チタンの機械加工の分野のサプライヤーとして、私はこの驚くべき金属で働くことに伴う課題と機会を直接目撃しました。チタンは、強度と重量の比率、優れた腐食抵抗、生体適合性で有名であり、航空宇宙、医療、自動車などの業界で最高の選択肢となっています。ただし、その機密性は重大なハードルになる可能性があります。このブログでは、チタンの加工性を改善するためのいくつかの効果的な戦略を共有します。
チタン加工の課題を理解する
ソリューションを掘り下げる前に、チタンが機械加工するのが難しい理由を理解することが重要です。チタンの熱伝導率は比較的低いため、機械加工プロセス中に最先端で発生する熱は散逸するのではなく蓄積する傾向があります。この高熱は、迅速なツールの摩耗を引き起こす可能性があり、ツールの寿命が低下し、表面仕上げが不十分になります。さらに、チタンは、高温での切削工具と高い化学反応性を備えており、その結果、エッジ（BUE）形成が蓄積される可能性があります。 Bueは、一貫性のない切断力、おしゃべり、そして最終的には機械加工された部分の品質の低下を引き起こす可能性があります。
適切な切削工具の選択
チタンの加工性を改善する上で最も重要な要因の1つは、適切な切削工具を選択することです。炭化物ツールは、硬度と耐摩耗性が高いため、一般的にチタンの機械加工に使用されます。ただし、すべての炭化物ツールが平等に作成されるわけではありません。窒化チタン（TIN）、炭酸チタン（TICN）、または酸化アルミニウム（al₂O₃）のコーティングなどのコーティングされた炭化物ツールは、ツールの性能を大幅に向上させることができます。これらのコーティングは、最先端の摩擦と熱の発生を減らす硬い耐摩耗性の層を提供し、それによってツールの寿命が延びています。
操作を回すために、チタンCNCターニングパーツシャープな切断エッジと適切な幾何学を備えたツールが必要です。ネガティブなレーキ角は、より強力な切断エッジとより良いチップ制御を提供するため、多くの場合好まれます。製粉作業のために、チタンCNCミリング部品ヘリックスの角度と複数のフルートを備えたエンドミルの恩恵を受けます。ヘリックスの角度が高いと、チップの避難に役立ちますが、複数のフルートが切断効率を高めます。
切断パラメーターの最適化
チタンの加工性を改善するもう1つの重要な側面は、切断パラメーターを最適化することです。カットの切断速度、飼料レート、およびカットの深さはすべて、機械加工プロセスで重要な役割を果たします。
切断速度は、最も重要なパラメーターの1つです。生産性を向上させるために切断速度を向上させることは魅力的かもしれませんが、これにより、チタンの機械加工の過度の熱生成と迅速なツール摩耗につながる可能性があります。通常、他の金属と比較して低い切削速度を使用することをお勧めします。チタン加工の速度を切断するための良い出発点は、粗い操作では1分あたり約30〜60の表面フィート（SFM）、仕上げ操作の場合は60〜120 SFMです。
飼料レートも慎重に制御する必要があります。低すぎる飼料速度により、ツールがワークピースに擦り付けられ、過度の熱が生成され、Bue層のリスクが高まる可能性があります。一方、高すぎる飼料速度は、高い切断力と表面仕上げが不十分になる可能性があります。チタンの機械加工の典型的な飼料速度は、粉砕の場合は歯1個あたり0.002〜0.010インチ（IPT）、回転で0.002〜0.015インチ（IPR）の範囲です。
カットの深さは、ツールの機能と目的の表面仕上げに基づいて選択する必要があります。粗い操作の場合、より大きな深さのカットを使用して素材を迅速に除去できますが、ツールの推奨制限を超えてはなりません。仕上げ操作の場合、滑らかな表面仕上げを実現するには、より小さなカットの深さが好まれます。
適切な冷却と潤滑の実装
冷却と潤滑は、チタンの加工性を改善するために不可欠です。前述のように、チタンは熱伝導率が低いため、機械加工中に発生した熱を消散するために効果的な冷却が必要です。洪水クーラントシステムは、一般的にチタンの機械加工で使用されています。潤滑剤添加剤が高い水溶性クーラントは、最先端の摩擦と熱を減らし、チップを洗い流すのに役立ちます。
場合によっては、最小数量潤滑（MQL）システムも効果的です。 MQLは、少量の潤滑剤を切断ゾーンに直接供給し、クーラント廃棄物を最小限に抑えながら摩擦と熱を減らします。液体窒素または二酸化炭素を使用する極低温冷却は、チタンの機械加工におけるもう1つの新興技術です。極低温冷却は、最先端を低温に保つことにより、ツールの摩耗を大幅に減らし、表面仕上げを改善できます。
チップコントロール
適切なチップ制御は、チタンの機械加工において重要です。長く連続チップは、チップジャミング、ツールの破損、表面仕上げの不十分な問題を引き起こす可能性があります。優れたチップ制御を実現するには、適切なチップブレーカーを備えたツールを使用することが重要です。チップブレーカーは、チップを、切断ゾーンから簡単に避難できる小さな管理可能なピースに分割するように設計されています。
チップブレーカーの使用に加えて、切断パラメーターもチップ制御に役割を果たします。切断速度、飼料速度、およびカットの深さの適切な組み合わせは、短く壊れたチップを生成するのに役立ちます。たとえば、フィードレートをわずかに上げると、チップをより効果的に破壊することがあります。
ワークの準備
ワークピースの準備は、チタンの加工性にも影響を与える可能性があります。加工中に振動とおしゃべりを防ぐために、ワークピースが適切に固定され、サポートされていることを確認することが不可欠です。振動は、一貫性のない切断力、ツールの摩耗、および表面仕上げの不十分なものを引き起こす可能性があります。
また、機械加工前の表面欠陥またはハードスポットについてワークピースを検査することも重要です。表面の欠陥により、ツールが切断力の突然の変化を経験し、ツールの破損につながる可能性があります。ハードスポットは、迅速なツール摩耗を引き起こす可能性があるため、特に問題があります。ハードスポットが検出された場合、それらをより低い切断速度で削除または機械加工することができます。
オペレーターのトレーニングと経験
最後に、オペレーターのスキルと経験を見落とすことはできません。よく訓練されたオペレーターは、ツールの選択、パラメーターの切断、クーラントの使用に関して正しい決定を下す可能性が高くなります。また、ツールの摩耗、チップ制御の問題、振動などの問題を早期に検出して対処することができ、コストのかかるダウンタイムやスクラップパーツを防ぐこともできます。
結論として、チタンの加工性を改善するには、適切な切削工具の選択、切断パラメーターの最適化、適切な冷却と潤滑の実装、優れたチップ制御の確保、ワークピースの正しく準備の準備、熟練したオペレーターを含む包括的なアプローチが必要です。これらの戦略に従うことにより、チタンの機械加工に関連する課題を克服し、高品質を生み出すことができますチタンCNCターニングパーツそしてチタンCNCミリング部品。
チタンの機械加工サービスに興味がある場合、またはチタンの機械加工性の向上について質問がある場合は、詳細な議論と調達交渉についてお気軽にお問い合わせください。
参照
- Kalpakjian、S。、＆Schmid、SR（2010）。製造工学と技術。ピアソン。
- Trent、Em、＆Wright、PK（2000）。金属切断。 Butterworth-Heinemann。
- ASMハンドブックボリューム16：機械加工。 ASM International。
