Selezione degli utensili e ottimizzazione dei parametri di taglio per la fresatura ad alta velocità delle leghe di titanio

Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nell'aerospaziale, nei dispositivi medici e in altri settori grazie alla loro eccellente resistenza specifica e alla resistenza alla corrosione. Tuttavia, la loro bassa conducibilità termica e l'elevata attività chimica rappresentano anche sfide significative per la lavorazione. Questo articolo introduce sistematicamente i metodi di selezione degli utensili e di ottimizzazione dei parametri per la fresatura ad alta velocità delle leghe di titanio.

I. Analisi delle difficoltà di lavorazione delle leghe di titanio

Le difficoltà di lavorazione delle leghe di titanio (prendendo TC4 come esempio) si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:

• Scarsa conducibilità termica: il calore si concentra nella zona di taglio, causando un rapido aumento della temperatura dell'utensile

• Elevata attività chimica: soggetta a reazioni chimiche con i materiali degli utensili ad alte temperature

• Basso modulo elastico: soggetta a vibrazioni e deformazioni durante la lavorazione

• Marcato incrudimento: la durezza superficiale può aumentare del 200%-300%

II. Selezione del materiale dell'utensile

In base alle caratteristiche delle leghe di titanio, si raccomandano i seguenti tipi di materiali per utensili:

III. Pratica di ottimizzazione dei parametri di taglio

Sulla base di numerosi dati sperimentali, abbiamo riassunto i seguenti intervalli ottimizzati di parametri di taglio:

Fase di sgrossatura:

• Velocità di taglio: Vc=30-50 m/min

• Avanzamento per dente: fz=0.08-0.15 mm/z

• Profondità di taglio assiale: ap=1-3 mm

• Larghezza di taglio radiale: ae=0.5-1.5×D

Fase di finitura:

• Velocità di taglio: Vc=50-80 m/min

• Avanzamento per dente: fz=0.03-0.08 mm/z

• Profondità di taglio assiale: ap=0.2-0.5 mm

• Larghezza di taglio radiale: ae=0.1-0.3×D

IV. Strategia di raffreddamento e lubrificazione

Il raffreddamento e la lubrificazione devono essere enfatizzati nella lavorazione delle leghe di titanio. Si raccomanda di utilizzare il raffreddamento interno ad alta pressione (pressione ≥70 bar) combinato con la lubrificazione a quantità minima (MQL), che può ridurre efficacemente la temperatura di taglio riducendo al minimo l'inquinamento ambientale.