Verfahren zur Bearbeitung von Titanlegierungen durch Schneiden und Spannen

Titanlegierungen haben sich in den letzten Jahren zu einem neuen Konstruktionswerkstoff entwickelt, der aufgrund seiner geringen Dichte, seiner hohen spezifischen Festigkeit, seines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen sowie seiner Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffbau und dem Gesundheitswesen glänzt. Allerdings stellen der hohe Reibungskoeffizient, die Oxidationsneigung und die Entzündungsneigung von Titanlegierungen bei hohen Temperaturen und hohen Reibungsgeschwindigkeiten erhebliche Probleme bei der Bearbeitung dar. Die Verbesserung der Zerspanungseigenschaften von Teilen aus Titanlegierungen und die Sicherstellung, dass die Werkstücke die erwarteten Spezifikationen erfüllen, ist ein zentrales technisches Problem, das bei Anwendungen aus Titanlegierungen gelöst werden muss.

I. Hauptprobleme bei der Bearbeitung von Titanlegierungen durch Schneiden und Spannen

1. Hohe SchneidtemperaturDie bei der Bearbeitung von Titanlegierungen entstehende Wärme kann nur schwer abgeführt werden, was zu konstant hohen Schnitttemperaturen führt.
2. Starkes Verkleben des WerkzeugsDie Adhäsionskraft zwischen der Titanlegierung und dem Schneidwerkzeug ist hoch, was leicht zu einem Verkleben des Werkzeugs führen kann und die Effizienz der Bearbeitung und die Qualität des Werkstücks beeinträchtigt.
3. Hohes SchneidedrehmomentDie hohe Festigkeit der Titanlegierung erhöht das beim Schneiden erforderliche Drehmoment, was höhere Anforderungen an die Maschine und das Schneidwerkzeug stellt.
4. Niedriger Elastizitätsmodul und hohes Verhältnis von Streckgrenze zu ZugfestigkeitTitanlegierung: Die Titanlegierung weist eine erhebliche elastische Verformung während der Bearbeitung auf, was sie anfällig für Rückprall macht, und ihr Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit ist hoch, was ihre Bearbeitung erschwert.
5. Hoher SchneidendruckBei der Bearbeitung von Titanlegierungen ist die Schneide des Werkzeugs einem hohen Druck ausgesetzt, was leicht zu Werkzeugverschleiß und -bruch führen kann.

II. Verbesserungsstrategien und Umsetzungspläne

Als Antwort auf die oben genannten Herausforderungen schlagen wir die folgenden Verbesserungsstrategien vor:

1. Optimale Auswahl von Schneidwerkstoffen:
   • Wählen Sie Schneidewerkstoffe mit hoher Festigkeit und guter Verschleißfestigkeit, z. B. Hartlegierungen oder Keramikschneidewerkzeuge, um die Haltbarkeit und die Schneideigenschaften des Werkzeugs zu verbessern.
2. Verbesserte Bohrergeometrie:
   • Verwenden Sie Spiralbohrer mit größerer Schneidenbreite, größerem Kerndurchmesser und größerem Schärfwinkel, um die Schnittbedingungen zu verbessern, die Schnittkraft zu verringern und die Schnitttemperatur zu senken.
3. Entsprechende Einstellung des Gewindebohrungsdurchmessers:
   • Bei der Bearbeitung eines Gewindelochs kann der Bohrerdurchmesser entsprechend vergrößert werden, um den Schnittwiderstand zu verringern und die Bearbeitungseffizienz zu verbessern.
4. Verwendung spezieller Gewindebohrerausführungen:
   • Wählen Sie Gewindebohrer mit speziellen Konstruktionen, wie z. B. Spiralgewindebohrer oder beschichtete Gewindebohrer, um die Spanabfuhr und die Schmierbedingungen während des Gewindebohrens zu verbessern.
5. Intelligente Auswahl der Gewindeschneidgeschwindigkeit:
   • Basierend auf den Eigenschaften und Bearbeitungsanforderungen von Titanlegierungen ist es sinnvoll, die Gewindedrehzahl so zu wählen, dass eine Überhitzung und ein Festkleben des Werkzeugs vermieden wird.
6. Wissenschaftliche Auswahl der Kühlschmierstoffe:
   • Wählen Sie Kühlschmierstoffe mit guten Kühl-, Schmier- und Korrosionsschutzeigenschaften, um die Schnitttemperatur effektiv zu senken, den Werkzeugverschleiß zu verringern und die Bearbeitungsqualität und -effizienz zu verbessern.