Informacje prasowe

Holistyczne zrozumienie procesu w celu uzyskania optymalnych wyników obróbki

Ekonomiczna obróbka tytanu

Obróbka tytanu zasadniczo różni się od obróbki żeliwa lub stali. Aby uzyskać wyniki ekonomiczne, należy optymalnie zaprojektować technologię narzędzi i proces. Dzięki całościowemu zrozumieniu ogólnych powiązań w obróbce tytanu, MAPAL jest w stanie zidentyfikować optymalne połączenie precyzji i opłacalności.

Odprowadzanie ciepła podczas frezowania – porównanie stali i tytanu. ©MAPAL

Właściwości materiałowe tytanu są cenione w wielu dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i technologia medyczna. Jednakże materiał ten jest niezwykle trudny w obróbce. Dzieje się tak ze względu na wyjątkowo niską przewodność cieplną. Dla porównania, przy obróbce stali dziesięć procent temperatury pozostaje w obrabianym przedmiocie, 15 procent powoduje naprężenia narzędzia skrawającego, a zdecydowanie największa część, bo 75 procent ciepła, jest przekazywana do wiórów i usuwana wraz z nimi. Tytan jest zupełnie inny. W tym przypadku wióry pochłaniają tylko 25 procent ciepła. Lwia część, wynosząca 60 procent, trafia do narzędzia i powoduje duże obciążenie termiczne krawędzi skrawającej lub materiału skrawającego. Prowadzi to do znacznie krótszej żywotności narzędzia. W ten sposób w centrum uwagi znajdują się koszty materiałów skrawających.

Wpływ prędkości skrawania na zużycie

Zbyt mała prędkość cięcia może prowadzić do adhezji, czyli sklejania się materiału. Jeżeli prędkość skrawania jest zbyt duża, ryzyko ścierania i zużycia trybochemicznego gwałtownie wzrasta, a materiał skrawający ulega spaleniu. Jednym ze sposobów sprawdzenia stanu krawędzi skrawającej jest sprawdzenie szerokości znaku zużycia. W zakresie stacjonarnym rośnie powoli i stale. Jeżeli ten zakres zostanie przekroczony i obróbka wejdzie w zakres nieustalony, następuje szybkie i nieobliczalne uszkodzenie krawędzi skrawającej narzędzia. Dzieje się tak, gdy wybrana prędkość skrawania lub posuw jest zbyt duża. Różnica w trwałości narzędzia pomiędzy zakresem stacjonarnym i przejściowym wynosi aż do 100 procent.

Dla strefy serwisu terenowego MAPAL bardzo ważne jest wspomaganie przebiegu procesów, sprawdzanie szerokości śladu zużycia i pokazywanie klientowi, kiedy osiągnięty zostanie koniec zakresu stacjonarnego, aby zapewnić niezawodny i optymalny czas pracy maszyny. Z reguły MAPAL zaleca wymianę narzędzia, gdy zużycie wynosi około 0,2 mm. Można wówczas nadal szlifować frez węglikowy, ale nie przy większym zużyciu.

Specjaliści ds. obróbki w firmie MAPAL zapewniają wsparcie w zakresie innowacyjnej technologii narzędzi i optymalnego projektowania procesów. ©MAPAL

Firma MAPAL włączyła wiedzę procesową dotyczącą obróbki tytanu do rozwoju swojej technologii narzędzi. Koncentrujemy się na kryteriach zużycia i ich wpływie, nawet wykraczającym poza najbardziej odpowiedni materiał skrawający. Aby zapewnić optymalną odporność cieplną, MAPAL stosuje innowacyjne materiały skrawające, czyli wyselekcjonowane gatunki węglików i dopasowane powłoki, które wytwarzają możliwie najmniejsze tarcie. Mikro- i makrogeometria z wyjątkowo pozytywną geometrią narzędzi, polerowanymi powierzchniami natarcia i rozwiązaniami zapewniającymi wydajne chłodzenie torują drogę ekonomicznej obróbce. Jednak staranne wyważenie parametrów skrawania ma zasadnicze znaczenie dla kosztów obróbki tytanu.

Szybciej nie oznacza niższych kosztów na część

Podczas obróbki stali i żeliwa wyższe prędkości skrawania często oznaczają wyższą produktywność i niższe koszty całkowite, na które składają się koszty maszyn i koszty materiałów skrawających. Koszty maszyny są tym niższe, im szybciej i wydajniej pracuje maszyna. Chociaż w tym przypadku koszty materiału skrawanego rosną, to jednak przy stosunkowo dużej prędkości skrawania osiąga się optymalizację kosztów całkowitych. I odwrotnie, w przypadku tytanu wyższe prędkości skrawania nie są wskazane. Tobias Gräupel, ekspert techniczny w zakresie narzędzi skrawających w firmie MAPAL, udowadnia to poprzez obliczenie efektywności ekonomicznej, które optymalizuje parametry skrawania podczas obróbki tytanu z punktu widzenia kosztów. Rozważana jest operacja frezowania za pomocą NeoMill-Titan-2-Corner z czterema krawędziami skrawającymi, który obrabia TiAl6V4 z głębokością skrawania 4 mm i szerokością skrawania 24 mm. Badanie różnych kombinacji posuwów i prędkości skrawania prowadzi do jasnych zaleceń dotyczących wartości obróbki tytanu.

Fazy zużycia narzędzia. ©MAPAL

Dla porównania, podczas obróbki części stalowej podwojenie prędkości skrawania z 200 m/min do 400 m/min skutkowało całkowitą oszczędnością kosztów wynoszącą 24 procent na część. Zwiększenie prędkości skrawania z 32 m/min do 50 m/min podczas obróbki przedmiotu tytanowego powoduje wzrost kosztów o 259 procent. „Wzrost prędkości skrawania wyraźnie odbija się na całkowitych kosztach. Wystrzeliwują w górę” – komentuje Gräupel. Optymalny koszt osiąga się przy obróbce skrawaniem z dużymi posuwami i niskimi prędkościami skrawania. Z drugiej strony, gdyby oprócz wysokich posuwów maksymalizować prędkości skrawania, koszty byłyby ponad czterokrotnie wyższe.

„Te obliczenia efektywności ekonomicznej są niezbędne zwłaszcza w przypadku większych partii”, podkreśla Gräupel. W końcu przy produkcji dużych ilości koszty ogólne odgrywają główną rolę przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych. Nieefektywne parametry skrawania powodują gwałtowny wzrost całkowitych kosztów tytanu; tylko połączenie innowacyjnej technologii narzędzi i optymalnego projektu procesu prowadzi do doskonałego wyniku. Konsultanci techniczni w MAPAL wykorzystują tę wiedzę, aby pomóc kierownikom produkcji w osiągnięciu optymalnych wyników niezależnie od obróbki i wielkości partii produkcyjnych.

Źródło: MAPAL Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG