Титан сверлится на вертикально-сверлильном станке при трех условиях: низкая скорость резания, постоянная подача и охлаждающая жидкость в зоне обработки. Ниже даны значения из каталогов производителей инструмента и из исследования, расчет оборотов по диаметрам и список проверок для выбора станка. Режимы для конкретной марки сплава берут в каталоге изготовителя.

Почему титановый сплав перегревает кромку

Теплопроводность сплава Ti-6Al-4V (обозначение из англоязычных каталогов) составляет 6,7–7,5 Вт/(м·К). У чистого титана она равна 21,9 Вт/(м·К). Сплав проводит тепло примерно втрое хуже, поэтому зона обработки отводит его плохо, и нагрев растет.

Предел текучести сплава 880–920 МПа, типичная твердость около 36 HRC. Для сравнения, чистый титан по прочности сопоставим с некоторыми сталями. Высокая температура и высокое давление действуют на кромку одновременно, и при затуплении нагрев может резко вырасти.

Вертикально-сверлильные станки

Весь раздел →

Титан способен гореть на воздухе при температуре ниже температуры плавления (1668 °C) и активно реагирует с кислородом при 1200 °C. Это свойство металла объясняет, почему перегрев кромки недопустим. Затупление и остановка внутри отверстия дают избыточное тепло.

Режимы сверления титана: обороты по диаметрам

Каталог Gühring для твердосплавных микросверл диаметром 0,8–3 мм с внутренними каналами (серии 6408 и 6412) дает для титановых сплавов скорость резания 115 SFM, то есть около 35 м/мин. Для сверл того же каталога без внутренних каналов (серии 6400 и 6401) указано 50 SFM, то есть около 15 м/мин. Исследование высокоскоростного сверления Ti-6Al-4V твердосплавным сверлом диаметром 6 мм без охлаждения нашло оптимум при 75 м/мин. Это около 3980 об/мин.

Значения различаются от двух до пяти раз, потому что описывают разные условия: тип сверла, подачу СОЖ и диаметр. Для диаметра 25 мм стартовую скорость берут из каталога производителя.

Вертикально-сверлильные станки

Весь раздел →

Обороты для двух каталожных случаев посчитаны по формуле n = 1000·v / (π·D).

Диаметр, ммСверло с внутренними каналами, 35 м/мин, об/минСверло без внутренних каналов, 15 м/мин, об/мин
61857809
101114485
16696303
25446194
32348152

Машина без внутреннего подвода охлаждения через шпиндель работает с инструментом без внутренних каналов, поэтому ориентиром служит правый столбец. На диаметре 32 мм это около 152 об/мин. Шпиндель обязан держать момент на таких ступенях. Если нижняя ступень станка выше оборотов из таблицы для нужного диаметра, скорость окажется выше рекомендованной каталогом.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Подача: инструмент не должен только тереться

В каталоге Gühring подача на оборот для микросверл 0,8–3 мм составляет 0,008–0,06 мм/об. В исследовании на диаметре 6 мм оптимум найден при 0,015 мм/об. Подача мала, но обязательна. Когда стружка перестает сниматься и сверло скользит по дну отверстия, поверхность упрочняется. Sandvik Coromant отмечает, что упрочнение мешает последующим операциям, и советует увеличить подачу.

Это требует равномерной подачи. Ее обеспечивает механический привод шпинделя с плавной регулировкой.

Охлаждение и вывод стружки

Sandvik Coromant рекомендует подавать СОЖ через инструмент, особенно в отверстия глубиной больше трех диаметров: внутренний подвод предотвращает забивание стружкой. Давление до 70 бар улучшает результат при работе с титаном. Gühring для инструмента с внутренними каналами называет минимальное давление 250 psi, то есть около 17 бар.

У большинства сверлильных станков подвода через шпиндель нет, и это проверяют в паспорте. Тогда эмульсию или масло направляют в зону обработки обильной струей. Наружная струя снимает тепло и смазывает зону контакта, но стружку из глубокого отверстия выносит хуже внутренней подачи. Поэтому глубокие отверстия в титане лучше сверлить инструментом с внутренними каналами.

Сверлильные станки для глубокого сверления

Весь раздел →

Подходящее сверло для титанового сплава

Основной инструмент делают из твердого сплава с износостойким покрытием, например TiAlN. Такое покрытие широко представлено в каталогах: серия микросверл Gühring 6412 с этой защитой рассчитана на титан. Sandvik Coromant советует острую режущую геометрию, потому что тупая кромка усиливает упрочнение.

В производстве ресурс сверла определяют заточка и состояние ленточек: от них зависит число отверстий до замены. Область применения цифр из таблицы выше ограничена твердосплавным инструментом. Для быстрорежущей стали режимы берут из данных ее производителя.

Как выбрать станок для сверления титана

  • Диапазон оборотов: нижняя ступень не выше оборотов, которые дает рекомендованная скорость для нужного диаметра.
  • Механический привод шпинделя с плавной регулировкой.
  • Жесткость стойки и шпинделя: люфт превращается в вибрацию, а вибрация быстро выкрашивает кромку.
  • Система охлаждения с насосом достаточной производительности и возвратом жидкости в бак.
  • Надежный зажим: при заедании на заготовку приходит большой крутящий момент.

Подходящие машины собраны в разделах вертикально-сверлильных и радиально-сверлильных станков. Радиально-сверлильный станок удобен для крупной заготовки, но длинный вылет рукава снижает жесткость, поэтому рукав лучше держать ближе к стойке.

Радиально-сверлильные станки по моделям

Весь раздел →

Границы применимости цифр

Режим зависит от состояния заготовки. Каталог Gühring разделяет титановые сплавы по твердости: до 24 HRC и от 24 до 38 HRC. Сплав Ti-6Al-4V с типичной твердостью 36 HRC попадает во вторую группу, а значение 115 SFM относится к первой. Строку для второй группы читают в каталоге отдельно.

Для сверл глубиной 30 и 40 диаметров (серии 6513 и 6514) тот же каталог требует предварительного отверстия глубиной 1–1,5 диаметра. В него входят на оборотах около 300 об/мин, затем включают охлаждение высокого давления и поднимают обороты. Для такой схемы нужен подвод охлаждения под высоким давлением через инструмент, поэтому обычный вертикально-сверлильный станок без него для таких сверл не подходит.