Надежное фрезерование глубоких карманов и узких углов

Автор: | 21.12.2017

Обработка структурных деталей самолетов зачастую выполняется в сложных условиях: тонкие стенки и дно, глубокие карманы и узкие углы. Новые рекомендации для этой области применения помогут вам преодолеть эти сложности и повысить производительность.

Балка шасси

​​​В состав фюзеляжа входят несколько конструктивных элементов, выполненных из титана. Балка шасси — один из компонентов с тонкими секциями перекрытий.

Обработка структурных деталей самолетов зачастую выполняется в сложных условиях: тонкие стенки и дно, глубокие карманы и узкие углы. Мы поможем вам преодолеть эти трудности с помощью специализированных инструментов и методов обработки.

Распространенные трудности при обработке структурных деталей:

  • Низкая производительность
  • Вибрация
  • Отжатие инструмента и детали
  • Низкая стойкость инструмента
  • Пакетирование стружки
  • Длительный процесс

Стратегия стабильного высокопроизводительного фрезерование уступов

При сложном фрезеровании с большим врезанием выделяется много тепла и создаются чрезмерные силы резания, что становится серьезным испытанием для инструмента. Стратегия более стабильной обработки состоит в программировании большой глубины (ap) и небольшой ширины резания (ae) в сочетании с контролем максимальной толщины стружки для управления силами резания. Это позволяет увеличивать подачу и повышать скорость резания, а следовательно, и скорость съема металла.

Применяя стратегию фрезерования с большими подачами, вы получите стабильный процесс и более высокую скорость съема металла (Q).

Вот как показатель Q меняется в зависимости от ширины резания (ae), глубины резания (ap) и толщины стружки (hex) на графике.

Скорость съема металла
Скорость резания, vc
hex
 

Чем меньше
ширина фрезерования,
тем больше скорость съема металла
 Ширина фрезерования

Распределение сил резания зависит от нескольких факторов:

  • Число эффективных зубьев (z)
  • Радиальная глубина резания (ae)
  • Осевая глубина резания (ap)
  • Угол подъема винтовой канавки

 

Основные задачи:

  • Контроль сил резания
  • Отжатие перекрытия
  • Деформация детали
  • Вибрация
  • Качество обработанной поверхности
  • Приспособление для закрепления детали
  • Остаточные напряжения после обработки

Для преодоления сложностей, связанных с обработкой тонких перекрытий, компания Sandvik Coromant разработала специализированную стратегию обработки:

  • Спиральная траектория инструмента для максимального повышения стабильности детали с целью сокращения отжатия перекрытия
  • Оптимизированный остаточный припуск для чистового прохода с минимальными осевыми силами резания
  • Обработка углов методом послойного фрезерования
  • Оптимизированное соотношение ap/ae для минимизации сил резания и отжатия компонента

Специализированные сплавы для фрезерования титана

Пластины из сплавов S30T и S40T выпускаются для большого ассортимента фрез семейства CoroMill®, предназначенных для торцевого, профильного и плунжерного фрезерования, обработки уступов и пазов, а также для фрезерования с большими подачами. Вместе эти сплавы выводят надежность и стойкость пластин для фрезерования на качественно новый уровень.

Сплав S30T для высокой скорости и стойкости инструмента

Сплав S30T был разработан специально для высокопроизводительного фрезерования титана. Он сочетает в себе мелкозернистую твердосплавную основу и износостойкое PVD-покрытие. Это позволяет получить острую режущую кромку, которая обладает высокой сопротивляемостью выкрашиванию, обеспечивая длительный период стойкости при высоких скоростях резания.

Сплав S40T для тяжелых условий обработки

Сплав S40T, разработанный для тяжелых условий работы, сочетает в себе высокопрочную твердосплавную основы и тонкое покрытие CVD. Этот сплав способен работать в течение длительного периода времени в нестабильных условиях, в том числе и при вибрациях. Прогнозируемый постепенный износ режущей кромки обеспечивает стабильную обработку без внезапной поломки пластины.

Чистовая обработка открытых карманов

Превосходным выбором для чистовой обработки открытых карманов являются специализированные цельные твердосплавные концевые фрезы.

Эти концевые фрезы, разработанные для фрезерования титана, позволяют обрабатывать глубокие карманы с высокими скоростями съема металла без вибрации.

К другим преимуществам фрезы относятся высокая точность и стойкость инструмента при работе на высоких режимах резания.

Обработка угла методом послойного фрезерования

CoroMill Plura и метод послойной обработки — это идеальное сочетание при обработке углов на деталях из титана. Материал удаляется последовательно в несколько проходов, обеспечивая малую площадь контакта инструмента с заготовкой и низкие силы резания.

Черновое торцевое фрезерование

Программируйте плавный заход фрезы по дуге в начальный момент резания, вращение фрезы при этом должно осуществляться по часовой стрелке (противоположное вращение фрезы не решает проблему формирования толстой стружки). При таком движении фрезы толщина стружки на выходе зуба из контакта с заготовкой равна нулю. Это увеличивает период стойкости инструмента и позволяет работать с более высокими подачами. Применение фрез с круглыми пластинами дает возможность значительно повысить производительность фрезерования плоскостей и стойкость инструмента благодаря углу установки пластин и эффекту формирования тонкой стружки. Фрезы CoroMill 300, оптимизированные для обработки титана, оснащаются пластинами из сплавов S30T и S40T, имеют внутренний подвод СОЖ и исполнение с мелким шагом. Теперь доступны пластины размером до 20 мм.

 

 

Двухкоординатное профильное фрезерование

Для выполнения этой операции мы можем предложить комплексное технологическое решение для всех этапов обработки: от черновых до чистовых. Непревзойденным выбором для черновой обработки является фреза CoroMill 690 с пластинами из сплавов S30T и S40T. Уникальная пирамидальная форма базирующей поверхности гнезда под пластину гарантирует надежность закрепления и позволяет работать с высокой скоростью съема материала. Конструкция фрезы обеспечивает снижение сил резания, возникающих при использовании фрез с длинной режущей кромкой. Каждое отверстие для подвода СОЖ имеет внутреннюю резьбу, что позволяет применять сопла небольшого диаметра для подачи СОЖ под высоким давлением.

CoroMill® 690 с пластинами из нового сплава S30T

Деталь: пилон
Операция: черновая обработка уступа
Материал: Ti-6Al-4V, 350 HB, поковка, объемная закалка
Инструмент: конкурент / R690-10 Dc 80
СОЖ: подача СОЖ под высоким давлением
Конкурент S30T
​Скорость резания, vc (м/мин)
​73
​60
​Об/мин
​290
​238
​Подача стола Vf (мм/мин)
​232
​232
​z
​5
​5
​Подача на зуб, fz
​0,16
​0,19
​Макс. толщина стружки, hex мм
​0,12
​0,16
Глубина резания, AP мм
​45
​45
​Радиальная глубина резания, ae мм
​10
​10
Стойкость инструмента (мин)
​60
​84
​Стойкость инструмента (деталей)
​10
​14
​Результат: CoroMill 690 со сплавом S30T обрабатывает на 40% больше деталей, чем конкурент.

Для чистовой обработки мы рекомендуем длиннокромочную фрезу Dream cutter от Sandvik Coromant, обеспечивающую получение поверхностей с шероховатостью от 0,6 до 1,2 Ra. На поверхности, обработанной этой фрезой, вместо привычных ступенек после обработки обычными фрезами будут плавные волнообразные переходы.

Средняя плоскостность между выступом и впадиной составляет от 0,025 до 0,038 мм.

Подача СОЖ под высоким давлением

Надежная обработка с точно направленной подачей СОЖ

Рекомендации в данном случае однозначны — при большом объеме съема титана необходимо всегда применять СОЖ и, по возможности, под высоким давлением. Подача СОЖ под высоким давлением позволит вдвое увеличить стойкость инструмента по сравнению с применением обычного охлаждения. Попадание стружки в зону резания и ее повторное резание, способное привести к поломке инструмента, будет полностью предотвращено, также как и налипание стружки на инструмент.

 Рекомендации:

  • Обеспечьте подвод СОЖ через шпиндель и инструмент
  • Расход и давление СОЖ должны быть тщательно рассчитаны, исходя из числа и диаметра отверстий для подачи охлаждения и типа операции
  • Размер сопел должен быть небольшим для получения максимального давления
  • Рекомендуемое давление: 70 бар или выше
  • Рекомендуемый расход: 50 литров/минуту

 

Черновая обработка кармана — Решение 1

Для черновой выборки карманов рекомендуется использовать метод фрезерования с врезанием по спирали с малыми глубинами резания, но с величиной подачи на зуб до 1,0 мм. Идеальный выбор для данного метода — фреза CoroMill 210, которая обеспечивает высокую скорость съема материала. Данная фреза может применяться на любом оборудовании независимо от его конфигурации и компоновки.

Метод врезания по спирали (кругового врезания) позволяет снизить количество используемого инструмента (исключает необходимость применения сверл), а также обеспечивает универсальность — может применяться для обработки карманов различных размеров. Альтернативным инструментом при таком методе программирования могут являться фрезы с круглыми пластинами CoroMill 300 и CoroMill 200.

Черновая обработка кармана — Решение 2

Обработка карманов методом модифицированной спирали с использованием длиннокромочной фрезы CoroMill 390 с пластинами размером 11 мм из нового сплава S30T для титана ведется с высокой скоростью съема металла. Фрезерование карманов следует выполнять с малой площадью контакта инструмента и заготовки. Для этого необходимо получить предварительное отверстие как можно большего диаметра (сверлением или врезанием методом винтовой интерполяции) и обеспечить плавный вход фрезы по дуге. Программируйте траекторию движения с максимально возможным радиусом скругления в углу, чтобы избежать вибраций