Bearbeitung von Titan:Finden Sie die richtigen Fräswerkzeuge für Superlegierungen

Trotz seiner Anforderungen an die maschinelle Bearbeitung ist die Einführung von Titan in allen Fertigungssegmenten schwer zu ignorieren. Erfahren Sie, wie Sie die Arbeit mit Titan meistern – und steigern Sie die Rentabilität Ihrer Werkstatt.

Titan und seine verschiedenen Legierungen werden immer beliebter. Luft- und Raumfahrthersteller verwenden Titan in Strahltriebwerken, Fahrwerken und überall dort, wo ein starkes und dennoch leichtes Material benötigt wird. Hersteller von Anlagen zur Stromerzeugung und chemischen Verarbeitung bewundern seine Korrosionsbeständigkeit. Dank seiner Biokompatibilität verwenden Hersteller von Medizinprodukten Titan in allen Bereichen, von Hüftgelenken bis hin zu chirurgischen Instrumenten. Wenn Sie ein begabter Golfer sind, haben Sie vielleicht einen Satz Schläger mit superstarken und leicht zu schwingenden Titanköpfen. Einfach ausgedrückt ist Titan das perfekte Metall für eine Vielzahl von Anwendungen.

Leider machen die gleichen Eigenschaften, die Titan zu einem perfekten Metall machen, es auch zu einem perfekten Bären zum Schneiden. Der Werkzeugverschleiß kann bei der Bearbeitung der meisten Titanlegierungen hoch sein, insbesondere bei solchen, die einen hohen Anteil an Chrom und Molybdän enthalten. Ohne eine scharfe Kante neigen Werkzeuge dazu, von der Oberfläche abzuprallen, was zu Reibung führt. Wenn Sie mitten im Schnitt anhalten, erfolgt die Kaltverfestigung fast sofort. Und sobald ein Werkzeug stumpf geworden ist, eskaliert die Hitzeentwicklung innerhalb der Schneidzone schnell, was die Situation weiter verkompliziert.

Titan kann gemeistert werden. Erfolg beginnt mit dem richtigen Werkzeug. Versuchen Sie nicht, Titan mit einem Universalfräser oder -bohrer zu bearbeiten. Hersteller von Schneidwerkzeugen haben große Anstrengungen unternommen, um titanspezifische Geometrien und Beschichtungen zu entwickeln. Sehen wir uns einige davon an.

  Wussten Sie, dass Titan beim Fräsen Feuer fangen kann? Lesen Sie „8 Fakten über das Fräsen von Titan, die Sie möglicherweise nicht kennen.“

Werkzeugtypen zum Schruppen, Fräsen und Bohren von Superlegierungen

Positive Spanwinkel-Wendeschneidplatten mit sicherer Arretierung und scharfe Wendeschneidplatten mit schonender Kantenvorbereitung sind die erste Wahl zum Schruppen. Suchen Sie nach Schaftfräsern mit variablen Steigungswinkeln, um die Oberschwingungen aufzubrechen, die zu Rattern führen. Eine zähe, mehrphasige Beschichtung wie AlTiN, TiCN oder TiAlN, die auf ein Hartmetall im Submikrometerbereich aufgetragen wird, ist oft die beste Wahl, ebenso wie eine exzentrische Nutrücknahme, um die stärkste Schneide zu erzielen.

Beim Bohren wird ein 135-Grad-Hartmetallwerkzeug mit geteilter Spitze bevorzugt, vorzugsweise mit einer der gerade beschriebenen Mehrphasenbeschichtungen. Verwenden Sie immer Kühlmittel durch das Werkzeug. Da die Vorschubgeschwindigkeit pro Zahn bei Titan niedriger ist als bei fehlerverzeihenderen Materialien, bieten Schaftfräser mit zusätzlichen Spannuten höhere Metallabtragsraten.

Mit Titan brauchen Sie erstklassige Werkstückhaltelösungen

Gute Hartmetall-Schneidwerkzeuge sind sehr wichtig, aber bei einem so kompliziert zu bearbeitenden Material wie Titan gibt es noch mehr zu bedenken, einschließlich Werkstückhalterung, Werkzeughalterung und Programmierung. Dieses Material kann die kleinste Schwäche in eine schlechte Standzeit umwandeln und sehr unvorhersehbare Prozesse erzeugen. Hier sind einige der anderen Felder, die Sie bei der Titanbearbeitung überprüfen müssen.

Titan ist griffig. Bei Verwendung einer standardmäßigen ER-Spannzange oder einer vergleichbaren Spannzange ist das Herausziehen des Werkzeugs und der anschließende Ausschuss des Werkstücks nahezu sicher. Der Werkzeughersteller Haimer hat Sandvik Coromant, Kennametal und andere für sein auszugssicheres Safe-Lock-System für runde Schneidwerkzeuge lizenziert. Es verwendet eine speziell geschliffene Nut, die in einen internen Sicherungsstift eingreift, um Schneidwerkzeuge sicher zu halten, egal was Sie schneiden.

Was ist Ihre Meinung? Sprechen Sie mit Gleichgesinnten im Community-Forum .

Ein übermäßiger Werkzeugschlag ist bei jedem Material problematisch, wird es aber zunehmend bei Titan und anderen Superlegierungen. Für Schruppoperationen funktioniert ein Safe-Lock oder ein konkurrierendes System gut, aber das Vorschlichten und Schlichten erfordert einen Schrumpfhalter oder ein hydraulisches Fräsfutter. Halten Sie die Werkzeuge so kurz wie möglich – und stellen Sie sicher, dass Ihre Spindel, Werkzeughalter und Halteknöpfe ordnungsgemäß gewartet werden.

Titan ist ein schlechter Wärmeleiter, also:

• Fluten Sie das Material mit reichlich Schneidflüssigkeit.
• Verwenden Sie ähnliche Programmiertechniken wie bei der Hochvorschubbearbeitung.
• Verwenden Sie einen konstanten Fräsereingriff, Spanverdünnungsstrategien und trochoidale Fräserpfade, die in das Werkstück ein- und ausfahren (um Stöße auf den Fräser und die Werkzeugmaschine zu minimieren).
• Vergraben Sie das Werkzeug nicht in einer Ecke.

Achten Sie darauf, die richtige Menge und Art der Schneidflüssigkeit zu verwenden. Ein wasserlösliches Öl oder eine halbsynthetische Flüssigkeit bietet die beste Mischung aus Schmierfähigkeit und Wärmeableitung. Finden Sie einen mit Hochdruckzusätzen, um die Standzeit zu verlängern. Halten Sie sie sauber, frei von Fremdölen und pH-ausgeglichen und verwenden Sie die empfohlene Konzentration. Wenn Sie über Hochdruckkühlmittel verfügen, verwenden Sie diese auf jeden Fall.

Wenn Sie sich fragen, warum Ihre Maschine nicht so produktiv ist, wie Sie es benötigen, ist es möglicherweise an der Zeit, Ihre Werkzeughalter zu bewerten. Und wenn Sie günstige Werkzeughalter und Schraubstöcke verwenden, ist es wahrscheinlich Zeit für ein Upgrade. Wenn der Ladenbesitzer darüber nachdenkt, eine neue Werkzeugmaschine zu kaufen, ist es möglicherweise an der Zeit, in ein High-End-Bearbeitungszentrum zu investieren, das speziell für anspruchsvolle Arbeiten entwickelt wurde.

Vielleicht haben Sie versucht, Titan zu bearbeiten, und sich entschieden, bei einfacheren Metallen wie Stahl und Aluminium zu bleiben. Das hervorragende Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, die hohe Hitze- und Korrosionsbeständigkeit und die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Titan bedeuten, dass es auf lange Sicht hier ist. Wenn Ihr Geschäft wettbewerbsfähig bleiben möchte, ist es an der Zeit, diese wichtige Legierung zu beherrschen.​

Schneidet Ihr Geschäft erfolgreich Titan? Wie schwer war es für Sie? Teilen Sie Ihre Erfahrungen.