Токарно-фрезерная работа по титану: что нужно знать

Металл, который за рубежом стал подлинным символом России (ходит даже шутка, что русские настолько богаты, что даже саперные лопатки делают из титана – сущая правда, кстати) при всей своей легкости и пластичности чрезвычайно требователен к качеству обрабатывающего оборудования.

Примечательно, что фрезерные работы по металлу, когда имеют дело с титаном, сталкиваются с проблемами, обусловленными как раз теми его качествами, которые делают его столь востребованным в любой отрасли промышленности и в быту.

Свойства титана

Это металл:

• достаточно вязкий и податливый;
• гораздо более легкий и менее, соответственно, плотный, чем сталь;
• имеет низкий коэффициент теплопроводности;
• может похвастаться почти абсолютной коррозионной стойкостью;
• имеет низкий коэффициент упругости.

Как следствие вязкости и низкой теплопроводности он, не в пример другим металлам, способен изрядно нагревать резец – что приводит к быстрому выходу из строя даже весьма прочных и качественных токарно-фрезерных инструментов.

Значительные вибрации, возникающие при обработке титана, заставляют использовать для работы с титановыми заготовками мощные станки, с рамой, надежно закрепленной на станине.

Условия для работы с титановыми деталями

Что же требуется от станка и его оснащения, чтобы он мог обрабатывать титан с той же легкостью, как нержавеющую сталь или другие мягкие металлы?

Механообработка титана требует:

• использования мощных станков, с точным небольшим шагом регулировки скорости вращения заготовки;
• небольшой вылет при подаче инструмента и заготовки;
• надежность и идеально пригнанные движущиеся детали.

Кроме того, как режущий инструмент, так и узлы, которые его удерживают, должны иметь высокую термическую стойкость, поскольку титан, сам не нагреваясь, буквально заставляет нагреваться металл резца и окружающие место реза детали.

Вибрации, возникающие при механообработке титана, требуют особого внимания. Обусловлены они:

• небольшими габаритами деталей, которые подвергаются обработке;
• необходимостью использовать длинный режущий инструмент;
• вязкостью металла, что, особенно при сильном нагреве и больших оборотах, может привести к быстрому выходу из строя стандартного конуса шпинделя, в котором крепится обрабатываемая заготовка.

Решение задачи по компенсации или устранению вибрации, впрочем, есть:

• уменьшение расстояния между деталью и шпинделем;
• точная подгонка движущихся узлов станка;
• жесткое закрепление как рамы агрегата, так и неподвижных узлов.

Таким образом, токарно-фрезерные работы с титаном требуют:

• точной настройки буквально всех узлов станка;
• подбора жаропрочного режущего инструмента, имеющего, к тому же, небольшие габариты;
• максимально допустимое уменьшение расстояния между местами крепления резца и детали.

В большинстве случаев этого достаточно, чтобы обеспечить длительную работу станка без увеличения допусков габаритов обрабатываемой заготовки.

К дополнительным способам обеспечения стабильности работы станка с титановыми деталями можно отнести также и уменьшение количества оборотов и точную регулировку положения резца, с максимально фиксированным его креплением. Последнее особенно важно, поскольку именно вибрация (биение) резца в зажимах, резонируя с вибрацией обрабатываемой детали, гарантированно выводит из строя как сам режущий инструмент, так и узел его крепления в станке.

И, наконец, важной задачей остается минимизация количества тепла, выделяемого в месте контакта резца и обрабатываемой им поверхности. Для снижения температуры в месте реза используются рабочие инструменты со специальными покрытиями. Кроме того, снижение оборотов также способствует более медленному нарастанию температуры.

Таким образом, при соблюдении ряда условий титан вполне может быть обработан с достаточно высокой степенью точности. Соблюдение технологии реза тугоплавкого вязкого металл, каким и является титан, помогает и сократить процент брака при обработке, и продлить срок службы резцов, и обеспечить стабильное соблюдение типоразмеров титановой детали на выходе.

P.S. Опубликовано на правах рекламы.