Titanbearbeitung meistern: Die besten Fräswerkzeuge für Superlegierungen auswählen

Trotz seiner Anforderungen an die Zerspanung ist Titans Einsatz über Fertigungssegmente hinweg nicht zu ignorieren. Lernen Sie, wie Sie die Arbeit mit Titan meistern – und die Rentabilität Ihrer Werkstatt steigern.

Titan und seine verschiedenen Legierungen gewinnen weiter an Beliebtheit. Luftfahrthersteller verwenden Titan in Strahltriebwerken, Fahrwerken und überall dort, wo ein starkes, aber leichtes Material benötigt wird. Hersteller von Energieerzeugungs- und chemischen Verarbeitungsanlagen schätzen seine Korrosionsbeständigkeit. Dank seiner Biokompatibilität nutzen Medizintechnikhersteller Titan in allem von Hüftgelenken bis zu chirurgischen Instrumenten. Wenn Sie ein begnadeter Golfer sind, haben Sie vielleicht einen Schlägersatz mit super starken und leicht zu schwungenden Titanköpfen. Einfach gesagt: Titan ist das perfekte Metall für eine Vielzahl von Anwendungen.

Leider machen die gleichen Attribute, die Titan zu einem perfekten Metall machen, es auch zu einem perfekten Bären beim Schneiden. Werkzeugverschleiß kann hoch sein beim Zerspanen der meisten Titanlegierungen, besonders jener mit hohen Chrom- und Molybdängehalten. Ohne scharfe Kante neigen Werkzeuge dazu, von seiner Oberfläche „abzuprallen“, was Reibung verursacht. Wenn Sie mitten im Schnitt stoppen, ist Kaltverfestigung fast sofort da. Und sobald ein Werkzeug angefangen hat, stumpf zu werden, eskaliert der Hitzestau in der Schneidzone schnell, was die Situation weiter verkompliziert.

Titan kann beherrscht werden. Der Erfolg beginnt mit dem richtigen Werkzeug. Versuchen Sie nicht, Titan mit einem Universalfräser oder Bohrer zu bearbeiten. Schneidwerkzeughersteller haben große Anstrengungen unternommen, um titanspezifische Geometrien und Beschichtungen zu entwickeln. Lassen Sie uns einige davon erkunden.

Wussten Sie, dass Titan beim Fräsen Feuer fangen kann? Lesen Sie „8 Facts You May Not Know About Milling Titanium“.

Werkzeugtypen, die Superlegierungen schruppen, fräsen und bohren

Positiv-gekröpfte wendeschneidplattenbestückte Fräser, die eine sichere Verriegelungsmethode und scharfe Wendeschneidplatten mit sanfter Schneidenvorbereitung einsetzen, sind die erste Wahl fürs Schruppen. Suchen Sie nach Schaftfräsern mit variablen Drallwinkeln, um die Harmonischen zu brechen, die zu Rattern führen. Eine zähe, mehrphasige Beschichtung wie AlTiN, TiCN oder TiAlN auf einem Submikron-Hartmetall ist oft die beste Wahl, ebenso wie eine exzentrische Spannutentlastung, um die stärkstmögliche Schneide zu bieten.

Beim Bohren wird ein Spitzenwinkel von 135 Grad mit VHM-Bohrer bevorzugt, vorzugsweise mit einer der gerade beschriebenen Mehrphasenbeschichtungen. Immer Kühlmittel durch das Werkzeug verwenden. Da der Vorschub pro Zahn bei Titan niedriger ist als bei nachgiebigeren Materialien, liefern Schaftfräser mit zusätzlichen Schneiden höhere Spanabtragsraten.

Bei Titan brauchen Sie erstklassige Spanntechnik

Gute VHM-Schneidwerkzeuge sind sehr wichtig, aber es gibt mehr zu bedenken bei einem so kompliziert zu bearbeitenden Material wie Titan, einschließlich Spannung, Werkzeugspannung und Programmierung. Dieses Material kann die geringste Schwäche in schlechte Werkzeugstandzeit und sehr unvorhersehbare Prozesse verwandeln. Hier sind einige der anderen Kästchen, die Sie bei der Titanbearbeitung abhaken müssen.

Titan ist „grabbig“. Bei Verwendung eines Standard-ER-Spannzange oder vergleichbaren Collets ist Werkzeugauszug und nachfolgender Werkstückausschuss fast garantiert. Werkzeughersteller Haimer hat sein Anti-Pullout-Safe-Lock-System an Sandvik Coromant, Kennametal und andere lizenziert, die für runde Schneidwerkzeuge gedacht sind. Es nutzt eine speziell geschliffene Nut, die mit einem internen Verriegelungsstift eingreift, um Schneidwerkzeuge sicher zu halten, egal was Sie schneiden.

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Übermäßiger Werkzeugrundlauf ist bei jedem Material problematisch, wird aber mit Titan und anderen Superlegierungen zunehmend so. Für Schruppoperationen funktioniert ein Safe-Lock oder konkurrierendes System gut, aber Halbschlichten und Schlichten verlangen einen Schrumpfspannfutter oder hydraulisches Frässpannfutter. Werkzeuge so kurz wie möglich halten – und sicherstellen, dass Ihre Spindel, Werkzeughalter und Zugbolzen ordnungsgemäß gewartet sind.

Titan ist ein schlechter Wärmeleiter, daher:

• Fluten Sie das Material mit reichlich Schneidflüssigkeit.
• Nutzen Sie Programmiertechniken ähnlich denen beim Hochvorschubfräsen.
• Verwenden Sie konstanten Schneidkanten-Eingriff, Spanverdünnungsstrategien und trochoidale Fräspfade, die in das Werkstück ein- und ausrampen (um Schock für Fräser und Werkzeugmaschine zu minimieren).
• Vermeiden Sie, das Werkzeug in eine Ecke zu „begraben“.

Achten Sie darauf, die richtige Menge und Art von Schneidflüssigkeit zu verwenden. Ein wasserlösliches Öl oder halbsynthetisches Fluid bietet die beste Mischung aus Schmierung und Wärmeabfuhr. Finden Sie eines mit Hochdruckadditiven zur Verbesserung der Werkzeugstandzeit. Halten Sie sie sauber, frei von Fremdölen und pH-balanciert, und nutzen Sie die empfohlene Konzentration. Wenn Sie Hochdruckkühlmittelfähigkeiten haben, nutzen Sie diese auf jeden Fall.

Wenn Sie sich fragen, warum Ihre Maschine nicht so produktiv ist, wie Sie es brauchen, ist es vielleicht an der Zeit, Ihre Werkzeughalter zu evaluieren. Und wenn Sie Billig-Werkzeughalter und Schraubstöcke verwenden, ist es wahrscheinlich Zeit für ein Upgrade. Ebenso, wenn der Betriebsinhaber über den Kauf einer neuen Werkzeugmaschine nachdenkt, könnte es Zeit sein, in ein High-End-Bearbeitungszentrum zu investieren, das speziell für anspruchsvolle Arbeit ausgelegt ist.

Vielleicht haben Sie versucht, Titan zu bearbeiten, und beschlossen, bei leichteren Metallen wie Stahl und Aluminium zu bleiben. Titans hervorragendes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hohe Hitze- und Korrosionsbeständigkeit und exzellente mechanische Eigenschaften bedeuten, dass es für die lange Strecke hier ist. Wenn Ihre Werkstatt wettbewerbsfähig bleiben will, ist es an der Zeit, diese wichtige Legierung zu meistern.

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