ZCCCT Usinagem Eficiente NC de Peças Estruturais de Aviação em Liga de Titânio.

As ligas de titânio estão sendo cada vez mais utilizadas na indústria da aviação devido à sua alta resistência, boas propriedades mecânicas e forte resistência à corrosão. Com a crescente proporção de ligas de titânio em aeronaves, o impacto do controle numérico na eficiência do processamento de peças estruturais aeroespaciais de titânio está aumentando nas empresas de fabricação de aviação. A liga de titânio é um material de difícil usinagem, com uma usinabilidade relativa de 0, 15 a 0, 25, e a eficiência de processamento é apenas 10% da liga de alumínio. Portanto, a baixa eficiência de processamento de peças estruturais aeroespaciais de titânio limita severamente a produção em massa de aeronaves modernas. Alcançar a usinagem eficiente de peças estruturais aeroespaciais de titânio tornou-se uma preocupação comum para empresas de fabricação aeroespacial, fabricantes de equipamentos CNC e fabricantes de ferramentas.

Desempenho de corte da liga de titânio.

A liga de titânio tem as características de boas propriedades mecânicas, forte resistência à corrosão e baixa gravidade específica. No entanto, na usinagem, o desempenho de corte da liga de titânio é muito ruim, principalmente nos seguintes aspectos:

(1) Alta força de corte. O material de liga de titânio tem alta resistência e grande resistência ao corte durante o processo de corte, resultando em uma grande quantidade de calor de corte na aresta de corte;

(2) Baixa condutividade térmica. A liga de titânio tem baixa difusividade térmica e uma grande quantidade de calor de corte está concentrada na área de corte;

(3) A tensão na ponta da lâmina é alta. A liga de titânio tem baixa plasticidade, e os cavacos gerados pela usinagem são muito fáceis de dobrar, resultando em um curto comprimento de contato entre os cavacos e a face frontal, de modo que a área unitária da aresta de corte é aumentada, resultando em concentração de tensão na ponta;

(4) Alta fricção. A liga de titânio possui um módulo de elasticidade pequeno, o que causa aumento da fricção entre a face de corte e a face lateral;

(5) Alta atividade química. Em altas temperaturas de corte, o titânio reage facilmente com gases como hidrogênio, oxigênio e nitrogênio no ar, formando uma camada dura na superfície para acelerar o desgaste da ferramenta.

Equipamento de processamento eficiente para ligas de titânio.

A fim de atender o processamento eficiente de peças estruturais de liga de titânio, o novo equipamento de processamento de liga de titânio mostra as seguintes tendências de desenvolvimento:

(1) Alto torque. A liga de titânio possui alta resistência e alta força de corte durante a usinagem. Uma das características óbvias das máquinas-ferramentas de processamento de ligas de titânio é o grande torque do fuso e o torque do ângulo de giro.

(2) Aplicação do fuso elétrico. Fusos elétricos de alta potência e alto torque têm sido aplicados ao processamento de ligas de titânio .

(3) Utilização de centro de usinagem horizontal para processamento de liga de titânio. O centro de usinagem horizontal facilita a remoção de cavacos, o que é propício para melhorar a eficiência e a qualidade do processamento. A bancada intercambiável é fácil de realizar o processamento de múltiplas estações e configurar linhas de produção flexíveis para melhorar a utilização do equipamento.

(4) Refrigeração interna de alta pressão. Durante a usinagem de ligas de titânio, o calor de corte é concentrado na ponta da ferramenta, o que é fácil de causar desgaste ou danos à ferramenta. A refrigeração interna de alta pressão pode pulverizar com precisão a área de corte para remover o calor de corte.

Ferramentas de corte eficientes para usinagem de ligas de titânio.

A usinabilidade de corte da liga de titânio é ruim, e a velocidade de corte dos métodos de processamento tradicionais geralmente não ultrapassa 60 m/min. A usinagem grosseira de ligas de titânio utiliza principalmente o método de grande profundidade de corte, baixa velocidade e baixa alimentação para obter a taxa máxima de remoção de metal. Ferramentas de corte de carboneto revestidas com PVD para acabamento de fresamento de alta velocidade com pequena largura de corte e grande profundidade de corte para corte eficiente. Portanto, as ferramentas de processamento de liga de titânio concentram-se principalmente em como evitar a vibração, reduzir a força de corte e reduzir a temperatura de corte durante a usinagem forte:

(1) Fresamento da face em liga de titânio: ao fresar peças de liga de titânio, utiliza-se o fresamento com pequena profundidade de corte e grande avanço para obter um processamento eficiente. O princípio da fresamento de alto avanço é reduzir o ângulo de deflexão principal da ferramenta,, de modo que a ferramenta ainda possa manter uma pequena espessura de cavacos sob altos avanços, reduzindo assim a força de corte e atingir baixa velocidade de corte, obtendo-se um grande avanço, aumentando a taxa de remoção de metal por unidade de profundidade de corte. Ao mesmo tempo, a força de corte é parcialmente vertical para cima, a força tangencial é pequena e a potência consumida também é pequena. Este método de processamento não requer alta potência e rigidez da máquina-ferramenta e é amplamente utilizado.

(2) Processamento de cavidades em liga de titânio: A cavidade da ranhura é uma característica principal das peças estruturais aeroespaciais de liga de titânio. A taxa de remoção de material é alta e a carga de trabalho é grande. Portanto, o processamento da cavidade é a chave para o processamento eficiente de peças de liga de titânio. O corte forte com grande profundidade de corte, baixa velocidade e baixo avanço para obter a taxa máxima de remoção de metal é um método eficaz para o desbaste de ligas de titânio. Atualmente, as ferramentas de fresamento potentes para usinagem bruta de ligas de titânio são amplamente utilizadas, com a maior eficiência em fresas de milho.

(3) Tecnologia de processamento de filetes: Para reduzir o peso da aeronave, o filete no canto da ranhura da estrutura da aeronave geralmente é pequeno, e uma fresa com diâmetro menor é necessária para o processamento. Devido à quantidade de corte abrupto no filete, a força de corte varia muito. Devido à quantidade abrupta de corte no arredondamento, a força de corte varia muito. No caso de uma força de corte abrupta, a ferramenta facilmente gera vibração e até lascas, resultando em um desgaste severo da ferramenta e baixa eficiência de usinagem. O fresamento de mergulho é a melhor maneira de resolver a eficiência no processamento de cantos. O processo de fresamento de corte é menor que a vibração de fresamento convencional, e o método de corte é mais eficiente na remoção da margem de canto. Inserir e fresar nos cantos usando ferramentas de inserção e fresamento com diferentes diâmetros pode remover a maior parte da margem restante nos cantos, e depois usar a fresa para remover o resíduo gerado pelo processo de inserção e fresamento, o que pode melhorar significativamente a eficiência de processamento.

(4) Tecnologia de fresamento lateral de precisão: no acabamento das paredes laterais, a interrupção do fresamento é usado para atingir o objetivo de corte de alta velocidade, melhorando a qualidade da superfície e a eficiência de usinagem das peças. Durante o acabamento lateral, devido à pequena largura de corte, o tempo de corte por turno do dente é muito curto, ou seja, o tempo de resfriamento é muito longo. No caso de resfriamento adequado, a temperatura de corte pode ser efetivamente controlada, de modo que a velocidade de corte pode ser bastante aumentada para melhorar a eficiência do processamento. O corte e o acabamento de alta velocidade das ligas de titânio podem melhorar muito a eficiência e a precisão da usinagem.

(5) Tecnologia de otimização de simulação: A margem de corte das peças estruturais de liga de titânio mudará continuamente durante a usinagem de desbaste. O programa NC compilado pelo software CAM existente só pode definir parâmetros de corte fixos. A fim de evitar a influência do programa local sobre a ferramenta e a máquina devido à quantidade excessiva de corte, o método geral é reduzir os parâmetros gerais de corte para garantir a vida útil da ferramenta e a qualidade da peça. A tecnologia de otimização de simulação da Vericut pode resolver bem esse problema. A biblioteca de otimização de parâmetros de corte é definida pelo software Vericut e simulada pelo software. As permissões de usinagem e as condições de corte reais são calculadas por meio da simulação, e os parâmetros de corte no programa são otimizados de acordo com as permissões de usinagem e as condições de corte. Isso não só prolonga a vida útil da ferramenta, mas também garante a qualidade das peças e melhora a eficiência da usinagem.