of gesloten-frame ontwerpen. Krachtige voedingsmotoren voor de assen en geleidesystemen met hoge stijfheid en geen speling garanderen stabiliteit in de bewerkingspositie, waardoor de machinestijfheid verder wordt verbeterd. Bovendien moet het hele systeem, inclusief de spindel-gereedschapsverbinding en de gereedschapshouder, worden geoptimaliseerd voor stijfheid tijdens de bewerking.

Naast de statische stijfheid spelen de dynamische eigenschappen van het machinegereedschap een beslissende rol bij de efficiënte bewerking van titaniumlegeringen. Het waarborgen van de processtabiliteit is een aanzienlijke uitdaging. Als het machinegereedschap een lage stijfheid en slechte dempingseigenschappen heeft, kunnen zelfopgewekte trillingen optreden als gevolg van hoge snijkrachten tijdens de bewerking. Lage rotatiesnelheden en excitatiefrequenties dicht bij de natuurlijke frequentie van het machinegereedschap kunnen tijdens de bewerking getril veroorzaken. Afgezien van het beïnvloeden van de oppervlaktekwaliteit van het werkstuk (bijv. het achterlaten van trilsporen), kan deze trilling de machinestructuur, de gereedschapshouder en het gereedschap beschadigen, wat leidt tot verhoogde gereedschapsslijtage of zelfs breuk.

De stabiliteit van het bewerkingsproces hangt grotendeels af van parameters zoals de spindelsnelheid en de geselecteerde snijdiepte. Gebruikers moeten de prestaties van hun machinegereedschap en de haalbare grenzen van de snijdiepte begrijpen. Bovendien kunnen anti-vibratiepads proactief op de machine worden geïnstalleerd en kunnen parameters vooraf worden ingesteld in het machinebesturingssysteem om kritieke snijdieptebereiken die trillingen veroorzaken te vermijden.