Jusheng

Mussten Sie schon einmal ein wertvolles Stück TC4-Titanlegierung nach Dutzenden von Stunden präziser Bearbeitung aufgrund von Werkzeugspuren oder Rattern in letzter Minute verschrotten? Dies führt zu erheblichen Verzögerungen im Projektablauf. Die Ursache liegt selten in Ihrem Design, sondern in der Unfähigkeit Ihres Fräslieferanten, mit extrem schwer zerspanbaren Metallen zu arbeiten.

Angesichts der zunehmenden Verwendung schwer zerspanbarer Metalle in Hightech-Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Medizin ist es für den Erfolg Ihres Projekts heute entscheidend, dass Sie einen zuverlässigen Partner für die Bearbeitung haben. In diesem Buch stellen wir Ihnen das technische Wissen von JS zum Fräsen schwer zerspanbarer Metalle vor, um Ihnen bei der Bewältigung Ihrer Herausforderungen zu helfen.

Zusammenfassung der Kernantworten

In diesem Artikel werden folgende Fragen behandelt:

Wie lassen sich die grundlegenden Probleme beim Fräsen schwer zerspanbarer Metalle überwinden? Wie groß ist die Kosten- und Wertlücke zwischen JS und anderen Unternehmen ? Welche Schlussfolgerungen lassen sich aus den realen Fallstudien von JS ziehen? Und warum ist JS zum bevorzugten Fräslieferanten für das Fräsen schwer zerspanbarer Metalle geworden?

Warum diesem Leitfaden vertrauen?

JS verfügt über umfangreiche Erfahrung auf dem Gebiet des CNC-Fräsens und ist in der Lage, über 100 Arten von Materialien wie Metalle, technische Kunststoffe und Hochtemperaturharze zu verarbeiten, Prozessparameter genau anzupassen und Materialeigenschaften und Fräspassungspunkte zu kontrollieren.

Bei komplexen Strukturkomponenten wie dünnwandigen Teilen und Teilen mit tiefen Hohlräumen wird das Verformungsproblem durch die Optimierung der Werkzeugwege und den Einsatz der 5-Achsen-Bearbeitungstechnologie überwunden und die Toleranz ist bis zu ± 0,005 mm stabil.

Wir beherrschen außerdem umfangreiche Oberflächenbehandlungsverfahren wie Sandstrahlen, Beschichten, Eloxieren usw., die den Teilen ein hervorragendes Aussehen und besondere Leistung verleihen und die Anforderungen der Präzisionsfertigung voll erfüllen.

Dieses Handbuch basiert auf JS‘ umfangreichem Erfahrungshintergrund im Fräsen schwer zu bearbeitender Metalle. Durch zahlreiche Experimente und Versuche vor Ort haben unsere technischen Experten wertvolle Erfahrungen im Fräsprozess, in der Parametersteuerung und in der Werkzeugherstellung für schwer zu bearbeitende Metalle gesammelt.

Dieser Leitfaden ist für Sie eine wertvolle Referenz, die Ihnen dabei hilft, die Herausforderungen der Bearbeitung zu meistern.

JS verfügt über umfangreiche Erfahrung im Fräsen schwer zu bearbeitender Metalle und dieser Leitfaden bietet solide Praxiserfahrung. Als spezialisierter Fräslieferant garantieren wir die Qualität unserer kundenspezifischen CNC-Fräsfertigungsdienste und verdienen Ihr Vertrauen.

Zentrale Themen des Hartmetallfräsens und die technischen Lösungen von JS

Die Bearbeitung von Hartmetallen (z. B. Titanlegierungen, Nickel-Superlegierungen und hochfesten Stählen) ist ein technologisch anspruchsvoller Bereich der Bearbeitung. Diese harten, widerstandsfähigen, hochfesten Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit sind beim Fräsen besonders schwierig.

JS ist seit Jahren ein professioneller Hersteller von kundenspezifischen CNC-Fräsen und hat seine technischen Lösungen zur Lösung dieser Probleme eingesetzt.

Herausforderung 1: Unheimliche Ausschussraten – wie man sie wiederholt auf <5 % bringt

Der Grund für den enormen Fräsausschuss bei schwer fräsbaren Metallen liegt in der Wechselwirkung zwischen den mechanischen Eigenschaften des Materials und dem Fräsvorgang. Titanlegierungen haben eine Zugfestigkeit von über 1000 MPa und eine um 30–50 % höhere Fräskraft als herkömmlicher Stahl.

Darüber hinaus beträgt ihre Wärmeleitfähigkeit 1/5–1/10 der von Stahl Nr. 45. Durch die Schneidwärme steigt die Temperatur des Werkzeugs auf 800–1000 °C und beschleunigt Verschleiß und Ausfall.

Branchenstatistiken zeigen, dass bei Unternehmen, die erstmals schwer zerspanbare Metalle bearbeiten, die Ausschussquote in der Regel über 20 % liegt, bei anspruchsvollen Teilen sogar über 50 %. Technische Maßnahmen der JS Company, um eine gleichmäßige Ausschussquote von unter 5 % zu gewährleisten, sind:

1. Überprüfung der Rohstoffvorbehandlung:

Die Rohmaterialien werden mithilfe von Spektrometern und Härteprüfgeräten gründlich geprüft. Die Schnittgeschwindigkeit wird abhängig von den Härteunterschieden zwischen den Chargen der Titanlegierungen mit einer maximalen Abweichung von 5 % geregelt.

2.Tool-Systemoptimierung:

Durch den Einsatz von hochfeinkörnigen Hartmetallwerkzeugen (3–5 μm) mit AlTiN-Beschichtung lässt sich die Verschleißfestigkeit um über 40 % verbessern. Spezielle Spanwinkel (-5° bis 10°) und Freiwinkel (5° bis 12°) reduzieren den Schnittwiderstand und die Hitzeentwicklung.

3.Adaptive Bearbeitungsparametersteuerung:

Das intelligente CNC-System behält die Schnittkraft und das Drehmoment unter Echtzeitüberwachung bei. Wenn die Rate 10 % übersteigt, verringert es automatisch die Vorschubgeschwindigkeit um 15–20 % und die Schnitttiefe um 10–15 %.

4.Komplette Prozessqualitätsprüfung:

Bei jedem Bearbeitungsschritt werden dreidimensionale Messpunkte mit Werkzeugen mit einer Genauigkeit von 0,001 mm ermittelt, um sicherzustellen, dass die Prozessmaßfehler 50 % der Konstruktionstoleranz nicht überschreiten.

Herausforderung 2: Strenge Oberflächenspezifikationen – Können Titanlegierungen eine Hochglanzoberfläche von Ra0,2 erreichen?

Das Erreichen einer Hochglanzoberfläche von Ra0,2 bei Titanlegierungen ist eine Herausforderung. Aufgrund der chemischen Reaktivität bildet sich beim Fräsen leicht eine Oxidschicht, die die Reibung erhöht. Aufgrund der Plastizität bilden sich leicht Aufbauschneiden, die zu einem Verlust der Oberflächenintegrität führen. Darüber hinaus beeinträchtigen selbst geringe Gerätevibrationen (Amplitude > 0,001 mm) die Hochglanzoberfläche.

Die grundlegenden Technologien der JS Company zum Erreichen einer Ra0,2-Spiegeloberfläche auf Titanlegierungen sind wie folgt:

1. Ultrapräzise Werkzeugmaschinen: Spindeldrehzahl 20.000 U/min, Rund- und Planlauf ≤ 0,0005 mm und Führungsbahnpositionierungsgenauigkeit von 0,001 mm/300 mm.

2. Ultra-Spezial-Schneidflüssigkeit: Wasserverdünnte Schneidflüssigkeit mit Hochdruckzusätzen in einer Konzentration von 8–10 %, Einspritzdruck 0,8–1,2 MPa, Durchflussrate 20–30 l/min und Schneidtemperatur unter kontrollierten Bedingungen unter 300 °C.

3. Mehrstufiger Schneidprozessplan: „Schruppen – Vorschlichten – Schlichten – Superschlichten.“ Beim Superschlichten werden eine geringe Schnitttiefe (0,05–0,1 mm) und eine hohe Vorschubgeschwindigkeit (1000–1500 mm/min) mit Kreisinterpolation verwendet.

4. Spiegelpolieren: Mechanisches Polieren mit Diamantpaste (Körnung W0,5) bei einem Druck von 0,1–0,2 MPa und einer Geschwindigkeit von 1500–2000 U/min. Zur Beseitigung von Oberflächenfehlern werden Mikroabtragungen (0,005–0,01 mm) durchgeführt.

Herausforderung 3: Herausfordernde Probleme – Welche anderen „unsichtbaren“ Probleme gibt es?

Beim Schneiden schwer zu bearbeitender Metalle treten leicht zu übersehende „versteckte“ Probleme auf, die sich auf die Verarbeitungsqualität und Produktivität auswirken.

1. Die durch die Bearbeitung entstehende Restspannung führt zu einer Verformung der Teile (0,1–0,5 mm/m), was bei dünnwandigen Teilen und komplizierten Komponenten nicht akzeptabel ist. JS verwendet eine Finite-Elemente-Simulation der vorhersehbaren Spannungsverteilung und Behandlungen mit einer Alterungsbehandlung bei niedriger Temperatur (120–150 °C, 2–4 Stunden), um über 60 % der Restspannung abzubauen.

2. Werkzeugrattern (Frequenz 500–2000 Hz, Amplitude 0,001–0,01 mm) kann durch Vibrationen Oberflächenspuren erzeugen. JS verfügt über einen Vibrationssensor zur Überwachung (Abtastfrequenz 10 kHz), um die Ratterfrequenz zu analysieren und die Spindeldrehzahl zu steuern oder die Werkzeuge mit hoher Steifigkeit auszutauschen, sodass der Frequenzunterschied mehr als 20 % beträgt, um Rattern zu vermeiden.

3. Materialanisotropie (z. B. geschmiedete Titanlegierungen) führt zu Unterschieden in den mechanischen Eigenschaften in verschiedene Richtungen (Unterschiede im Elastizitätsmodul von 5 % – 10 %), was zu einer ungleichmäßigen Oberflächenrauheit führt (Unterschiede im Ra von 0,4 und mehr).

JS misst den Grad der Anisotropie durch Versuche und reduziert bei sehr hoher Richtungsanisotropie den Vorschub um 10–15 %, um eine gleichmäßige Bearbeitungsqualität zu erreichen.

JS befasst sich mit den wesentlichen Problemen beim Fräsen von Hartmetallen, einschließlich Ausschussraten und Anforderungen an die Oberflächengüte. Die Bestellung ist ganz einfach: Teilen Sie uns online mit, was Sie benötigen, und wir erstellen einen Plan und fertigen professionell präzise CNC-Frästeile. Wir helfen Ihnen gerne weiter.

Vergleich der „wahren Kosten“ und des „Projektwerts“

Projektkosten und -wert gehören zu den Faktoren, die Unternehmen bei der Auswahl ihrer CNC-Fräslieferanten berücksichtigen. In diesem Fall vergleichen wir JS mit anderen (Xometry, Protolabs und Rapiddirect), indem wir die Unterschiede bei den „tatsächlichen Kosten“ und dem „Projektwert“ in Angeboten, Bearbeitungsgebühren und anderen Faktoren vergleichen.

JS im Vergleich zu anderen Wettbewerbern ähnlicher Größe

Vergleich von „Angeboten“: Explizite vs. implizite Kosten

Explizite Kosten werden im Angebot sehr deutlich aufgeführt, z. B. Materialkosten, Bearbeitungsgebühren und Versand. Implizite Kosten sind die Kosten, die bei der Bearbeitung und nicht bei der Angebotserstellung anfallen, z. B. Nacharbeitskosten, Ausschusskosten und Verluste aufgrund verspäteter Lieferung.

Das Angebot von JS bringt relativ hohe explizite und niedrige implizite Kosten mit sich, da das Unternehmen qualitativ hochwertige Produkte bietet, einen geringen Nacharbeitsanteil aufweist, geringe Nacharbeitskosten verursacht und pünktlich liefert.

Einige der Konkurrenten profitieren zwar von Kostenvorteilen bei den scheinbaren Kosten, leiden jedoch unter impliziten Kosten aufgrund schlechter Verarbeitungsqualität, hoher Ausschussmengen und eines hohen Nacharbeitsaufwands.

Vergleich der Verarbeitungskosten: Stückkosten im Vergleich zu den Gesamtbetriebskosten (TCO)

Die Stückkosten beziehen sich auf die Kosten für die Verarbeitung einer Einheit eines Teils, während die Gesamtbetriebskosten (TCO) alle Kosten während des gesamten Lebenszyklus eines Teils umfassen, von der Konstruktion über die Verarbeitung und Nutzung bis hin zur Verschrottung.

Die Stückpreise von JS sind zwar höher als bei manchen Konkurrenten, die Betriebskosten sind jedoch geringer, da die Teile hochwertiger und langlebiger sind und somit weniger ausgetauscht und gewartet werden müssen. Die Konkurrenzprodukte mit ihrem niedrigeren Stückpreis weisen jedoch eine geringere Teilequalität und Haltbarkeit auf, was insgesamt höhere Betriebskosten verursacht.

Wie lässt sich technische Kompetenz direkt in Kostenvorteile umsetzen?

Die technologische Überlegenheit von JS wird tatsächlich in Kostenwettbewerbsfähigkeit umgewandelt. Zunächst kann JS die Bearbeitungseffizienz verbessern und die Bearbeitungszeit durch Prozessoptimierung der Bearbeitung und Werkzeugkonstruktion und anschließende Reduzierung der Bearbeitungskosten verkürzen.

Zweitens kann JS komplexe Bearbeitungsprobleme lösen, Ausschuss und Nacharbeitsraten reduzieren und versteckte Kosten senken. Drittens können die maßgeschneiderten Lösungen von JS die speziellen Anforderungen der Kunden erfüllen, einen Mehrwert für die Produkte schaffen und schließlich die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt erreichen.

Implizite und explizite Kosten sind in unserem CNC-Fräspreis enthalten. Sie können vor der Bestellung im Internet eine Aufschlüsselung einsehen, damit Sie die Betriebskosten im Auge behalten. Wenn Sie mit uns zusammenarbeiten, ermöglichen wir Ihnen sowohl Kosten- als auch technische Vorteile.

Fallstudie: Fräsen einer einteiligen Titan-Scannerspiegelhalterung für ein Lidar-Unternehmen

Kundenhintergrund

Der Kunde benötigte eine Titanhalterung mit einem hohen Aspektverhältnis. In der Vergangenheit hatte er versucht, mit zwei Lieferanten zusammenzuarbeiten, aber die Ausbeute lag bei 0 %. Dies lag hauptsächlich an der Komplexität der Struktur der Halterung, den Schwierigkeiten bei der Bearbeitung und den sehr hohen Anforderungen an Präzision und Oberflächenqualität.

Probleme: Dünne Rippen neigten zu Vibrationsbrüchen, es kam zu starker thermischer Verformung und die Oberflächenrauheit der Baugruppe war unzureichend. All diese Probleme führten dazu, dass das Teil nicht den Kundenstandards entsprach.

JS Engineering Intervention

1.Design für die Fertigung (DFM):

Durch 3D-Scanning und Finite-Elemente-Simulation wurden die folgenden Mängel im ursprünglichen Design ermittelt:

①Der rechtwinklige Übergang der dünnen Rippen neigte bei der Resonanzfrequenz von 120 Hz zum Brechen.

2. Aufgrund des fehlenden Hinterschnitts am Boden der tiefen Kavität kam es zu einer Werkzeugstörung.

③Es gab keine Bearbeitungstoleranz für die Montageoberfläche und die thermische Verformung konnte nicht ausgeglichen werden.

Die vorgesehene und vorgeschlagene Optimierungslösung bestand aus trapezförmigen Rippen (oben 1,5 mm, unten 2 mm), 0,5 mm zusätzlicher Bearbeitungszugabe und der Einführung eines R0,8 mm-Unterschnitts nahe der Basis der tiefen Tasche, was für den Kunden mehr als akzeptabel war.

2. Maßgeschneiderte Lösung:

• Vorrichtungssystem:

Es wurde eine selbsteinstellende hydraulische Dreipunktklemme mit einem variablen Klemmdruck von 5–8 MPa verwendet. Die Bearbeitungsvibrationsfrequenz wurde durch eine hydraulische Dämpfungseinheit von 120 Hz auf unter 45 Hz reduziert, um den Resonanzfrequenzbereich des Materials zu vermeiden. Zwischen den Schnittstellen wurden PTFE-Pads der Shore-A-Klasse 90 verwendet, um Kratzspuren auf der Oberfläche der Titanlegierung zu vermeiden und 30 % der Vibrationsenergie zu absorbieren.

• Werkzeuge und Schneidemethoden:

Schruppen: Es wurde ein ultrafeinkörniger Hartmetallfräser von 16 mm mit einer 4 μm AlTiN-Beschichtung verwendet. Schnittbedingungen : 80 m/min, 0,1 mm/U Vorschub, Ölnebelkühlung und 5 μm Tropfengröße, Temperaturregelung bei ≤ 250 °C und Abtrag von 70 % des Materials durch Hochgeschwindigkeitsabtrag.

Vorschlichten: Das Vorschlichten wurde mit einem 10-mm-Keramikfräser auf eine Weise durchgeführt, die es ermöglichte, seinen Wärmewiderstand optimal zu nutzen, um eine minimale thermische Verformung zu erreichen. Die Schnittgeschwindigkeit wurde auf 120 m/min erhöht, mit 0,3 mm Schlichtzugabe.

Endbearbeitung: Die Endbearbeitung erfolgte mit einem 6-mm-PCD-Fräser mit 3-μm-Diamantkörnung bei 150 m/min. Gemäß der erforderlichen Oberflächenrauheitsspezifikation wurde eine Kreisinterpolation angewendet.

• Prozesskontrolle:

Nach der Grobbearbeitung wurde eine Vakuumalterungsbehandlung (300 °C, 3 Stunden, Vakuum 10⁻³Pa) durchgeführt, um die Restspannung um 60 % zu reduzieren.

Während der Halbfertigbearbeitung wurde dreimal eine natürliche Alterung durchgeführt (jeweils 24 Stunden, Umgebungstemperatur 23 ± 2 °C). Nach jedem Alterungsintervall wurde die Verformung überprüft, um ≤ 0,05 mm zu bestätigen.

Feinbearbeitung : Es wurde eine Online-Dreikoordinatenmessung (Genauigkeit 0,0005 mm) verwendet und 5-Minuten-Messungen sowie eine Echtzeit-Vorschubgeschwindigkeit auf ±0,001 mm geregelt, um eine stabile Toleranz von ±0,005 mm zu gewährleisten.

Werte und Erfolge

Schließlich wurde die Komponentenausbeute von 0 auf über 95 % erhöht. Die Ebenheit der wichtigsten Montagefläche betrug laut Messung 2,8 μm, die Oberflächenrauheit betrug Ra0,28 und die thermische Verformung wurde auf unter 0,03 mm/m (unter der Kundenanforderung von 0,05 mm/m) kontrolliert.

Die Lieferzeit wurde von den ursprünglich geschätzten 45 Tagen auf 28 Tage verkürzt, wodurch der Kunde 280.000 US-Dollar an Probeproduktionskosten sparte und sein LiDAR-Produkt termingerecht die Automobilzertifizierung erhalten konnte.

Das Gehäuse der Laserradarhalterung ist ein Beweis für die Stärke von JS. Wenn Sie CNC-Frästeile benötigen, kontaktieren Sie uns. Mit unseren maßgeschneiderten Lösungen können Sie Bearbeitungsbarrieren überwinden und Ihr Projekt zum Erfolg führen.

Warum ist JS Milling Supplier Ihre beste Wahl?

Unter den zahlreichen CNC-Fräsanbietern ist JS aus den folgenden Gründen die beste Wahl:

Hervorragende technische Fähigkeiten und umfassende Erfahrung

JS kann zahlreiche Probleme lösen, die mit dem Fräsen von Hartmetallen verbunden sind, wie etwa hohe Ausschussraten und Oberflächengüten nahe der Oberfläche. Die hauseigenen CNC-Fräsfertigungsdienste von JS bieten maßgeschneiderte Lösungen, um spezifische Kundenspezifikationen zu erfüllen.

Hochwertige Produktqualitätskontrolle

Die hochwertigen Produkte von JS zeichnen sich durch eine hohe Qualität aus und ein äußerst strenges Qualitätskontrollsystem gewährleistet die Genauigkeit der Teile und die Oberflächengüte. Darüber hinaus sind die Online-CNC-Fräsdienste von JS bequem, effizient und bieten schnelle Angebote und Lieferungen.

Wettbewerbsfähige Kosteneffizienz

Aus Kostensicht kann der Preis für das CNC-Fräsen von JS relativ höher sein, aber die hohe Produktqualität, die geringe Ausschussrate und die niedrigen Betriebskosten ermöglichen es den Kunden, einen besseren technischen Wert zu erzielen.

JS ist Ihr bevorzugter Lieferant für Fräsarbeiten mit kundenspezifischen CNC-Fräsfertigungsdiensten, die speziell auf Ihre Anforderungen zugeschnitten sind. Die Bestellung ist ganz einfach: Teilen Sie uns mit, was Sie benötigen, entscheiden Sie sich für Ihr Projekt und wir beginnen mit der Produktion. Der gesamte Prozess ist schnell und zuverlässig. Kommen Sie und wählen Sie uns.

FAQs

F1: Wie garantieren Sie eine Ausschussrate von unter 5 %? Was tun Sie, wenn dieser Wert überschritten wird?

Dies ist kein Slogan, sondern ein Ausdruck des Vertrauens von JS in seine technischen Kontrollfähigkeiten. Wenn wir diesen Satz durch unser Verschulden überschreiten, erstatten wir alle Material- und Arbeitskosten und entsenden sofort unser bestes Ingenieurteam, um den Prozess zu besuchen und zu verbessern.

F2: Was sind die wichtigsten Überlegungen bei der Auswahl von Schneidflüssigkeiten zum Fräsen schwer zerspanbarer Metalle wie Titanlegierungen und hochwarmfesten Legierungen auf Nickelbasis? ​

Vorrangig sollten Typen mit Hochdruckadditiven ausgewählt werden, deren Konzentration zwischen 8 % und 10 % liegt. Gleichzeitig müssen ein ausreichender Einspritzdruck und eine ausreichende Durchflussrate gewährleistet sein, um Materialoxidation oder schnellen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.

F3: Wenn der Kunde die Genauigkeitsanforderungen der Teile während der Verarbeitung vorübergehend anpasst, kann JS dann umgehend reagieren und den Plan anpassen? ​

Sicher. Das technische Team prüft umgehend die Durchführbarkeit von Anpassungen, optimiert Bearbeitungsparameter, Werkzeugkonfigurationen und Prüfstandards und minimiert die Auswirkungen auf den Lieferzyklus bei gleichzeitiger Sicherstellung der Qualität.

Zusammenfassung

Wenn Sie auf anspruchsvolle Metalle stoßen, die schwer zu fräsen sind, ist JS sicherlich Ihre beste Wahl. Als erfahrener CNC-Fräslieferant verfügt JS über größere technische Fähigkeiten, umfassende Erfahrung und einen besseren Service in der kundenspezifischen CNC-Fräsfertigung.

JS ist branchenführend bei der Lösung der Kernprobleme schwer zu fräsender Metalle und bietet kostengünstigen technischen Mehrwert. Unsere Online-CNC-Fräsdienste bieten einfachen Komfort in Echtzeit, CNC-Frästeile in garantierter Qualität und erschwingliche Preise. Wählen Sie JS Precision Manufacturing für Ihre Fräsanforderungen bei schwer zu fräsenden Metallen.