Bearbeitungsverhalten von Gr4-Titan
Güteklasse 4 ist die stärkste handelsübliche Reintitansorte mit einer Mindestzugfestigkeit von 550 MPa und härtet beim Schneiden schnell aus. Aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit bleibt der Großteil der Schneidwärme an der Werkzeugkante und verlässt nicht den Span. Diese beiden Eigenschaften legen die Regeln für die Werkzeugauswahl fest: scharfe Kanten, starre Einstellungen, mäßige Geschwindigkeit und großzügige Kühlmittelzufuhr.
Unbeschichtete Hartmetallwerkzeuge
Unbeschichtete Hartmetallsorten der K-Klasse sind die Arbeitswerkzeuge für die Titanbearbeitung. Ihre scharfen Schneidkanten und ihre hohe Härte halten der hohen Kantentemperatur stand, und das Fehlen einer Beschichtung verhindert die chemische Reaktion, die zwischen einigen Beschichtungen und Titan bei Schneidtemperatur auftritt. Feinkörnige Hartmetalleinsätze mit positiven Spanwinkeln schneiden sauber und sind splitterfrei.
Beschichtete Hartmetalloptionen
Beschichtete Hartmetalle können bei bestimmten Vorgängen verwendet werden, bei denen die Beschichtung Verschleißfestigkeit ohne Kantenverrundung bietet, die Bearbeitung von Titan jedoch von unbeschichteten Sorten dominiert wird. Beim Einsatz von Beschichtungen muss die Geometrie dafür sorgen, dass die Kante scharf bleibt und die Beschichtung darf nicht mit dem Werkstück reagieren. Einige moderne Mehrschichtbeschichtungen eignen sich gut zum Fräsen von Titan bei höheren Geschwindigkeiten und trochoidalen Werkzeugbahnen.
Polykristalline Diamantwerkzeuge
Polykristalliner Diamant, abgekürzt PCD, bietet eine extrem hohe Härte und wird für Endbearbeitungsvorgänge verwendet, bei denen Oberflächenqualität und Dimensionsstabilität am wichtigsten sind. PKD-Werkzeuge behalten auch bei langen Auflagen eine scharfe Kante und sind daher wirtschaftlich für die Endbearbeitung von Titanteilen in großen Stückzahlen. Ihre Kosten sind höher, daher sind sie gerechtfertigt, wenn die Werkzeuglebensdauer und die Oberflächengüte zu Gesamteinsparungen führen.
Schnittparameter und Kühlmittel
Die Schnittgeschwindigkeiten für Titan betragen in der Regel nur einen Bruchteil der Schnittgeschwindigkeiten für Stahl, mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten, um das Werkzeug im frischen Metall zu halten und eine Kaltverfestigung zu vermeiden. Flutkühlmittel sind für die Kontrolle der Kantentemperatur unerlässlich, und Hochdruckkühlmittel verbessern die Spanabfuhr und die Werkzeuglebensdauer. Die Maschine muss steif sein, um Vibrationen zu vermeiden, die die Werkzeugkanten zerstören und die Oberflächengüte beeinträchtigen.
Praktisches Werkzeugmanagement
Werkzeuge werden gewechselt, bevor die Kante übermäßig verschleißt, da eine verschlissene Kante Wärme erzeugt und die Kaltverfestigung der Oberfläche beschleunigt. Die Spankontrolle erfolgt beim Bohren mit Spanbrechern und Zustellzyklen. Spezielle Wendeschneidplatten für Titan mit scharfer positiver Geometrie und polierten Spanflächen übertreffen durchweg allgemeine -Werkzeuge aus Stahl.
Häufig gestellte Fragen
F: Warum ist Gr4-Titan schwer zu bearbeiten?
A: Gr4-Arbeiten härten schnell aus und halten die Hitze an der Schneidkante, daher sind scharfe Werkzeuge, mäßige Geschwindigkeiten und reichlich Kühlmittel erforderlich.
F: Welches Werkzeugmaterial eignet sich am besten für Titan?
A: Unbeschichtetes feinkörniges Hartmetall mit scharfer positiver Geometrie ist die Standardauswahl, wobei PKD für die Schlichtbearbeitung großer Mengen verwendet wird.
F: Warum sind die Schnittgeschwindigkeiten bei Titan niedriger als bei Stahl?
A: Titan leitet Wärme schlecht, daher begrenzen niedrigere Geschwindigkeiten die Kantentemperatur und verhindern einen schnellen Werkzeugverschleiß.
F: Ist Kühlmittel bei der Bearbeitung von Titan wichtig?
A: Ja. Flut- oder Hochdruckkühlmittel steuern die Temperatur und spülen Späne weg, wodurch sowohl das Werkzeug als auch die bearbeitete Oberfläche geschützt werden.
F: Was passiert, wenn ein Titanwerkzeug abgenutzt ist?
A: Eine verschlissene Kante erzeugt mehr Hitze und verfestigt die Oberfläche. Daher müssen die Werkzeuge gewechselt werden, bevor übermäßiger Verschleiß entsteht.
