Общие рекомендации по выбору режимов резания при обработке титановых сплавов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №40 (382) октябрь 2021 г.

Дата публикации: 29.09.2021

Статья просмотрена: 94 раза

Библиографическое описание:

Багаутдинов, Р. Р. Общие рекомендации по выбору режимов резания при обработке титановых сплавов / Р. Р. Багаутдинов, И. В. Макаров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 40 (382). — С. 15-17. — URL: https://moluch.ru/archive/382/84303/ (дата обращения: 21.01.2022).



В статье рассмотрено влияние механических свойств титана на работоспособность режущего инструмента, приведены общие рекомендации по выбору режимов резания титановых сплавов.

Ключевые слова: титановые сплавы, режимы резания, глубина резания, подача, скорость резания.

Титан — труднообрабатываемый материал, его свойства усложняют процесс резания даже в сравнении с обработкой таких сплавов, как чугун и нержавеющая сталь. Считается, что трудоемкость обработки титановых сплавов в 2–2,5 раза больше, чем обычных сталей. В табл. 1. представлено влияние механических свойств титана на работоспособность режущего инструмента.

Таблица 1

Механические свойства титана и их влияние на режущий инструмент

Механические свойства

Влияние на режущий инструмент

Сохраняет прочность при относительно высокой температуре

Высокие силы и температуры в зоне резания

Небольшая толщина стружки, узкая область контакта по передней поверхности

Концентрация сил резания, подача ниже среднего значения

Низкая теплопроводность

Требуется высокая красностойкость

Большая зависимость от скорости/подачи

Цикличность стружкообразования — переменные силы резания

Склонность к вибрациям

Химическая активность по отношению к инструментальному материалу

Лункообразование

Высокое содержание карбидов

Износ по задней поверхности

Перед обработкой титанового сплава следует произвести анализ и планирование процесса, включающий следующие этапы:

  1. Анализ условий;
  2. Выбор стратегии обработки;
  3. Выбор концепции инструмента;
  4. Выбор режущего инструмента, назначение режимов резания;
  5. Программирование в САМ-системе и моделирование процесса.

При обработке титана площадь контакта режущей части инструмента со стружкой меньше, чем при обработке стали. Вследствие чего из-за низкой теплопроводности титана инструмент сильно нагревается, особенно в зоне контакта со стружкой. При обработке стали в зоне резания температура достигает 300–350 ˚С, при резании титановых сплавов — 1100–1200 ˚С. С повышением скорости резания температура в контактной области возрастает, поэтому для обработки титана используют относительно невысокие скорости резания от 5 до 80 м/мин.

При обработке титановых сплавов происходит адгезионное изнашивание режущей части инструмента, это вызвано тем, что при таких высоких температурах происходит легирование стружки материалом инструмента. В результате чего сплав удаляется со стружкой, что приводит к повышенному износу режущей части и снижению периода стойкости инструмента [1].

В качестве материала режущей части рекомендуют использовать сплавы типа ВК3, ВК4, ВК8. Фирмой Sandvik Coromant разработаны оптимальные сплавы для обработки титана: H13A (без покрытия); GC1105 (PVD, с острыми кромками) для снижения сил резания и повышения скорости резания; CD10 (PCD) для обеспечения высокой стойкости инструмента и высокой скорости резания [2].

Точение титана следует делить на три этапа: предварительный; промежуточный и окончательный. Каждый этап характеризуется своими особенностями и спецификой применения инструмента (табл. 2).

Таблица 2

Общие рекомендации по выбору режимов резания титана

Этапы

Области применения

Рекомендации по выбору режимов резания

Требования к инструментальному материалу

Пред. обр.

Тяжелая черновая обработка

Удаление корки

t = 3–10 мм

S = 0,3–0,8 мм/об

V = 25 м/мин

Прочность

Стойкость к лункообразованию

Красностойкость

Пром. обраб.

Черновая / получистовая обработка

Обработка заготовки без корки

Профильная обработка

t = 0,5–4 мм

S = 0,2–0,5 мм/об

V = 40–80 м/мин

Красностойкость

Стойкость к лункообразованию

Окон. обраб.

Обеспечение требуемого качества поверхности

Получистовая / чистовая обработка

t = 0,25–0,5 мм

S = 0,1–0,4 мм/об

V = 80–120 м/мин

Красностойкость

Стойкость к лункообразованию

Рассмотрим режимы резания при черной обработке сплава марки ВТ1–0 резцом с пластиной из ВК8. Резец имеет следующую рекомендованную геометрию: передний угол  = 0, задний угол  = 12, главный угол в плане 1 = 45, вспомогательный угол в плане  = 14. Соответственно рекомендуемые режимы: скорость резания  = 25–35 м/мин, подача S = 0,5–0,8 мм/об, глубина резания t не менее 2 мм. Режимы резания при чистовом и получистовом точении титана марки ВТ1–0 приведены в табл. 3 [1].

Таблица 3

Режимы резания при чистовом и получистовом точении титана ВТ1–0

Подача резца мм/об

Скорость резания, м/мин, при глубине резания, мм

1

3

5

8

10

0,1

105

95

91

87

84

0,2

84

75

72

68

66

0,3

74

67

63

60

58

0,5

64

56

53

51

48

0,8

53

48

46

45

42

1,0

48

45

43

40

39

В основу подбора оптимальных режимов резания при обработке титановых сплавов лежит изучение закономерностей изменения интенсивности износа и средней контактной температуры. Трудоемкость обработки титановых сплавов будет зависеть от системы легирования и прочности сплава, возрастание группы сплава ведет к усложнению трудоемкости обработки. Чем выше трудоемкость, тем уже диапазон целесообразных режимов резания, и тем важнее становится определение оптимальных режимов обработки.

Литература:

  1. Илларионов, А. Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учебное пособие / А. Г. Илларионов, А. А. Попов. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014–137 с.
  2. Техническое руководство. Обработка титана [Электронный ресурс] / Sandvik Coroman, 2011–140 с.
Основные термины (генерируются автоматически): режущий инструмент, режим резания, глубина резания, механическое свойство титана, обработка титана, скорость резания, сплав, PCD, PVD, инструментальный материал.


Задать вопрос