티타늄 밀링을위한 10 가지 유용한 팁

티타늄 합금과 알루미늄 합금은 다음과 같은 측면에서 유사합니다. 두 금속 모두 항공기 구조 부품을 제조하는 데 사용되며, 이 경우 부품이 완성되기 전에 재료의 90%를 연마해야 할 수 있습니다. 많은 상점에서 이러한 금속이 더 많은 공통점을 갖기를 원할 수 있습니다.

알루미늄 가공에 능숙한 항공기 제조업체는 새로운 항공기 디자인이 더 많은 티타늄을 사용하기 때문에 훨씬 더 많은 티타늄을 가공한다는 것을 알게 되었습니다.

우리는 티타늄이 반드시 어려운 것은 아니지만 전체 공정의 효율성을 방해하는 요인이 하나라도 있기 때문에 전체 공정 공정을 고려해야 한다고 말할 것입니다.

안정성이 핵심입니다. 공구가 공작물에 닿으면 원을 닫습니다. 도구, 캐리지, 스핀들, 기둥, 가이드 레일, 테이블, 고정 장치 및 공작물은 모두 원의 일부이며 필요한 안정성의 일부입니다. 다른 중요한 고려 사항에는 냉각수의 압력과 부피, 냉각수 공급 방법이 포함됩니다. 이 문서는 방법과 응용 프로그램에 중점을 둡니다. 이러한 공정의 잠재력을 최대한 활용하고 티타늄을 생산적으로 가공할 수 있는 잠재력을 갖도록 하려면 다음 제안이 유용합니다.

1. 방사형 인게이지먼트를 낮게 유지

티타늄의 주요 과제 중 하나는 냉각입니다. 이러한 종류의 금속은 가공 과정에서 발생하는 열이 상대적으로 칩과 함께 덜 방출됩니다. 다른 금속과 비교하여 티타늄 가공 중에 더 많은 양의 열이 공구에 유입됩니다. 이러한 영향 때문에 방사형 메쉬의 선택이 금속 표면 속도의 선택을 결정합니다.

그림 1의 차트는 이를 보여줍니다. 완전한 노칭(즉, 180도 맞물림)에는 상대적으로 낮은 표면 속도가 필요합니다. 그러나 반경 방향 맞물림을 줄이면 절삭날이 열을 생성하는 시간이 줄어들고 다음 회전이 재료에 들어가기 전에 절삭날이 냉각되는 시간이 더 길어집니다. 따라서 반경 방향 맞물림의 감소로 인해 절단 지점의 온도를 유지하면서 표면 속도를 증가시킬 수 있습니다. 정삭의 경우 밀링 공정은 날카롭고 연마된 절삭날이 있는 매우 작은 접촉 호와 높은 표면 속도 및 날당 최소 이송으로 구성되어 탁월한 결과를 얻습니다.

그림1. 방사형 결합을 낮게 유지

2. 플루트 수량 늘리기

일반적으로 사용되는 엔드밀에는 4~6개의 홈이 있습니다. 티타늄에서는 이것이 너무 적을 수 있습니다. 더 효율적인 플루트 수는 10개 이상일 수 있습니다(그림 2 참조).

플루트 수를 늘리면 날당 낮은 이송이 상쇄됩니다. 많은 응용 분야에서 10홀 공구의 홈 간격이 칩 간격에 비해 너무 협소합니다. 그러나 티타늄의 생산적인 밀링은 반경 방향 깊이가 더 낮은 경향이 있습니다(팁 1 참조). 결과로 나온 마이크로칩은 생산성을 향상시키기 위해 높은 처리량 계산 엔드밀을 무료로 사용할 수 있습니다.

그림2. 플루트 수량 늘리기

3. 두꺼운 칩에서 얇은 칩 만들기

클라이밍 밀링은 이 개념에 대한 친숙한 용어입니다. 즉, 밀링 커터를 공급하지 마십시오. 그러면 블레이드가 커터 이송 방향으로 재료를 통과하게 됩니다. 전통적인 밀링으로 알려진 이 공정은 칩을 더 얇고 두껍게 만듭니다. 도구가 재료를 치면 재료가 모재에서 전단되기 전에 마찰로 인해 열이 발생합니다. 생성된 열을 흡수하고 배출하는 대신 시트가 도구에 들어갑니다. 그런 다음 출구 지점에서 칩이 두꺼워지고 절삭 압력이 증가하여 칩이 스틱을 만듭니다.

클라임 밀링(또는 두꺼운 칩에서 얇은 칩으로의 칩 형성)은 절삭날이 초과 재료에 들어가 마감 표면으로 나가는 것으로 시작됩니다(그림 3 참조). 측면 밀링에서 공구는 재료를 "올라가기"를 시도하여 최대 열 흡수를 위해 입구에서 두꺼운 칩을 생성하고 칩 접착을 방지하기 위해 출구에서 얇은 칩을 생성합니다. 

그림3. 두꺼운 칩을 만들다

프로파일 밀링은 공구가 이러한 방식으로 초과 재료에 계속 들어가고 이런 방식으로 가공된 표면을 빠져나가는지 확인하기 위해 공구 경로를 주의 깊게 검사해야 합니다. 재료를 올바르게 유지하는 것만큼 복잡한 패스에서 이 작업을 수행하는 것이 항상 쉬운 것은 아닙니다.

4. 아크 인

티타늄 및 기타 금속에서 공구 수명은 급격한 힘의 변화로 인해 손실됩니다. 이러한 최악의 순간은 일반적으로 도구가 재료에 들어갈 때 발생합니다. 거의 모든 표준 공구 경로가 수행하는 공구를 직접 공급하면 망치로 절삭날을 치는 것과 유사한 효과가 나타납니다. 그리고 도구를 부드럽게 밀어 넣습니다. 이렇게 하려면 도구 호가 직선이 아니라 재료에 들어가도록 도구 경로를 만드십시오(그림 4 참조). 호 진입 경로를 통해 절삭력이 점진적으로 증가하여 파지 또는 공구 불안정성을 방지할 수 있습니다. 공구가 절삭에 완전히 포함될 때까지 열과 칩의 발생도 점차 증가합니다.

그림 4 아크인

5. 모따기 끝

충격력은 도구 출구에서도 변경됩니다. 두꺼운 절단에서 얇은 절단(팁 3)만큼 유용하지만 이 방법의 문제는 도구가 용접 비드의 끝에 도달하고 금속을 제거하기 시작할 때 두꺼운 절단에서 얇은 형성이 갑자기 중지된다는 것입니다. 급격한 변화는 유사한 급격한 힘의 변화를 일으켜 도구에 영향을 미치고 부품 표면을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 갑작스러운 전환을 방지하기 위해 예방 조치를 취해야 합니다. 먼저 커터가 반경 방향 절삭 깊이가 점차 감소하는 것을 볼 수 있도록 패스 끝에서 45도 모따기를 밀링해야 합니다(그림 5 참조).

그림 5 모따기 끝

6. 2차 구호에 의존

날카로운 절삭날은 티타늄의 절삭력을 최소화할 수 있지만 절삭날 역시 절삭 압력을 견딜 수 있을 만큼 강해야 합니다. 이 두 가지 목표를 달성하기 위해 2차 릴리프 도구 설계, 첫 번째 긍정적인 전면 영역 저항, 두 번째 영역에서 간격을 늘리는 것입니다(그림 6 참조). 2차 구조는 일반적인 도구이지만 특히 테스트 도구에서 티타늄의 다른 2차 구조 설계는 절삭 성능과 도구 수명의 변화를 드러낼 수 있습니다.

그림 6 2차 릴리프 도구 설계

7. 축 깊이 변경

절삭 깊이에서 산화 및 화학 반응이 공구에 영향을 줄 수 있습니다. 동일한 깊이에서 공구를 재사용할 경우 이 지점에서 조기 손상이 발생할 수 있습니다. 연속적인 축 방향 절삭에서 공구의 이 손상된 부분은 가공 경화를 일으킬 수 있고 부품의 선이 항공 우주 부품에 허용되지 않을 수 있습니다. 즉, 표면에 이러한 영향이 사전에 공구 교체가 필요할 수 있음을 의미합니다. 이를 방지하기 위해 유지보수 도구는 각 패스에 대한 축 방향 깊이 감소를 변경하여 플루트를 따라 문제 영역에 다른 지점을 할당하고 비슷한 결과가 첫 번째 원추 선삭과 후속 패스를 병렬로 통과할 수 있습니다. 절단 깊이 절단을 방지합니다.

그림 7 문제 영역에 다른 지점을 할당하여 변경된 축 방향 깊이 감소

8. 날씬한 피처 주변의 축 깊이 제한

Scale 8:1은 밀링 티타늄에서 얇은 벽과 지지되지 않는 형상을 기억하는 데 도움이 됩니다. 백 벽의 변형을 피하기 위해 이러한 벽은 전체 벽 깊이를 밀링하기 위해 단일 엔드밀을 사용하는 대신 연속 축 방향으로 밀링됩니다. 특히, 각 단계의 축 방향 깊이 감소는 벽 두께의 8배를 초과해서는 안 되며, 이는 통과 후 밀링을 수행합니다(그림 8 참조). 예를 들어 벽 두께가 0.1인치인 경우 인접한 축 깊이를 통한 밀링은 0.8인치를 초과해서는 안 됩니다.

Fig.8 축방향 깊이 대 벽 두께의 비율은 8:1 미만입니다.

깊이 제한에도 불구하고 생산적인 밀링이 여전히 가능하도록 이 규칙을 사용할 수 있습니다. 이를 위해 얇은 벽을 가공하여 거친 원료 껍질이 벽 주위에 남아 최종 형상보다 3~4배 두꺼운 형상을 만듭니다. 예를 들어, 8-1 규칙은 벽 두께가 0.3인치로 유지되는 경우 축 방향 깊이를 2.4인치로 허용합니다. 이 채널을 통해 두꺼운 벽은 더 가벼운 축 깊이로 최종 치수로 가공됩니다.  

9. 주머니보다 훨씬 작은 도구를 선택하십시오

공구가 티타늄에서 열을 흡수하는 정도 때문에 공구가 냉각될 수 있도록 여유 공간이 필요합니다. 작은 홈을 밀링할 때 공구의 직경은 홈 직경의 70%(또는 유사한 크기)를 초과해서는 안 됩니다(그림 9 참조). 간격이 이 값보다 작으면 냉각수로부터 공구를 절연하고 열의 일부를 빼앗을 수 있는 파편을 가둘 수 있습니다.

70% 규칙은 표면 상단의 밀링 공구에도 적용할 수 있습니다. 이 경우 형상의 너비는 공구 직경의 70%이어야 합니다. 이 도구는 10%로 오프셋되어 두껍고 얇은 칩 생성을 촉진합니다.

그림9. 주머니보다 훨씬 작은 도구를 선택하십시오

10. Tool Steel에서 신호 받기

고이송 밀링 커터는 최근 금형 산업에서 공구강 가공용으로 개발된 공구 개념입니다. 최근 몇 년 동안 티타늄 가공에 사용되었습니다. 고이송 밀은 가벼운 축 방향 절삭 깊이가 필요하지만 이 가벼운 깊이에서 작동할 때 커터는 밀링 커터의 기존 설계보다 더 높은 이송 속도를 허용합니다.

그 이유는 칩이 얇아지기 때문입니다. 고이송 밀의 핵심은 절삭날까지 반경이 큰 블레이드입니다(그림 10 참조). 이 반경은 칩 형성을 가장자리의 넓은 접촉 영역으로 확장합니다. 얇아지기 때문에 0.040인치의 축 방향 절삭 깊이는 약 0.008인치의 칩 두께를 생성할 수 있습니다. 티타늄 합금에서 이러한 종류의 판은 일반적으로 이 금속이 요구하는 톱니당 낮은 이송의 단점을 극복합니다. 칩의 얇아짐은 더 높은 프로그래밍 이송 속도를 위한 길을 열어줍니다.

그림10. 도구의 강철은 말할 것이다