Als Zulieferer in der Titanbearbeitungsindustrie stand ich bei der Verwendung von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser für die Titanbearbeitung vor vielen Herausforderungen. In diesem Blog teile ich einige der größten Hürden, denen wir begegnen, und wie wir mit ihnen umgehen.
1. Hohe Schnittkräfte
Titan ist ein zähes und starkes Material. Wenn wir zur Bearbeitung Werkzeuge mit kleinem Durchmesser verwenden, können die Schnittkräfte extrem hoch sein. Werkzeuge mit kleinem Durchmesser haben eine kleinere Schneidkante, was bedeutet, dass der Druck pro Flächeneinheit im Vergleich zu größeren Werkzeugen viel höher ist. Dieser hohe Druck kann dazu führen, dass sich das Werkzeug während des Bearbeitungsprozesses durchbiegt oder sogar bricht.
Zum Beispiel, wenn wir versuchen, feine Funktionen zu erstellenCNC-Drehteile aus TitanDie Drehwerkzeuge mit kleinem Durchmesser müssen hohen Belastungen standhalten. Die hohen Schnittkräfte können auch zu einer schlechten Oberflächengüte der Titanteile führen. Das Werkzeug könnte klappern und ungleichmäßige Spuren auf der Oberfläche hinterlassen. Um dieses Problem anzugehen, müssen wir häufig die Schnittparameter wie Vorschub und Schnittgeschwindigkeit reduzieren. Dies geht jedoch mit längeren Bearbeitungszeiten einher, was bei engen Produktionsplänen ein Problem sein kann.
2. Wärmeerzeugung
Eine weitere große Herausforderung ist die Hitze, die bei der Bearbeitung von Titan mit Werkzeugen mit kleinem Durchmesser entsteht. Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was bedeutet, dass die in der Schneidzone erzeugte Wärme nicht leicht abgeleitet werden kann. Werkzeuge mit kleinem Durchmesser haben eine geringere Masse und können daher die Wärme nicht so effektiv absorbieren oder vom Schneidbereich wegleiten wie größere Werkzeuge.
Die hohe Hitze kann mehrere Probleme verursachen. Erstens kann es zu einem schnellen Werkzeugverschleiß kommen. Die Hitze erweicht das Werkzeugmaterial und macht es anfälliger für Abrieb und Anhaftung durch die Titanspäne. Dadurch verkürzt sich die Werkzeugstandzeit erheblich. Zweitens kann die hohe Temperatur zu einer thermischen Verformung des Titanteils führen. Dies ist besonders wichtig, wenn wir Präzisionskomponenten bearbeiten, zCNC-Frästeile aus Titan. Schon eine geringe Wärmeausdehnung kann zu Maßungenauigkeiten führen.
Zur Wärmebewältigung nutzen wir Hochdruck-Kühlmittelsysteme. Das Kühlmittel trägt dazu bei, die Temperatur in der Schneidzone zu senken, schmiert die Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück und spült die Späne weg. Allerdings birgt der Einsatz von Kühlmittel auch seine eigenen Herausforderungen. Wir müssen eine ordnungsgemäße Entsorgung des Kühlmittels sicherstellen, um den Umweltvorschriften zu entsprechen. Außerdem fallen Kosten für die Anschaffung und Wartung des Kühlmittelsystems an.
3. Spanbildung und -abfuhr
Auch bei der Bearbeitung von Titan mit Werkzeugen mit kleinem Durchmesser sind Spanbildung und Spanabfuhr schwierig. Titanspäne sind in der Regel lang und fadenförmig und können sich leicht um Werkzeuge mit kleinem Durchmesser verfangen. Dies kann zum Bruch des Werkzeugs oder zur Beschädigung der Werkstückoberfläche führen. Die kleinen Spannuten von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser verstopfen sich häufiger durch Späne als bei größeren Werkzeugen.
Wenn die Späne nicht ordnungsgemäß abgeführt werden, können sie auch als zusätzliche Wärmequelle dienen. Die Reibung zwischen den Spänen und dem Werkzeug oder Werkstück erzeugt mehr Wärme, was die bereits erwähnten hitzebedingten Probleme verschärft. Um die Spanabfuhr zu verbessern, entwickeln wir spezielle Werkzeuggeometrien mit größeren Spannuten und optimierten Spanbrechern. Außerdem passen wir die Schnittparameter an, um die Bildung kurzer, handlicher Späne zu fördern.
4. Auswahl des Werkzeugmaterials
Bei der Bearbeitung von Titan mit Werkzeugen mit kleinem Durchmesser ist die Wahl des richtigen Werkzeugmaterials von entscheidender Bedeutung. Nicht alle Werkzeugmaterialien können den hohen Schnittkräften, der Hitze und der chemischen Reaktivität von Titan standhalten. Hartmetallwerkzeuge werden häufig verwendet, sie sind jedoch immer noch mit Herausforderungen in Bezug auf Werkzeugverschleiß und -bruch konfrontiert.
Beschichtete Hartmetallwerkzeuge weisen eine bessere Leistung auf, da die Beschichtung eine Barriere zwischen dem Werkzeug und dem Titan bilden und so Reibung und Verschleiß reduzieren kann. Allerdings kann sich die Beschichtung auch unter hohen Belastungsbedingungen ablösen, insbesondere bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser, bei denen die Beschichtungsdicke im Vergleich zum Werkzeugdurchmesser relativ dünn ist. Keramikwerkzeuge sind eine weitere Option, aber sie sind spröde und anfälliger für Brüche, was bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser, die ohnehin hoher Belastung ausgesetzt sind, ein großes Problem darstellt.
Wir erforschen und testen ständig neue Werkzeugmaterialien und Beschichtungen, um die beste Kombination für unsere Titanbearbeitungsprozesse zu finden. Es ist ein fortlaufender Prozess von Versuch und Irrtum, um Kosten, Leistung und Werkzeuglebensdauer in Einklang zu bringen.
5. Präzision und Maßhaltigkeit
Bei der Verwendung von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser für die Titanbearbeitung ist es äußerst schwierig, Präzision und Maßhaltigkeit aufrechtzuerhalten. Durch die hohen Schnittkräfte und die Hitze kann es zu einer Durchbiegung des Werkzeugs und einer Verformung des Werkstücks kommen, was zu Abweichungen vom Sollmaß führt. Werkzeuge mit kleinem Durchmesser reagieren außerdem empfindlicher auf Schwankungen der Schnittbedingungen.
Beispielsweise kann eine kleine Änderung der Schnittgeschwindigkeit oder des Vorschubs erhebliche Auswirkungen auf den Werkzeugverschleiß und die Oberflächenbeschaffenheit des Teils haben. Um Präzision zu gewährleisten, verwenden wir fortschrittliche Messausrüstung, um die Teile während und nach dem Bearbeitungsprozess zu messen. Darüber hinaus implementieren wir In-Prozess-Überwachungssysteme, die etwaige Änderungen der Schnittkräfte oder Vibrationen erkennen und die Bearbeitungsparameter entsprechend anpassen können.
6. Kosten – Wirksamkeit
All diese Herausforderungen führen letztendlich zu höheren Kosten. Die kürzere Werkzeuglebensdauer bedeutet, dass wir die Werkzeuge häufiger austauschen müssen, was die Werkzeugkosten erhöht. Die längeren Bearbeitungszeiten aufgrund reduzierter Schnittparameter erhöhen die Arbeits- und Maschinenstundenkosten. Auch die Kühlmittelsysteme, fortschrittlichen Werkzeugmaterialien und Messgeräte haben ihren Preis.
Als Lieferant müssen wir ein Gleichgewicht zwischen der Bereitstellung hochwertiger Titanteile und der Aufrechterhaltung wettbewerbsfähiger Kosten finden. Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um ihre Anforderungen zu verstehen und die kostengünstigsten Lösungen zu finden. Manchmal müssen dabei Kompromisse bei der Oberflächenbeschaffenheit oder Präzision eingegangen werden, wenn die Anwendung des Kunden dies zulässt.
Abschluss
Die Bearbeitung von Titan mit Werkzeugen mit kleinem Durchmesser ist kein Kinderspiel. Die Herausforderungen hoher Schnittkräfte, Wärmeentwicklung, Spanbildung, Werkzeugmaterialauswahl, Präzision und Kosteneffizienz erfordern von uns eine ständige Innovation und Anpassungsfähigkeit. Aber trotz dieser Schwierigkeiten sind wir bestrebt, unseren Kunden erstklassige Qualität zu bietenCNC-Drehteile aus TitanUndCNC-Frästeile aus Titan.
Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigen Titanbearbeitungsdienstleistungen sind, würden wir uns gerne mit Ihnen unterhalten. Egal, ob Sie ein bestimmtes Projekt im Sinn haben oder einfach nur mehr über unsere Fähigkeiten erfahren möchten, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Ihnen zu helfen, die besten Lösungen für Ihre Titanbearbeitungsanforderungen zu finden.
Referenzen
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS (2006). Theorie und Praxis der Metallzerspanung. CRC-Presse.
- Dornfeld, DA, Minis, I. & Takeuchi, Y. (2007). Handbuch der Bearbeitung mit Schleifscheiben. CRC-Presse.
- Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2013). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson.
