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Titanlegierung – ein technisches Metall, das als „Weltraummetall“ bezeichnet wird – ist heute aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Biokompatibilität ein Material der Wahl in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und der High-End-Produktion. Doch bevor es mit CNC gefräst wurde, fürchteten Ingenieure seine Komplexität
Es bietet die beste Leistung und den Kompromiss im Preis: Rattern, Werkzeugabsplitterungen, Probleme beim Wärmemanagement. All diese Probleme verschlingen nicht nur Ihr Werkzeugbudget, sondern bringen auch Ihre Produktionseffizienz gnadenlos in die Knie. Aber die Wahrheit ist, dass Titan nicht unkontrollierbar ist. Es geht darum, sein Verhalten zu verstehen und präzise Prozessparameter anzuwenden.
Dieses Buch führt Sie durch die überwundenen Schwierigkeiten beim CNC-Fräsen von Titan, von der Parameteroptimierung über die Geräteauswahl bis hin zur Kostenkontrolle, um eine wirtschaftlichere und effektivere Bearbeitung zu ermöglichen.
Zusammenfassung der wichtigsten Antworten
| Optimierungsparameter | Kernziele | Wichtige Taktiken und Anpassungsrichtungen |
| Schnittgeschwindigkeit | Das Gleichgewicht zwischen Wärmeerzeugung und Wärmeableitung finden. | Beginnen Sie konservativ: Verwenden Sie den vom Werkzeughersteller empfohlenen unteren bis mittleren Bereich, priorisieren Sie die Werkzeuglebensdauer und erhöhen Sie die Geschwindigkeit schrittweise. |
| Vorschub pro Zahn | Stellen Sie „Schneiden“ und nicht „Reibung“ sicher. | Achten Sie auf einen geeigneten Vorschub: Vermeiden Sie Reibungserwärmung und Kaltverfestigung durch zu kleinen Vorschub, verwenden Sie Fräseinsätze und Verfahren mit hohem Vorschub. |
| Axiale Schnitttiefe | Kontrollieren Sie Schnittkräfte und Rattern. | Verbunden mit radialer Schnitttiefe: Verwenden Sie eine kleine Schnitttiefe, eine große Schnittbreite oder eine große Schnitttiefe, eine kleine Schnittbreite, um vollständige Schnitte zu vermeiden. |
| Radiale Schnitttiefe | Regulieren Sie den Eingriff des Werkzeugs und die Wärmeübertragung. | Werkzeugausnutzung maximieren: Beim Seitenfräsen kann die radiale Schnitttiefe 30–50 % des Werkzeugdurchmessers betragen, um einen größeren Schneidenradius zur Unterstützung der Wärmeübertragung zu nutzen. |
| Kühlung und Schmierung | Angemessen, genau und mit hohem Druck. | Dies ist keine gewöhnliche Kühlung: Um die Schnittstelle zwischen Werkzeug und Span präzise mit Schneidflüssigkeit zu versorgen, um diese zu schmieren, zu kühlen und die Späne zu entfernen, muss ein Hochdruck-Innenkühlmittel verwendet werden. |
Was steht im Mittelpunkt des Titanfräsens? JS Precision bietet eine detaillierte Analyse der fünf kritischsten Parameter
Um beim Fräsen von Titan erfolgreich zu sein, müssen Sie zunächst den Wert einer soliden Erfahrungsquelle schätzen. JS Precision engagiert sich seit fast 10 Jahren intensiv im Bereich des CNC-Fräsens, befolgt strikt das Qualitätsmanagementsystem ISO 9001 und hat über 3000 Arten von CNC-Frästeilen für die Bearbeitung von Titanlegierungen fertiggestellt.
Dazu gehört die Bearbeitung von Ti-6Al-4V-Flugzeugtriebwerkshalterungen für über 200 Hersteller von Flugzeugteilen und die Herstellung von Reintitanimplantaten für Medizintechnikunternehmen. Dadurch sind über 50.000 Stunden an tatsächlichen Daten zum Titanfräsen entstanden.
JS Precision reduzierte beispielsweise die Bearbeitungszeit eines Ti-5553-Teils eines Kunden für Autokomponenten. Durch die Anpassung der radialen Schnitttiefe und der Kühlmittel verdoppelten sie die Werkzeugstandzeit von acht auf 14 und reduzierten die Bearbeitungszeit um 25 %.
Dieses Handbuch ist der Höhepunkt der Bemühungen des JS Precision-Teams, diese praktischen Fälle und Prozessdaten zusammenzuführen. Jede Parameterempfehlung wurde unter realen Produktionsbedingungen validiert. Dadurch können Sie die Natur des Titanfräsens mit einer Fräsmaschine mit CNC klar verstehen und theoretische Unterstützung für nachfolgende kundenspezifische CNC-Fräsfertigungslösungen erhalten.
Fräsmaschinen mit CNC von JS Precision verfügen über umfangreiche Erfahrung im Titanfräsen und können eine enorme Bandbreite an CNC-Frästeilen mit hoher Genauigkeit bearbeiten. Bitte teilen Sie uns zunächst Ihre Bearbeitungsanforderungen mit. Wir führen Sie dann durch den normalen Prozess zur Bearbeitung Ihrer Bestellung und bieten Ihnen einen professionellen Service.
Warum ist Titanlegierung der „ultimative Test“ für CNC-Fräsmaschinen?
Während sich bei der Bearbeitung von Titanlegierungen die Mehrheit der Ingenieure fragt: Warum sind die Anforderungen an Fräsmaschinen mit CNC so streng? Die Antwort liegt in vier Eigenschaften, die ihn zum „ultimativen Test“ für CNC-Fräsmaschinen machen und noch höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von CNC-Fräsmaschinenkomponenten stellen.
1.Geringe Wärmeleitfähigkeit:
Die Wärmeleitfähigkeit einer Titanlegierung beträgt nur 1/5 derjenigen von Stahl. Bei der Bearbeitung kann die Wärme nur schwer durch Späne abgeführt werden, und der Großteil davon fließt zur Kante des Werkzeugs und sammelt sich dort, was leicht zu Kolkverschleiß und schnellem Werkzeugverschleiß führt.
2. Harte Arbeit und hohe Festigkeit:
Titanlegierung ist stark und bei der Bearbeitungbildet sich eine gehärtete Oberflächenschicht. Der nächste Schnitt gleicht einer Bearbeitung durch diese „harte Schale“, was den Werkzeugverschleiß noch einmal beschleunigt.
3. Chemische Affinität:
Bei hohen Temperaturen reagiert Titan chemisch mit Werkzeugbeschichtungen (z. B. Karbiden), was zu Diffusionsverschleiß und Adhäsion führt und sich auf die Werkzeuglebensdauer und die Oberflächenbeschaffenheit des Teils auswirkt.
4.Niedriger Elastizitätsmodul: Werkstücke „springen“ unter Einwirkung von Schnittkräften, was die Bearbeitungsgenauigkeit verringert und beim Schneiden dünnwandiger Teile leicht zu Rattern führt. Dies erfordert CNC-Fräsmaschinenkomponenten mit erhöhter Vibrationsfestigkeit.
Herausforderungen meistern: Pragmatische Methoden und Techniken zur effektiven Bearbeitung von Titanlegierungen
Gibt es praktikable Methoden und Strategien, um diese Probleme zu überwinden, da die Bearbeitung von Titanlegierungen so schwierig ist? Die Antwort ist bejahend. JS Precision, seit Jahrzehnten im CNC-Fräsgeschäft tätig, hat vier Schlüsselstrategien zusammengefasst, damit Sie Titanlegierungen erfolgreich bearbeiten können, sowohl für routinemäßige als auch für komplexe CNC-Frästeile.
1. Das Wärmemanagement hat höchste Priorität:
Bei allen Optimierungsmaßnahmen muss es darum gehen, die Wärmeentwicklung zu reduzieren und eine maximale Wärmeableitung zu erreichen, beispielsweise die Auswahl geeigneter Kühlmethoden, um einen Wärmestau an der Werkzeugschneide zu verhindern.
2. Dauerlast:
Programmiermethoden wie Trochoidenfräsen und dynamisches Fräsen verhindern heftige Lastschwankungen beim Ein- und Ausfahren des Werkzeugs, wodurch Werkzeugschäden begrenzt werden und die Fräsmaschine mit CNC stabil arbeitet.
3. Steifigkeit hat Priorität:
Die Sicherstellung der richtigen Steifigkeit des Prozesssystems, wie z. B. der Werkzeugmaschine, Vorrichtungen, Werkzeuge und Werkstücke, ist im Kampf gegen Werkstückprellen und -rattern von entscheidender Bedeutung und entscheidend, um die Bearbeitungspräzision sicherzustellen erfordert hochwertige CNC-Fräsmaschinenkomponenten.
4. Schärfe ist wichtig:
Die Schnittkräfte werden durch die Verwendung scharfer Schneidgeometrien und Schneidkanten mit positivem Spanwinkel reduziert, wodurch das Schneiden zu einem Schervorgang statt zu einem Kompressionsprozess wird und es weniger zu einer Aushärtung kommt.
JS Precision konzentriert sich auf Wärmemanagement und Steifigkeit, um die Herausforderungen der Bearbeitung von Titanlegierungen mithilfe einer Fräsmaschine mit CNC zu meistern. Wenn Sie maßgeschneiderte CNC-Frästeile benötigen, kontaktieren Sie uns per E-Mail, um einen Serviceauftrag zu erteilen. Nutzen Sie den einfachen Prozess zur Bestellung und gehen Sie schnell in die Produktion.
Abbildung 1 Drei Spezifikationen von CNC-Fräsern mit internem Kaltloch- und Spiralnut-Design.
Die Wissenschaft der Optimierungssequenz: Optimieren Sie die wichtigsten Parameter
Sobald die Techniken beherrscht sind, ist die Reihenfolge der Parameteroptimierung von entscheidender Bedeutung. Die meisten Menschen würden zuerst die Schnittgeschwindigkeit anpassen, aber JS Precision mit langjähriger Erfahrung im CNC-Fräsen hat herausgefunden, dass die richtige Reihenfolge der Optimierung darin bestehen muss, „zuerst die ‚Geometrie‘-Parameter zu lösen und dann die ‚kinematischen‘ Parameter zu optimieren.“
Es kann die beste Leistung der Fräsmaschine mit CNC liefern und den Effizienzanforderungen des Online-CNC-Fräsdienstes besser gerecht werden.
Schritt 1: Wählen Sie die Schnitttiefe.
Bestimmen Sie zunächst anhand der Teileeigenschaften und der Steifigkeit des Prozesssystems sichere und realisierbare axiale und radiale Schnitttiefen. Dies legt den Grundstein für die Optimierung der übrigen Parameter. Wenn die Schnitttiefe falsch eingestellt ist, bringt eine nachträgliche Änderung anderer Parameter keinen Effizienzgewinn.
Schritt 2: Wählen Sie den Vorschub pro Zahn.
Wählen Sie abhängig von den Anforderungen an die Oberflächenqualität des Teils und der Werkzeuglebensdauer eine Vorschubgeschwindigkeit, die Reibung und Kaltverfestigung vermeidet. Beim Schlichten muss der Vorschub beispielsweise so niedrig wie möglich gehalten werden, um die Oberflächenglätte nicht zu beeinträchtigen.
Schritt 3: Schnittgeschwindigkeit einstellen.
Dies ist der wichtigste Parameter. Legen Sie ausgehend von den beiden vorherigen Schritten konservative Werte fest und testen Sie diese. Durch die Standzeitüberwachung können Sie Schritt für Schritt optimieren und den besten Kompromiss zwischen Effizienz und Kosten finden.
Nach der wissenschaftlichen Parameteroptimierungssequenz und unter Bezugnahme auf den ISO 13399-Datenstandard für Schneidwerkzeuge schreiben die technischen Mitarbeiter von JS Precision eine Lösung für Ihre Fräsmaschine mit CNC entsprechend Ihren Anforderungen. Wenn Sie Online-CNC-Fräsdienstleistungen benötigen, zögern Sie nicht, jederzeit Kontakt aufzunehmen. Unser Bestellvorgang ist einfach, sodass wir Ihre Bearbeitungsanforderungen in kürzester Zeit erfüllen können.
Detaillierte Optimierung der fünf Hauptparameter: Von der Theorie zur Praxis
Da wir nun die Optimierungsreihenfolge festgelegt haben, gehen wir nun zu den Optimierungsmethoden für die fünf Grundparameter über. Basierend auf der praktischen Erfahrung von JS Precision mit CNC-Fräsen ermöglichen Ihnen diese Methoden, die Theorie mit der Praxis einer Fräsmaschine mit CNC zu verbinden.
JS Precision hat eine Referenztabelle zur Optimierung von fünf Hauptparametern beim Fräsen von Titanlegierungen zusammengestellt, die auf mehr als 50.000 Stunden Erfahrung in der Verarbeitung von Titanlegierungen basiert:
| Bearbeitungsphase | Schnittgeschwindigkeit (m/min) | Vorschub pro Zahn (mm/z) | Axiale Schnitttiefe (xD) | Radiale Schnitttiefe (xD) | Kühldruck (Bar) | Anwendbare Szenarien |
| Schruppen (Ti-6Al-4V) | 70-90 | 0,15-0,25 | 0,5-1,0 | 0,3-0,5 | ≥100 | Batch-Produktion, Entfernung großer Aufmaße |
| Halbfinish (Ti-6Al-4V) | 90-100 | 0,10-0,15 | 0,3-0,5 | 0,2-0,3 | ≥80 | Genauigkeitsübergang, Reservierung von Endaufmaßen |
| Endbearbeitung (Ti-6Al-4V) | 100-110 | 0,05-0,10 | 0,1-0,3 | 0,1-0,2 | ≥70 | Anforderung an die Oberflächenqualität Ra≤1,6μm |
| Schruppen (Ti-5553) | 55-70 | 0,12-0,20 | 0,4-0,8 | 0,2-0,4 | ≥120 | Hochfeste Titanlegierung, die Steifigkeit gewährleistet |
| Präzisionsbearbeitung (reines Titan Gr.2) | 110-125 | 0,08-0,12 | 0,2-0,4 | 0,15-0,25 | ≥70 | Klebematerial, Haftung vermeiden |
Schnittgeschwindigkeit: Das zweischneidige Schwert des Wärmemanagements
Eine zu hohe oder zu niedrige Schnittgeschwindigkeit ist nicht akzeptabel. Eine zu hohe Geschwindigkeit führt zu einer Anhäufung von Stößen, was zu schlechter Oberflächenqualität und Werkzeugversagen aufgrund von abrasivem Verschleiß führt, während eine unzureichende Geschwindigkeit zu einem abnormalen Anstieg der Schnitttemperatur führt, was zu plastischer Verformung und chemischem Verschleiß des Werkzeugs führt.
Optimierungstipp: Beginnen Sie beim Schneiden von Ti6Al4V mit einer Geschwindigkeit von 70–100 m/min, zeichnen Sie die Werkzeuglebensdauer pro Schnitt auf und erhöhen Sie sie dann um 5 m/min, bis Sie die beste Geschwindigkeit gefunden haben.
Vorschub pro Zahn: Spandicke kontrollieren – die Kunst
Es gibt eine goldene Regel: Stellen Sie sicher, dass die minimale Spandicke größer als der Werkzeugkantenradius ist, sonst reiben und zerkleinern Sie das Material, anstatt zu schneiden, wie es sein sollte.
Optimierungstipp: Zum Schlichten beginnen Sie mit 0,05–0,1 mm/z, zum Schruppen versuchen Sie es mit 0,15–0,25 mm/z. Hochvorschubfräsen ist ein aggressives Werkzeug zum Schruppen von Titanlegierungen und kann die Effizienz beim CNC-Fräsen von Teilen erhöhen.
Axiale Schnitttiefe: Ein Gleichgewicht zwischen Schnittkraft und Stabilität
Vollschnittschneiden ist verboten. Vermeiden Sie die Nutzung der gesamten Nutbreite (radiale Schnitttiefe = Werkzeugdurchmesser) und Vollschnittschneiden.
Optimierungstipp: Versuchen Sie es mit Rampenfräsen mit geringer Schnitttiefe (0,5–1 x D) und großer Schnittbreite (0,7–0,8 x D) oder Seitenfräsen mit hoher Schnitttiefe und geringer Schnittbreite (10–30 % von D). Dadurch werden Wärme und Schnittkräfte verteilt.
Radiale Schnitttiefe: Werkzeugstandzeitkontrolle
Optimierungstipp: Stellen Sie beim Seitenfräsen die radiale Schnitttiefe auf 30–50 % des Werkzeugdurchmessers ein. Dadurch wird der Radius der Werkzeugspitze optimiert, das Wärmeableitungsvolumen optimiert und die Standzeit des Werkzeugs deutlich verbessert. Dies ist eine Methode, die JS Precision bei der Bearbeitung von CNC-Frästeilen verwendet und die auf Batch-Verarbeitungsbedingungen in Online-CNC-Fräsdienstleistungen angewendet werden kann.
Schmierung und Kühlung: Der unbesungene „sechste Parameter“
Druck ist der Schlüssel zur Kühlung.Mindestens 70 bar Innendruck des Kühlmittels sind erforderlich, um die Luftbarriere zu durchbrechen und die Schneidflüssigkeit in die Schneidzone zu leiten.
Optimierungstipp: Verwenden Sie eine Öl-Luft-Mischkühlmethode sowohl zur Schmierung als auch zur Mikrokühlung. Verwenden Sie eine Schneidflüssigkeit, die speziell für den Einsatz auf Titanlegierungen geeignet ist, um Schutz vor extremem Druck zu bieten.
Möchten Sie die Effizienz verbessern und die Werkzeuglebensdauer verlängern? Erhalten Sie sofort die auf Sie zugeschnittene Tabelle mit den Verarbeitungsparametern für Titanlegierungen.
Abbildung 2 Komplexes CNC-Fräsen einer Titanlegierungsschale mit Gitterstruktur zur Gewichtsreduzierung.
Kostengleichung: Wie sich die Parameteroptimierung auf Ihre Gesamtbearbeitungskosten auswirkt
Jedes Unternehmen legt Wert auf die Bearbeitungskosten, und die Optimierung der Titan-Fräsparameter hat einen proportionalen Einfluss auf die Gesamtbearbeitungskosten. Es handelt sich um eine einfache Formel zur Kostenberechnung: Gesamtkosten = (Arbeitskosten + Maschinenstundensatz) × Bearbeitungszeit + Werkzeugkosten.
Um die Auswirkungen der Parameteroptimierung deutlicher darzustellen, hat JS Precision Kostenvergleichsdaten für einen Kunden bereitgestellt, der Ti-6Al-4V-Teile bearbeitet:
| Parameterstatus | Maschinenstundensatz (USD) | Arbeitspreis (USD/Stunde) | Bearbeitungszeit (Minuten) | Werkzeugkosten (USD/Stück) | Gesamtkosten (USD/Stück) |
| Vor der Optimierung | 80 | 25 | 45 | 90 | (80 + 25) × 0,75 + 90 = 161,25 |
| Nach der Optimierung | 80 | 25 | 28 | 40 | (80 + 25) × 0,47 + 40 = 93,35 |
Wie die Tabelle zeigt, reduzieren Erhöhung des Vorschubs und der Schnitttiefe die Bearbeitungszeit erheblich, da die Maschinen- und Arbeitskosten direkt gesenkt werden. Durch die Optimierung von Geschwindigkeit und Kühlung können die Werkzeuglebensdauer verlängert und die Werkzeugkosten gesenkt werden.
Die Erfahrung von JS Precision besteht nicht darin, einfach nur die höchste Geschwindigkeit oder die längste Werkzeuglebensdauer anzustreben, sondern den Gleichgewichtspunkt zu finden, der die Summe aus "Zeitkosten+Werkzeugkosten" minimiert. JS Precision bietet transparente CNC-Fräspreise basierend auf den unterschiedlichen Anforderungen der Teile, sodass Sie die Kosten im Voraus kontrollieren können.
Nuancierte Materialunterschiede: Parameteranpassungen für verschiedene Titanlegierungsgrade
Die Verarbeitungsbedingungen für verschiedene Qualitäten von Titanlegierungen müssen individuell angepasst werden, sie können nicht universell sein. JS Precision hat spezielle Einstellmethoden für das CNC-Fräsen von Teilen aus verschiedenen Titanlegierungsqualitäten entwickelt, wie in der folgenden Tabelle gezeigt:
| Titanlegierungssorte | Beschreibung | Anpassung der Schnittgeschwindigkeit (relativ zu Ti6Al4V) | Einstellung des Vorschubs pro Zahn (relativ zu Ti6Al4V) | Hinweise zum Nachdenken |
| Ti-6Al-4V (Klasse 5) | Umfassendste Anwendung, mit hervorragender Allround-Leistung. | Benchmark (70–100 m/min) | Benchmark (0,05–0,25 mm/z) | Verwenden Sie die oben aufgeführten Standardparameter. |
| Reines Titan (Grad 1–4) | Geringe Festigkeit, hohe Viskosität. | Erhöhung um 10-15 %. | Erhöhung um 5-10 %. | Priorisieren Sie die Spanabfuhr, um ein Anhaften zu vermeiden. |
| Ti-5553 | Hohe Festigkeit, schwer zu bearbeiten. | Um 15–20 % reduzieren. | Um 10-15 % reduzieren. | Werkzeugsteifigkeit priorisieren. |
| β-Titanlegierung | Robust, hohe Schlagfestigkeit. | Reduzierung um 20-25 %. | Reduzierung um 15-20 %. | Verwendung schärferer Schneidkanten. |
Für bestimmte Arten von Titanlegierungen personalisieren wir die Parameter weiter, indem wir die Funktionalität von CNC-Fräsmaschinenkomponenten integrieren, um Qualität bei der Bearbeitung und Effizienz auszugleichen
Abbildung 3 Typische Teile für das CNC-Fräsen von Titanlegierungen der Klassen GRADE 2 und GRADE 5 (Ti-6Al-4V).
Auswahl der richtigen Maschine: Fünf Schlüsselfaktoren für die Auswahl einer CNC-Fräsmaschine für die Titanbearbeitung
Trotz der richtigen Parameter und Verfahren ist die richtige CNC-Fräsmaschine von entscheidender Bedeutung. JS Precision, ein Unternehmen mit langjähriger Erfahrung im CNC-Fräsen, hat fünf kritische Faktoren für die Auswahl einer CNC-Fräsmaschine zum Fräsen von Titan aufgelistet, um Ihnen bei der Auswahl der richtigen Maschine zu helfen:
Steifigkeit und Gewicht:
Je schwerer und steifer der Maschinenrahmen ist, desto weniger vibriert die Maschine, das Rattern beim Fräsen wird reduziert und die Teilegenauigkeit bleibt erhalten.
Spindelleistung und Drehmoment:
Die Titanbearbeitung erfordert ein hohes Drehmoment, keine hohe Geschwindigkeit. Erfüllen Sie die Drehmomentfähigkeit der Spindel im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich, um eine ausreichende Schnittkraft zu erzielen.
Hochdruck-Innenkühlsystem:
Die„Eintrittskarte“ für die Titanbearbeitung und das Wesentliche. Je höher, desto besser (über 100 bar optimal), um eine ausreichende Kühlung des Schneidbereichs zu gewährleisten.
Stabilität und Genauigkeit:
Dazu gehören Funktionen wie Linearmotoren, Rollenführungen und andere, die eine hohe dynamische Genauigkeit und Stabilität bieten und sich für die Bearbeitung von Präzisionsteilen aus Titanlegierungen eignen.
Steuerungssystem und Software:
Erweiterte Steuerungen sind in der Lage, komplexe Werkzeugwege besser zu bewältigen und bieten eine proaktive Steuerung, um einen reibungslosen Bearbeitungsprozess zu erreichen und den Werkzeugverschleiß zu reduzieren.
JS Precision bietet CNC-Fräsmaschinen mit hoher Steifigkeit und internem Hochdruckkühlmittel an, um die Bearbeitung von Titan bei gleichzeitiger Gewährleistung einer stabilen Bearbeitung zu ermöglichen. Wenn Sie kundenspezifische CNC-Frästeile benötigen, kontaktieren Sie uns bitte für ein Gespräch. Anschließend durchlaufen wir den normalen Bestellvorgang, um einen qualitativ hochwertigen Bearbeitungsservice sicherzustellen.
Fallstudie: Wie JS Precision seinen Kunden in der Luft- und Raumfahrtbranche durch Parameteroptimierung 40 % der Werkzeugkosten einsparte
Problempunkte der Kunden
JS Precision arbeitete zuvor mit einem Drohnenunternehmen zusammen, das klassische Schwachstellen hatte:
Als Ti-6Al-4V zur Bearbeitung der hochfesten Rumpfhalterung (150 × 80 × 30 mm) verwendet wurde, waren die anfänglichen Prozessbedingungen konservativ und es wurde ein 10-mm-Schaftfräser zum Vollschnittfräsen mit einer Vorschubgeschwindigkeit von nur 0,08 mm/Z verwendet.
Die Bearbeitungszeit für ein Teil betrug bis zu 45 Minuten und die Werkzeugstandzeit war äußerst instabil. Der durchschnittliche Verbrauch einer Wendeschneidplatte pro Teil betrug 1,5, und daher betrugen die Werkzeugkosten 90 $ pro Stück, während die Gesamtkosten hoch blieben.
Da es sich um ein wichtiges CNC-Bearbeitungsteil handelt, wirkten sich die Bearbeitungseffektivität und die Kosten der Halterung direkt auf den Produktionsplan des Kunden aus.
JS-Präzisionslösung
Das Personal von JS Precision führte nach Auftragseingang eine Prozessprüfung durch und stellte fest, dass das Vollschnittfräsen zu konzentrierten Schnittkräften und starker Reibung führte, der Hauptursache für heftigen Werkzeugverschleiß. Anschließend wurde die folgende spezifische Lösung entwickelt:
- Das Vollschnittfräsen wurde auf die dynamische Fräsmethode mit einem φ12-mm-Schaftfräser umgestellt, um eine gleichmäßige Schnittlast zu gewährleisten.
- Die Schnittgeschwindigkeit wurde von 60 m/min auf 85 m/min und der Vorschub pro Zahn von 0,08 mm/z auf 0,18 mm/z erhöht. Die Rampe wurde mit geringer Schnitttiefe (0,8xD) und breiter Schnittbreite (0,7xD) verwendet.
- Darüber hinaus wurde das 120-bar-Innenkühlsystem der Fräsmaschine mit CNC maximal genutzt, um eine einfache Wärmeabfuhr zu ermöglichen.
Vergleich der Ergebnisse
Die Ergebnisse der Optimierung waren dramatisch: Die Bearbeitungszeit pro Teil wurde von 45 Minuten auf 28 Minuten verkürzt, eine Produktivitätssteigerung von 38 %. Die Werkzeugstandzeit war auch viel länger, da mit einer einzigen Wendeschneidplatte drei Teile bearbeitet werden konnten. Die Werkzeugkosten pro Teil wurden von 90 $ auf 40 $ gesenkt, ein Rückgang um 55 %
Kundenbericht: „Die Ingenieure von JS Precision haben keine teureren Werkzeuge empfohlen. Sie haben sich tatsächlich mit den Schwachstellen einer Parameteroptimierung befasst, die wissenschaftlich durchgeführt wurde. Echte Kosteneinsparungen ergeben sich aus der Prozessintelligenz, die eine bessere Leistung erbringt als die Optimierung von CNC-Fräsmaschinenkomponenten.“
Möchten Sie diesen Fall einer Kostensenkung um 55 % wiederholen? Senden Sie Ihre Teileinformationen sofort und Sie erhalten einen kostenlosen, exklusiven „Plan zur Optimierung der Verarbeitungsparameter von Titanlegierungen“. Unsere Ingenieure berechnen für Sie innerhalb von 2 Stunden die genauen Kosten.
Abbildung 4 CNC-Fräshalterung aus Titan für die Luft- und Raumfahrt
FAQs
F1: Verwenden wir bei der Bearbeitung von Titanlegierungen Schneidflüssigkeit oder Druckluft?
Hochdruck-Schneidflüssigkeit ist die am besten geeignete Flüssigkeit für die Bearbeitung von Titanlegierungen bei Schruppoperationen, da sie effektiv viel Wärme aus dem Schneidbereich ableitet, das Werkzeug fest in Position hält und den Verschleiß reduziert. Für einige Schlichtbearbeitungen ist ein Luft-Öl-Gemisch oder Druckluft ausreichend, kann aber der hohen Hitze, die bei Schruppbearbeitungen entsteht, nicht standhalten. Daher ist Schneidflüssigkeit für solche Operationen besser geeignet.
F2: Ich kenne „Hochvorschubfräsen“. Ist es für Titanlegierungen geeignet?
Hochvorschubfräsen eignet sich tatsächlich sehr gut für die Bearbeitung von Titanlegierungen. Beim Hochvorschubfräsen werden spezielle Wendeschneidplatten verwendet, die mit geringer axialer Schnitttiefe und hohem Vorschub pro Zahn mit dünnen, dicken Spänen bearbeiten. Diese Zerspanung hilft bei der Wärmeableitung und reduziert die radialen Schnittkräfte, was sie zu einem effektiven Mittel zur Grobbearbeitung von Titanlegierungen mit verbesserter Bearbeitungseffizienz macht.
F3: Was sind die häufigsten Werkzeugausfallarten bei der Bearbeitung von Titanlegierungen?
Flankenverschleiß ist eine häufige fortschreitende Fehlerursache bei der Bearbeitung von Titanlegierungen und kann erwartet werden. Aber Absplitterungen, thermische Risse oder abnormale Kerben, die ungewöhnlich sind, sind höchstwahrscheinlich auf eine falsche Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit oder Kühlmittelbedingungen zurückzuführen, die rechtzeitig behoben werden sollten, um Ausfälle zu verhindern.
F4: Kann ich Parameteroptimierungsexperimente unabhängig durchführen?
Sie können selbst Experimente zur Parameteroptimierung durchführen, aber Vorsicht ist geboten. Es muss ein Ein-Variablen-Ansatz verwendet werden, bei dem jeweils nur ein Parameter (z. B. Schnittgeschwindigkeit) geändert und die Werkzeuglebensdauer sowie die Oberflächenqualität notiert werden. Experimente müssen unter sicheren und konservativen Bedingungen eingeleitet und in einer sicheren Bearbeitungsanordnung durchgeführt werden, um Gefahren zu vermeiden. Rufen Sie im Zweifelsfall unser Expertenteam an, um Ratschläge zur kundenspezifischen CNC-Fräsfertigung zu erhalten.
F5: Wie stellen Sie die preisliche Wettbewerbsfähigkeit für Titan-CNC-Bearbeitungsprojekte sicher?
Ineffizienz wurde als Element unserer Preisgestaltung eliminiert, indem wir der Prozesseffizienz Vorrang vor Materialeinsparungen einräumten. Wie aus der für Sie durchgeführten Fallanalyse hervorgeht, hat das Wissen über die Parameteroptimierung tatsächlich einen direkten Effekt auf die Minimierung der Bearbeitungszeit und der Werkzeuge, die die größten Kostenvariablen darstellen. Wir geben Ihnen detaillierte Kostenvoranschläge, damit Sie abschätzen können, was Sie als Ausgaben konkret erhalten. Holen Sie sich noch heute einen Kostenvoranschlag!
F6: Was ist Ihre typische Vorlaufzeit für die Herstellung von Titanteilen?
Bei Teilen mit Standardkomplexität beginnt unsere Lieferzeitab 3 Tagen. Dies kann je nach Geometrie der Teile und der damit verbundenen Nachbearbeitung variieren. Wenn unser Ingenieurteam den Projektplan prüft, den Sie uns vorlegen, verpflichten wir uns zu einer schnellen Produktion und Genauigkeit. Eine schnelle Schätzung der Durchlaufzeit erhalten Sie, wenn Sie Ihre Zeichnungen bei uns hochladen.
F7: Wie verwalten Sie die Qualitätskontrolle und -konsistenz für Hochleistungsmaterialien wie Titan?
Wir führen einen mehrstufigen Prozess durch: FAI mit KMGs, prozessbegleitende Kontrollen während der Bearbeitung und eine abschließende Maß- und Sichtprüfung gemäß Ihren Spezifikationen. Für kritische Luft- und Raumfahrt- oder Medizinkomponenten können wir vollständige Inspektionsberichte mit Materialzertifizierungen bereitstellen. Unsere ISO 9001:2015-Zertifizierung gewährleistet ein systematisches Qualitätsmanagementsystem.
F8: Wie läuft der Projektstart ab und wie kommunizieren wir während der Fertigung?
Um ein Projekt zu starten, ist es so einfach wie:
- Sie laden Ihre CAD-Dateien und Anforderungen hoch.
- Wir führen eine DFM-Analyse durch und unterbreiten Ihnen ein detailliertes Angebot.
- Bei der Bestätigung der Bestellung erhalten Sie einen designierten Projektmanager, der Ihr zentraler Ansprechpartner ist, der Sie bis zur Lieferung auf dem Laufenden hält.
- Schreiben Sie uns noch heute eine E-Mail, um mit Ihrem Projekt zu beginnen und Ihren engagierten Projektmanager zu finden.
Zusammenfassung
Um die Grenzen des Titanfräsens zu erweitern, ist eine persönliche Auseinandersetzung mit den physikalischen Eigenschaften des Materials erforderlich. Das erfordert den Übergang vom „Maschinenbediener“ zum „Verfahrenstechniker“. Wenn Sie die Anpassung dieser fünf Parameter beherrschen, werden Sie nicht mehr stillschweigend hohe Kosten verursachen, sondern die Produktionseffizienz und Rentabilität aktiv steuern, wobei kundenspezifische CNC-Fräsfertigung einfacher zu wählen ist.
Das theoretische Wissen muss jedoch an realen Maschinen bestätigt werden. Wenn Sie Probleme mit den Kosten und der Effizienz der Bearbeitung von Titanlegierungen haben oder sich fragen, ob Ihre aktuellen Parameter so gut wie möglich sind, ist JS Precision Ihr technischer Support.
Lassen Sie sich von uns stärken!
Senden Sie uns eine Zeichnung Ihres schwierigsten Titanlegierungsteils und Sie erhalten zwei nützliche Dokumente:
- Ein datenbasierter „Vorschlag zur Optimierung der Bearbeitungsparameter von Titanlegierungen“ für Ihr Teil.
Ein „Herstellbarkeitsanalyse- und Kostenoptimierungsplan“ unserer erfahrenen Prozessingenieure mit einem eindeutigen CNC-Fräspreis, damit Sie Ihren Bearbeitungsbedarf im Voraus planen können.
Haftungsausschluss
Der Inhalt dieser Seite dient nur zu Informationszwecken.JS Precision Services, es gibt keine ausdrücklichen oder stillschweigenden Zusicherungen oder Gewährleistungen hinsichtlich der Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen. Es sollte nicht gefolgert werden, dass ein Drittlieferant oder -hersteller Leistungsparameter, geometrische Toleranzen, spezifische Designmerkmale, Materialqualität und -typ oder Verarbeitung über das JS Precision Network bereitstellt. Es liegt in der Verantwortung des Käufers Teileangebot anfordern Identifizieren Sie spezifische Anforderungen für diese Abschnitte.Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.
JS Precision Team
JS Precision ist ein branchenführendes Unternehmen, das sich auf kundenspezifische Fertigungslösungen konzentriert. Wir haben über 20 Jahre Erfahrung mit über 5.000 Kunden und konzentrieren uns auf hochpräziseCNC-Bearbeitung,Blechherstellung,3D-Druck,Spritzguss,Metallstanzenund andere Fertigungsdienstleistungen aus einer Hand.
Unsere Fabrik ist mit über 100 hochmodernen 5-Achsen-Bearbeitungszentren ausgestattet, die nach ISO 9001:2015 zertifiziert sind. Wir bieten Kunden in mehr als 150 Ländern weltweit schnelle, effiziente und qualitativ hochwertige Fertigungslösungen. Ganz gleich, ob es sich um eine Kleinserienproduktion oder eine groß angelegte Individualisierung handelt, wir können Ihre Anforderungen mit der schnellsten Lieferung innerhalb von 24 Stunden erfüllen. Wählen Sie JS Precision. Das bedeutet Auswahleffizienz, Qualität und Professionalität.
Um mehr zu erfahren, besuchen Sie unsere Website:www.cncprotolabs.com
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