JS Precision

A liga de titânio — um metal tecnológico conhecido como "metal espacial" — é hoje um material de escolha na indústria aeroespacial, médica e de produção de ponta devido à sua alta relação resistência-peso, resistência à corrosão e biocompatibilidade. Mas antes de ser fresada por CNC, os engenheiros temiam sua complexidade.

Oferece o melhor desempenho e a contrapartida do preço: trepidação, lascamento da ferramenta, problemas de gerenciamento térmico. Todos esses problemas não só consomem seu orçamento para ferramentas, como também prejudicam implacavelmente sua eficiência de produção. Mas a verdade é que o titânio não é incontrolável. Trata-se de entender seu comportamento e empregar parâmetros de processo precisos.

Este livro o guiará pelas dificuldades superadas na fresagem CNC de titânio, desde a otimização de parâmetros até a seleção de equipamentos, passando pelo controle de custos, para que você possa ter uma usinagem mais econômica e eficaz.

Resumo das Respostas Principais

O que está por trás da fresagem de titânio? A JS Precision fornece uma análise aprofundada dos cinco parâmetros mais críticos.

Para ter sucesso na fresagem de titânio, você precisa primeiro reconhecer o valor de uma sólida fonte de experiência. A JS Precision tem se dedicado intensamente à fresagem CNC há quase 10 anos, produzindo mais de 3.000 tipos de peças de fresagem CNC para processamento de ligas de titânio.

Isso inclui a usinagem de suportes de motores de aeronaves Ti-6Al-4V para mais de 200 fabricantes de peças de aeronaves e a produção de implantes de titânio puro para empresas de dispositivos médicos. Isso gerou mais de 50.000 horas de dados reais sobre fresamento de titânio.

Por exemplo, a JS Precision reduziu o tempo de usinagem de uma peça Ti-5553 de um cliente de componentes automotivos . Ao ajustar a profundidade de corte radial e os fluidos de refrigeração, a vida útil da ferramenta dobrou de oito para 14 peças e reduziu o tempo de usinagem em 25%.

Este manual é o resultado do esforço da equipe da JS Precision em reunir esses casos práticos e dados de processo. Cada recomendação de parâmetro foi validada em condições reais de fábrica. Ele permitirá que você compreenda claramente a natureza do fresamento de titânio com fresadora CNC e fornecerá suporte teórico para soluções de fabricação de fresamento CNC personalizadas subsequentes.

A Fresadora CNC da JS Precision possui vasta experiência em fresamento de titânio e pode processar uma ampla gama de peças de fresamento CNC com alta precisão. Informe-nos primeiro sobre suas necessidades de processamento e nós o guiaremos pelo processo normal para processar seu pedido e oferecer um serviço profissional.

Por que a liga de titânio é o "teste definitivo" para fresadoras CNC?

Enquanto isso, na usinagem de ligas de titânio, a maioria dos engenheiros se pergunta: por que os requisitos para fresadoras CNC são tão rigorosos? A resposta está em quatro características que as tornam o "teste definitivo" para fresadoras CNC e impõem requisitos ainda maiores ao desempenho dos componentes dessas fresadoras.

1. Baixa condutividade térmica: A condutância térmica da liga de titânio é de apenas 1/5 da do aço. O calor é difícil de ser removido pelos cavacos durante a usinagem, e a maior parte dele flui para a borda da ferramenta e se acumula, resultando facilmente em desgaste por craterização e desgaste rápido da ferramenta.

2. Trabalho duro e alta resistência: A liga de titânio é forte e, durante a usinagem, forma-se uma camada superficial endurecida . O próximo corte é como usinar através dessa "casca dura", acelerando novamente o desgaste da ferramenta.

3. Afinidade química: Em altas temperaturas, o titânio reage quimicamente com revestimentos de ferramentas (por exemplo, carbonetos), causando desgaste por difusão e adesão, influenciando a vida útil da ferramenta e o acabamento da superfície da peça.

4. Baixo módulo de elasticidade: as peças "saltam" quando submetidas a forças de corte, reduzindo a precisão da usinagem e causando facilmente trepidação ao cortar peças de paredes finas. Isso requer componentes de fresadora CNC com maior resistência à vibração.

Superando Desafios: Métodos e Técnicas Pragmáticas para Usinagem Eficaz de Ligas de Titânio

Considerando que a usinagem de ligas de titânio é tão difícil, existem métodos e estratégias viáveis para superar esses problemas? A resposta é afirmativa. A JS Precision, que atua no ramo de fresamento CNC há décadas, resumiu quatro estratégias principais para permitir a usinagem bem-sucedida de ligas de titânio, tanto para peças de fresamento CNC de rotina quanto complexas.

1. A gestão térmica é da mais alta prioridade: todas as atividades de otimização devem girar em torno da redução da geração de calor e da obtenção da máxima dissipação de calor, como selecionar métodos de resfriamento apropriados para evitar acúmulo de calor na aresta de corte da ferramenta.

2. Carga sustentada: Metodologias de programação como fresamento trocoidal e fresamento dinâmico evitam variações violentas de carga ao entrar e sair da ferramenta, o que limita danos à ferramenta e mantém a fresadora CNC operando de forma estável.

3. A rigidez é a prioridade: Garantir a rigidez adequada ao sistema do processo, como máquina-ferramenta , acessórios, ferramental e peça de trabalho, é crucial no combate ao ressalto e trepidação da peça de trabalho, além de ser fundamental para garantir a precisão da usinagem. Isso requer componentes de fresadora CNC de alta qualidade.

4. A nitidez é importante: as forças de corte são reduzidas ao usar geometrias de corte e arestas de corte com ângulo de ataque positivo e afiado, o que torna o corte um processo de cisalhamento em vez de um processo de compressão, e um processo em que o trabalho endurece menos.

A JS Precision concentra-se no gerenciamento térmico e na rigidez para superar os desafios da usinagem de ligas de titânio usando fresadoras CNC. Se precisar de peças de fresagem CNC sob medida, entre em contato conosco por e-mail para solicitar um serviço. Utilize o processo simples para fazer o pedido e entre rapidamente em produção.

A Ciência da Sequência de Otimização: Otimize os Parâmetros Mais Importantes

Uma vez dominadas as técnicas, a ordem de otimização dos parâmetros é crucial. A maioria das pessoas ajustaria primeiro a velocidade de corte, mas a JS Precision, com seus muitos anos de experiência em fresamento CNC, descobriu que a ordem correta de otimização precisa ser "resolver primeiro os parâmetros de 'geometria' e, em seguida, otimizar os parâmetros 'cinemáticos'".

Ele pode oferecer o melhor desempenho da fresadora com CNC e atender aos requisitos de eficiência do serviço de fresagem CNC on-line de forma mais adequada.

Etapa 1: Escolha a profundidade de corte. Com base nas propriedades da peça e na rigidez do sistema de processo, determine primeiro as profundidades de corte axial e radial seguras e viáveis. Isso estabelece a base para a otimização dos parâmetros restantes. Se a profundidade de corte for definida incorretamente, modificar outros parâmetros posteriormente não beneficiará a eficiência.

Etapa 2: Selecione o avanço por dente. Dependendo dos requisitos de qualidade da superfície da peça e da vida útil da ferramenta , escolha uma taxa de avanço que evite atrito e encruamento. No acabamento, por exemplo, o avanço deve ser mantido o mais baixo possível para evitar comprometer a lisura da superfície.

Etapa 3: Defina a velocidade de corte. Este é o parâmetro mais importante. Partindo das duas etapas anteriores, defina valores conservadores e teste-os. Com o monitoramento da vida útil da ferramenta, você pode otimizar passo a passo e encontrar o melhor equilíbrio entre eficiência e custo.

Com base em um processo científico de otimização de parâmetros, a equipe técnica da JS Precision desenvolverá uma solução para sua fresadora CNC de acordo com suas necessidades. Se você precisa de serviços de fresagem CNC online, não hesite em nos contatar quando for conveniente. Nosso processo de pedido é simples, permitindo-nos atender às suas necessidades de usinagem rapidamente.

Otimização detalhada dos cinco parâmetros principais: da teoria à prática

Agora que definimos a ordem de otimização, vamos abordar os métodos de otimização para os cinco parâmetros básicos. Com base na experiência prática da JS Precision com fresamento CNC, esses métodos permitirão que você conecte a teoria à prática de fresamento com CNC .

Velocidade de corte: a espada de dois gumes do gerenciamento térmico

Velocidade de corte muito alta ou muito baixa não é aceitável. Velocidade excessiva causará acúmulo de impacto, resultando em má qualidade da superfície e falha da ferramenta devido ao desgaste abrasivo, enquanto velocidade insuficiente causará aumento anormal na temperatura de corte, resultando em deformação plástica e desgaste químico da ferramenta.

Dica de otimização: comece com uma velocidade de 70-100 m/min ao cortar Ti6Al4V, registre a vida útil da ferramenta por corte e aumente em 5 m/min até encontrar a melhor velocidade.

Avanço por dente: controlando a espessura do cavaco - A arte

Existe uma regra de ouro: certifique-se de que a espessura mínima do cavaco seja maior que o raio da aresta da ferramenta, caso contrário, você estará esfregando e esmagando o material em vez de cortá-lo como deveria.

Dica de otimização: Para acabamento, comece com 0,05-0,1 mm/z; para desbaste, experimente 0,15-0,25 mm/z. O fresamento de alto avanço é uma ferramenta agressiva para desbaste de ligas de titânio e pode aumentar a eficiência de peças fresadas por CNC.

Profundidade de corte axial: um equilíbrio entre força de corte e estabilidade

É proibido o corte total. Evite usar a largura total da ranhura (profundidade radial do corte = diâmetro da ferramenta) e o corte de aresta completa.

Dica de otimização: experimente fazer rampa com baixa profundidade de corte (0,5-1xD) e alta largura de corte (0,7-0,8xD), ou fresamento lateral com alta profundidade de corte e baixa largura de corte (10-30% de D). Isso distribuirá o calor e as forças de corte.

Profundidade de corte radial: controlador de vida útil da ferramenta

Dica de otimização: No fresamento lateral, defina a profundidade de corte radial para 30% a 50% do diâmetro da ferramenta. Isso otimiza o raio da ponta da ferramenta, otimiza o volume de dissipação de calor e aumenta significativamente a vida útil da ferramenta. Este é um método que a JS Precision utiliza na usinagem de peças de fresamento CNC e pode ser aplicado a condições de processamento em lote em serviços de fresamento CNC online .

Lubrificação e resfriamento: o "sexto parâmetro" não reconhecido

A pressão é a chave para o resfriamento. São necessários pelo menos 70 bar de pressão interna do líquido de arrefecimento para romper a barreira de ar e fornecer o fluido de corte para a zona de corte.

Dica de otimização: use um método de resfriamento com mistura de óleo e ar para lubrificar e microrresfriar. Use um fluido de corte específico para ligas de titânio para fornecer proteção contra pressão extrema.

A JS Precision pode ajustar com precisão os cinco parâmetros críticos de fresamento em ligas de titânio. Nossa fresadora com CNC pode acomodar avanços por dente de 0,05-0,25 mm/z. Entre em contato conosco para obter mais informações sobre opções de fabricação de fresamento CNC personalizadas e fazer pedidos para atender ao seu processo.

Equação de Custo: Como a Otimização de Parâmetros Impacta Seu Custo Total de Usinagem

Toda empresa se preocupa com os custos de usinagem, e a otimização dos parâmetros de fresamento de titânio tem um impacto proporcional nos custos totais de usinagem. A fórmula para calcular o custo é simples: Custo total = (custo de mão de obra + taxa de hora da máquina) × tempo de usinagem + custo da ferramenta.

Para mostrar mais claramente o impacto da otimização de parâmetros , a JS Precision forneceu dados de comparação de custos para um cliente que usina peças de Ti-6Al-4V:

Como mostra a tabela, aumentar o avanço e a profundidade de corte reduz drasticamente o tempo de usinagem, reduzindo diretamente os custos da máquina e da mão de obra, otimizando a velocidade e o resfriamento, o que pode aumentar a vida útil da ferramenta e reduzir os custos da ferramenta.

A experiência da JS Precision não se limita a buscar a maior velocidade ou a maior vida útil da ferramenta, mas sim a encontrar o ponto de equilíbrio que minimize a soma de "custo de tempo + custo da ferramenta". A JS Precision oferece preços transparentes para fresamento CNC com base nos diferentes requisitos das peças, para que você possa controlar os custos antecipadamente.

Diferenças de materiais diferenciadas: ajustes de parâmetros para diferentes graus de liga de titânio

As condições de processamento para diferentes graus de ligas de titânio devem ser personalizadas, não podendo ser universais. A JS Precision desenvolveu métodos de ajuste especiais para fresamento CNC de peças de diferentes graus de ligas de titânio, conforme mostrado na tabela a seguir:

Para certos tipos de ligas de titânio, personalizamos ainda mais os parâmetros integrando a funcionalidade dos componentes da fresadora CNC para equilibrar a qualidade da usinagem e a eficiência.

Escolhendo a máquina adequada: cinco fatores-chave para escolher uma fresadora CNC para usinagem de titânio

Apesar dos parâmetros e procedimentos adequados, a fresadora CNC correta é crucial. A JS Precision, uma empresa com anos de experiência em fresamento CNC, listou cinco fatores críticos para a escolha de uma fresadora CNC para fresar titânio, para ajudar você a fazer a escolha certa:

Rigidez e peso: quanto mais pesada e rígida for a estrutura da máquina, menos ela vibrará, reduzindo a trepidação durante a fresagem e mantendo as peças precisas.

Potência e Torque do Fuso: A usinagem de titânio requer alto torque, não alta velocidade. Atinja a capacidade de torque do fuso nas faixas de velocidade baixa e média para produzir força de corte suficiente.

Sistema de Refrigeração Interna de Alta Pressão: O "ingresso" para a usinagem de titânio e essencial. Quanto maior, melhor (acima de 100 bar, ideal), para garantir o resfriamento adequado da área de corte.

Estabilidade e precisão: incluem recursos como motores lineares, guias de rolos e outros que fornecem alta precisão dinâmica e estabilidade e são adequados para usinagem de peças de precisão de ligas de titânio.

Sistema de controle e software: controladores avançados são capazes de lidar melhor com trajetórias complexas de ferramentas e fornecer controle proativo para obter um processo de usinagem suave e reduzir o desgaste da ferramenta.

A JS Precision oferece fresadoras CNC de alta rigidez e refrigeração interna de alta pressão para usinar titânio, garantindo estabilidade. Caso necessite de peças personalizadas para fresamento CNC , entre em contato conosco para discutirmos o assunto. Em seguida, realizaremos o processo normal de pedido para garantir a qualidade do serviço de usinagem.

Estudo de caso: como a JS Precision economizou 40% dos custos de ferramentas para clientes de suportes aeroespaciais por meio da otimização de parâmetros

Pontos problemáticos do cliente

A JS Precision trabalhou anteriormente com uma empresa de drones que tinha problemas clássicos:

Quando o Ti-6Al-4V foi usado para usinar o suporte de fuselagem de alta resistência (150 × 80 × 30 mm), as condições iniciais do processo foram conservadoras, utilizando fresa de topo de φ10 mm para fresamento de ranhura de corte total a uma taxa de avanço de apenas 0,08 mm/z.

O tempo de usinagem de uma peça era de até 45 minutos e a vida útil da ferramenta era altamente instável. O consumo médio de um inserto por peça era de 1,5, e portanto, o custo da ferramenta era de US$ 90 por peça, enquanto o custo geral era mantido alto.

Por ser uma peça fundamental de usinagem CNC, a eficácia da usinagem e o custo do suporte afetavam diretamente o cronograma de produção do cliente.

Solução de Precisão JS

A equipe da JS Precision realizou uma auditoria de processo após o recebimento do pedido e constatou que o fresamento de corte total resultava em forças de corte concentradas e atrito severo, a principal causa do desgaste violento da ferramenta. A seguinte solução específica foi então desenvolvida:

• O fresamento de corte total foi alterado para o método de fresamento dinâmico, com uma fresa de topo de φ12 mm para fornecer uma carga de corte uniforme.
• A velocidade de corte foi aumentada de 60 m/min para 85 m/min e o avanço por dente de 0,08 mm/z para 0,18 mm/z. A rampa foi usada com profundidade de corte rasa (0,8xD) e largura de corte ampla (0,7xD).
• Além disso, o sistema de resfriamento interno de 120 bar da fresadora com CNC foi usado no nível máximo possível para permitir fácil remoção de calor.

Comparação de Resultados

Os resultados da otimização foram drásticos: o tempo de usinagem por peça foi reduzido de 45 minutos para 28 minutos, um ganho de produtividade de 38%. A vida útil da ferramenta também foi muito maior, com uma única pastilha capaz de usinar três peças. O custo da ferramenta por peça foi reduzido de US$ 90 para US$ 40, uma redução de 55%.

Depoimento do cliente: "Os engenheiros da JS Precision não recomendaram ferramentas mais caras. Na verdade, eles abordaram os pontos problemáticos com uma otimização de parâmetros feita cientificamente. A verdadeira economia de custos advém da inteligência de processo, que tem um desempenho melhor do que a otimização de componentes de fresadoras CNC."

Perguntas frequentes

P1: Na usinagem de ligas de titânio, usamos fluido de corte ou ar comprimido?

O fluido de corte de alta pressão é o fluido mais apropriado para usinagem de ligas de titânio em operações de desbaste, pois remove com eficácia grande parte do calor da área de corte, mantendo a ferramenta firmemente na posição e reduzindo o desgaste. Uma mistura de ar e óleo ou ar comprimido é suficiente para algumas operações de acabamento, mas não suporta o alto calor gerado pelas operações de desbaste. Portanto, o fluido de corte é mais adequado para tais operações.

P2: Conheço o "fresamento de alto avanço". Ele é adequado para ligas de titânio?

O fresamento de alto avanço é, de fato, muito adequado para a usinagem de ligas de titânio. Utiliza pastilhas especiais, usinando com pequena profundidade de corte axial e alto avanço por dente, com cavacos finos e grossos. Esse lascamento auxilia na remoção de calor e reduz as forças de corte radiais, tornando-se um meio eficaz de usinagem de desbaste de ligas de titânio, com maior eficiência de usinagem.

Q3: Quais são os modos de falha de ferramentas mais comuns na usinagem de ligas de titânio?

O desgaste de flanco é um modo progressivo comum de falha na usinagem de ligas de titânio e pode ser esperado. Lascamento, trincas térmicas ou entalhes anormais, embora incomuns, provavelmente ocorrerão devido a velocidade de corte, avanço ou condições de refrigeração incorretas, cuja correção deve ser feita a tempo para evitar falhas.

Q4: Posso realizar experimentos de otimização de parâmetros de forma independente?

Você pode tentar experimentos de otimização de parâmetros por conta própria, mas com cautela. Deve-se empregar uma abordagem de variável única, na qual apenas um parâmetro (por exemplo, velocidade de corte) é alterado por vez, e a vida útil da ferramenta e a qualidade da superfície devem ser observadas. Os experimentos devem ser iniciados em condições seguras e conservadoras e conduzidos em um arranjo de usinagem seguro para evitar riscos. Em caso de dúvida, entre em contato com nossa equipe de especialistas para obter consultoria sobre a fabricação de fresamento CNC personalizado.

Resumo

Expandir os limites da fresagem de titânio é uma discussão pessoal com as propriedades físicas do material. Isso exige que você faça a transição de "operador de máquina" para "engenheiro de processo". Dominar o ajuste desses cinco parâmetros fará com que você não incorra mais em altos custos silenciosamente, mas sim gerencie ativamente a eficiência e a lucratividade da produção, facilitando a escolha pela fabricação de fresagem CNC personalizada .

No entanto, o conhecimento teórico precisa ser comprovado em máquinas reais. Se você está com dificuldades com o custo e a eficiência da usinagem de ligas de titânio, ou se pergunta se seus parâmetros atuais são os melhores possíveis, a JS Precision é o seu suporte técnico.

Deixe-nos capacitar você!

Envie-nos um desenho da sua peça de liga de titânio mais difícil e você receberá dois documentos úteis:

• Uma "Proposta de otimização de parâmetros de usinagem de liga de titânio" baseada em dados para sua peça.
• Um "Plano de Análise de Fabricação e Otimização de Custos" elaborado por nossos experientes engenheiros de processo, com um orçamento definitivo para fresamento CNC , para que você possa planejar suas necessidades de usinagem com antecedência.