Jak ograniczyć odkształcenia cienkościennych pierścieni przy toczeniu tytanu na małej tokarce konwencjonalnej?
Kręci się delikatnie, a jednak po zdjęciu z uchwytu detal „pływa”. Cienkościenne pierścienie z tytanu potrafią uciec wymiarowo nawet przy bardzo ostrożnej obróbce. Winne są ciepło, ugięcia i niewłaściwe mocowanie. Poniżej znajdziesz proste, sprawdzone sposoby, które działają na małej tokarce konwencjonalnej.
Dowiesz się, jak przygotować detal, jakie dać obroty i posuw, jak wybrać ostrze, czym chłodzić i jak zaplanować kolejne etapy. Cel jest jeden: stabilne wymiary bez odkształceń i powtarzalny proces toczenia tytanu.
Jak przygotować pierścień przed toczeniem, by uniknąć odkształceń?
Zadbaj o równomierne podparcie i tymczasowe usztywnienie pierścienia.
Pierwsze ma znaczenie prostopadłość czoła i brak zadziorów. Nierówne czoło powoduje bicie i punktowy docisk. Wyrównaj czoło lekkim przejściem i sfazuj krawędzie. Aby usztywnić cienką ściankę, zastosuj nośnik lub wypełnienie. Dodatkowo chroń detal przed zbyt twardym dociskiem uchwytu.
Tuleja rozprężna lub rozwierana nakładka. Podparcie od środka zmniejsza owalizację.
Tuleja dzielona z miękkiego materiału jako „liner” między szczękami a pierścieniem.
Uchwyt z miękkimi szczękami roztaczanymi pod średnicę detalu.
Pot chuck, czyli gniazdo miseczkowe pod profil z kontrolowaną głębokością osadzenia.
Klejenie do nośnika płaskiego na cienkiej warstwie kleju cyjanoakrylowego. Odspojenie po podgrzaniu.
Tymczasowe zalanie wnętrza woskiem lub żywicą. Po obróbce usunięcie termiczne lub mechaniczne.
Jak dobrać prędkość i posuw przy toczeniu tytanu cienkościennego?
Daj niską prędkość skrawania i relatywnie większy posuw, utrzymuj cięcie bez tarcia.
Tytan nie lubi tarcia i przestojów. Sprawdza się podejście niska prędkość, wyższy posuw. Dla węglika na małej tokarce zacznij od 20–40 m/min. Dla stali szybkotnącej 8–15 m/min. Obroty wylicz z prędkości skrawania i średnicy. Na przykład dla średnicy 60 mm i 30 m/min wyjdzie około 160 obr./min. Do zgrubnej obróbki stosuj posuw 0,10–0,20 mm/obr i głębokość 0,5–1,0 mm, jeśli mocowanie jest sztywne. Do wykończenia trzymaj posuw 0,05–0,12 mm/obr i głębokość 0,1–0,3 mm. Unikaj przejazdów „na pusto” i zatrzymań w skrawaniu. Lepiej zrobić mniej, ale pewnych, równych przejść niż wiele bardzo cienkich, które grzeją ściankę i ją odkształcają.
Jak wybrać narzędzie i geometrię ostrza dla cienkich pierścieni?
Użyj bardzo ostrego narzędzia z dodatnim kątem natarcia i małym promieniem naroża.
Ostre ostrze tnie, tępe grzeje. W tytanie to kluczowe. Dobrze działa dodatni kąt natarcia około 10–15 stopni i luz 7–10 stopni. Promień naroża 0,1–0,4 mm zmniejsza siły boczne i skłonność do drgań. Krawędź powinna być szlifowana i możliwie cienko honowana. Powłoki o niskim tarciu pomagają, lecz zbyt tępa krawędź szkodzi. Do wytaczania wybierz sztywną oprawkę o jak najmniejszym wysięgu. Drobny przekrój pręta poprawia dostęp wiórów, ale nie przesadzaj z długością, aby nie wzbudzać drgań.
Jak stosować podpory, tuleje i uchwyty, by zapobiec ugięciom?
Chwytaj szeroką powierzchnią, z miękką przekładką i podpieraj od wewnątrz.
Najczęściej problemem jest punktowy nacisk szczęk. Użyj miękkich szczęk roztaczanych pod średnicę. Daj papier techniczny lub cienką miedź jako przekładkę, aby wyrównać docisk. Rozwiązania, które zwiększają sztywność detalu, działają najlepiej.
Rozprężny trzpień wewnętrzny do średnic wewnętrznych pierścienia.
Tuleja dzielona obejmująca cały obwód, dociskana w uchwycie.
Uchwyt tulejowy. Duża powierzchnia styku i niski mimośród.
Tarcza dociskowa z płaską podkładką dystansową. Pracuje przy toczeniu czół i krótkich odsadzek.
Podpórka stała z rolkami do wysokich, wąskich pierścieni. Rolkami pracuj po już obrobionej średnicy.
Docisk ustaw minimalny, który bezpiecznie przenosi moment skrawania. Każdy nadmiar siły odkształca cienką ściankę.
Jak optymalizować chłodzenie i odprowadzanie wiórów przy obróbce tytanu?
Zapewnij obfite, celowane chłodzenie i skuteczne łamanie wiórów.
Toczenie tytanu generuje dużo ciepła w strefie ostrza. Chłodziwo kieruj dokładnie na krawędź skrawającą. Strumień ustaw z dwóch stron, aby wiór nie zasłaniał dopływu. Emulsja o podwyższonym stężeniu smarującym poprawi trwałość krawędzi i jakość powierzchni. Przy braku zalewowego chłodzenia mgła olejowa zmniejsza tarcie, lecz kontroluj temperaturę detalu. Wióry powinny być krótkie i łatwo się ewakuować. Pomaga geometryczny łamacz wióra, stabilny posuw i regularne przerwy na oczyszczenie strefy. Przy wytaczaniu stosuj przerywane, kontrolowane wycofania, aby wyrzucić wiór z otworu.
Jak ograniczyć nagrzewanie i powstawanie naprężeń w materiale?
Skracaj czas kontaktu, unikaj tarcia i równoważ obróbkę po obu stronach.
Przestoje na detalu i „głaskanie” cienkimi przejściami budują ciepło i naprężenia. Planuj przejścia tak, aby narzędzie było zajęte cięciem, a nie tarciem. Nie rób wielu przejazdów bez zgłębienia. Zamiast tego wybierz mniejszą liczbę stabilnych przejść. Wykańczaj cienką warstwę w jednym, równym przejściu na stronę. Jeśli to możliwe, obrabiaj naprzemiennie średnicę zewnętrzną i wewnętrzną, aby zbilansować siły i rozkład naprężeń. Rób krótkie przerwy na ostudzenie detalu przed pomiarem i kolejnym przejściem.
Jak planować obróbkę wieloetapowo, by zachować stabilne wymiary?
Obrabiaj grubiej na nośniku, zostaw naddatek, a wykończenie zrób na sztywno i szybko.
Sekwencja obróbki ma duży wpływ na kształt po zwolnieniu z uchwytu. Dobre efekty daje praca na nośniku lub tulei, a na końcu szybkie wykończenie cienkim przejściem.
Zgrubnie obrób średnice i czoła, gdy pierścień jest usztywniony na nośniku lub wypełniony.
Zostaw równy naddatek na wykończenie na obu średnicach.
Obróć detal i powtórz zgrubną symetrię po drugiej stronie.
Wykończ stronę pierwszą jednym przejściem. Schłodź i wykończ stronę drugą.
Jeśli tniesz rowki lub cienkie obrzeża, zrób je na końcu, kiedy główne średnice są już gotowe.
Mierz grubość ścianki w uchwycie oraz po zdjęciu. Sprężynowanie bywa istotne. Warto dobrać mikrokorektę, aby trafić w środek tolerancji po zwolnieniu.
Czy wykonać próbną obróbkę i zapisać optymalne parametry?
Tak. Krótka próba i karta ustawień zmniejszają ryzyko i straty.
Jeśli masz odcinek materiału, wykonaj testowy pierścień o tych samych grubościach ścianek. Zacznij od dolnych wartości prędkości i średnich posuwów. Zanotuj: prędkość skrawania, obroty, posuw na obrót, głębokość skrawania, wysięgi narzędzi, typ mocowania, stężenie chłodziwa i temperaturę detalu po przejściu. Oznacz miejsca, gdzie pojawiło się drganie lub wyciąganie wymiaru. Po zdjęciu zmierz owalność i zmianę grubości. Te dane staną się Twoją bazą dla kolejnych detali i skrócą czas ustawiania.
Podsumowanie
Zredukowanie odkształceń w cienkim pierścieniu z tytanu to suma kilku małych decyzji. Sztywne i miękkie mocowanie, ostre narzędzie, niska prędkość i pewny posuw, chłodzenie oraz przemyślana sekwencja robią różnicę. Zacznij od bezpiecznych ustawień, zapisuj wyniki i krok po kroku buduj swój stabilny proces toczenia tytanu.
Zamów krótką konsultację procesową toczenia tytanu i dopracuj parametry pod swój detal.
