Trudności w obróbce części konstrukcyjnych ze stopu tytanu oraz czynniki wpływające na odkształcenia obróbcze konstrukcji słabo sztywnych, a także metody kontroli obróbki odkształceń słabo sztywnych części konstrukcyjnych zaproponowano z kilku aspektów, takich jak dobór obrabiarek, dobór narzędzi skrawających narzędzi i skutecznego chłodzenia. Materiały ze stopów tytanu mają doskonałe właściwości, takie jak lekkość, wysoka wytrzymałość i odporność na wysoką temperaturę. Na przykład, stosując jako podwozie stop tytanu TC18 zamiast stali konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości, konstrukcja samolotu może zmniejszyć masę o około 15%. Dlatego nowy, wysokowytrzymały stop tytanu jest szeroko stosowany w głównych częściach łożysk zagranicznych zaawansowanych samolotów. Na przykład w materiałach konstrukcyjnych kadłuba amerykańskiego bombowca B-1 stop tytanu stanowi około 21%; Ilość tytanu w rosyjskich samolotach Ił-76 osiągnęła 12,5% masy konstrukcji kadłuba. Z trendu rozwojowego wynika, że zastosowanie stopów tytanu w Europie i Stanach Zjednoczonych stopniowo wzrosło, co również wskazuje, że szerokie zastosowanie stopów tytanu, zwłaszcza niektórych nowych stopów tytanu, stało się kierunkiem rozwoju konstrukcji lotniczej. Jednak większość produktów lotniczych wykorzystuje cienkościenne części o stosunkowo złożonej strukturze i wysokich wymaganiach dotyczących precyzji. Ze względu na cienką ściankę powodującą słabą sztywność części, łatwo jest wytworzyć odkształcenie zginające podczas obróbki pod działaniem siły skrawającej, a wymiar grubości ścianki jest niespójny, co skutkuje bardzo słabą. Obecnie powszechną metodą stosowaną przez przedsiębiorstwa jest wielokrotne frezowanie wykańczające. Ze względu na małą przewodność cieplną stopu tytanu, niski moduł sprężystości (około 1/2 stali), wysoką aktywność chemiczną, mały margines, nie można go frezować, co często skutkuje mniejszym zjawiskiem skrawania. Aby mieć pewność, że rozmiar części można polerować wyłącznie ręcznie, cykl przetwarzania części jest znacznie poprawiony, a powierzchnia części może zostać przegrzana.
Rozwiązania do cięcia części konstrukcyjnych ze stopu tytanu
Głównymi czynnikami wpływającymi na obróbkę słabej sztywnej struktury stopu tytanu są: dobór obrabiarki, tylko narzędzia, parametry procesu, efektywne chłodzenie i tak dalej. W procesie przetwarzania rola różnych czynników, interakcja wpływów, akumulacja błędów odkształcenia skutkująca przetwarzaniem słabej sztywnej struktury super słabej, deformacja przetwarzania jest trudna do kontrolowania.
Dobór obrabiarek
Obrabiarka - mocowanie - większa sztywność narzędzia, należy wyregulować luz pomiędzy elementami obrabiarki, bicie promieniowe wrzeciona powinno być małe.
Wybór narzędzia
Rozwój i zastosowanie nowych materiałów na narzędzia skrawające jest głównie wynikiem zwiększonej wydajności skrawania. Narzędzia skrawające znacznie ewoluowały w ciągu ostatnich kilku dekad, obejmując powłoki węglikowe, ceramikę, sześcienny azotek boru i diament polikrystaliczny. Są one skuteczne w obróbce żeliwa, stali i stopów wysokotemperaturowych. Jednakże żadne z tych narzędzi nie poprawiło obrabialności stopów tytanu, ponieważ materiały narzędzi skrawających stosowane do cięcia stopów tytanu wymagają bardzo ważnych właściwości, do których należą m.in.
(1) Dobra twardość termiczna odporna na bardzo duże naprężenia;
2) Dobra przewodność cieplna w celu zmniejszenia gradientów termicznych i szoku termicznego;
3) dobra obojętność chemiczna, aby zmniejszyć tendencję do reakcji chemicznej z tytanem;
4) dobra wytrzymałość i odporność na zmęczenie, aby dostosować się do procesów dzielenia wiórów. Uważa się, że narzędzia na bazie węglika wolframu (WC/co) sprawdzają się w prawie wszystkich procesach skrawania tytanu. Niektóre testy wykazały, że wszystkie narzędzia pokryte węglikiem mają większą szybkość zużycia niż narzędzia niepowlekane. Choć jakość narzędzi ceramicznych poprawiła się i coraz częściej stosuje się je do obróbki materiałów trudnoskrawalnych, zwłaszcza stopów wysokotemperaturowych (np. stali ze względu na ich słabą przewodność cieplną, niską odporność na pękanie i reakcję z tytanem. Podczas cięcia stopów tytanu materiały skrawające z węglików spiekanych (sześcienny azotek boru i diament polikrystaliczny) charakteryzują się niskim współczynnikiem zużycia i dobrą wydajnością.
Głównym problemem w procesie frezowania słabo sztywnych części konstrukcyjnych ze stopu tytanu są odkształcenia cienkościenne. Ze względu na niski moduł sprężystości stopu tytanu siła skrawania jest stosunkowo duża, cienka ścianka łatwo ulega odkształceniu w procesie frezowania, w wyniku czego rzeczywista grubość cienkiej ścianki jest większa niż grubość teoretyczna. Aby rozwiązać ten problem, należy zminimalizować proces frezowania cienkiej ścianki poprzez prostopadły kierunek powierzchni obróbki, spowodowany odkształceniem siły cienkościennej.
