약강성 가공에 영향을 미치는 주요 요인티타늄 합금구조에는 기계 강성, 절삭 공구 선택, 공정 매개변수 및 효과적인 냉각이 포함됩니다. 가공 중에 이러한 요소는 상호 작용하고 서로 영향을 미치며 변형 오류가 누적되면 가공된 약하고 강성이 있는 부품이 공차를 벗어나 가공 변형을 제어하기 어려워질 수 있습니다.
1.1 공작기계의 선택
공작기계-고정물-커터 시스템의 강성이 좋아야 하고, 공작기계의 각 부분 사이의 간격이 적절하게 조정되어야 하며, 스핀들 방사형 런아웃이 최소화되어야 합니다. 그러한 공작 기계를 사용하는 것이 바람직합니다.
1.2 절삭 공구 선택
절삭 생산성 향상은 주로 새로운 유형의 절삭 공구 소재를 개발하고 적용한 결과입니다. 지난 수십 년 동안 초경 코팅, 세라믹, 입방정 질화 붕소 및 다결정 다이아몬드를 포함한 절삭 공구는 큰 발전을 이루었습니다. 이는 주철, 강철 및 고온 합금 가공에 효과적입니다.- 그러나 티타늄 합금용 절삭 공구 재료는 다음과 같은 매우 중요한 특성을 가져야 하기 때문에 티타늄 합금의 가공성을 향상시킬 수 있는 공구는 없습니다. 1) 높은 응력을 견딜 수 있는 우수한 고온 경도; 2) 열 구배 및 열 충격을 줄이기 위한 우수한 열 전도성; 3) 티타늄과 반응하는 경향을 줄이기 위한 우수한 화학적 불활성; 4) 칩 분할 공정에 적응할 수 있는 우수한 인성과 피로 저항성. 거의 모든 티타늄 합금 가공 공정에서 텅스텐 카바이드(WC/Co) 초경합금 공구가 최고의 성능을 갖는 것으로 간주됩니다. 일부 테스트에서는 모든 코팅된 초경 공구가 코팅되지 않은 공구보다 마모율이 더 높은 것으로 나타났습니다. 최신 세라믹 도구의 품질이 향상되고 -절삭이 어려운 재료, 특히 고온 합금(예: 니켈{14}}계 초합금)을 가공하는 데 점점 더 많이 사용되고 있지만 열 전도성이 낮고 파괴 인성이 낮으며 티타늄과의 반응으로 인해 초경강과 고속도강을 대체하지는 못했습니다. 초경질 절삭 공구 소재(입방정 질화붕소 및 다결정 다이아몬드)는 티타늄 합금 가공 시 마모율이 낮아 우수한 성능을 발휘합니다.
1.3 절삭유
티타늄 합금은 고강도, 내산화성, 고온 저항성과 같은 장점을 갖고 있습니다.- 고성능-사용에 대한 요구 사항을 충족하는 동시에 절단 처리에 대한 많은 과제도 제시합니다. 티타늄 합금을 절삭할 때 절삭 온도를 낮추려면 냉각이 지배적인 다량의 절삭유를 절삭 영역에 부어 절삭날의 열을 제거하고 칩을 씻어내서 절삭력을 줄여야 합니다. 따라서 절삭유의 요구사항은 높은 열전도율, 큰 열용량, 빠른 유속, 큰 유량 등입니다. 가장 좋은 냉각 방법은 절삭유 유량이 15~20L/min 이상인 고압 냉각입니다.- 일반적으로 사용되는 절삭유에는 일반적으로 물 또는 알칼리성 용액, 수용성- 기반 가용성 오일 용액, 비-수용성- 오일 용액의 세 가지 유형이 있습니다.
2. 티타늄 합금 구조 부품 가공의 어려움
2.1 높은 절삭 온도
티타늄 합금은 열전도율이 강철의 1/3~1/6 정도로 낮기 때문에 가공 시 절삭 온도가 높아지기 쉽습니다. 동일한 조건에서 티타늄 합금을 가공할 때 발생하는 절삭열은 동일한 강철을 가공할 때 발생하는 열의 두 배 이상이며, 가공 중에 발생하는 열은 공작물을 통해 방출되기 어렵습니다. 티타늄 합금은 비열 용량이 낮기 때문에 가공 중에 국부적인 온도가 급격하게 상승하여 공구 팁 온도가 과도하게 높아지기 쉽고 심각한 공구 마모 및 심지어 연소를 초래할 수 있습니다.
2.2 높은 절삭저항
티타늄 합금을 가공할 때의 절삭력은 강철을 절삭할 때와 거의 동일하므로 가공 중에 소비되는 에너지는 강철과 같거나 약간 낮습니다. 그러나 티타늄 합금을 가공할 때는 주 절삭날 근처의 응력이 매우 높습니다. 이는 티타늄 합금을 절삭할 때 경사면에 칩이 접촉하는 면적이 일반적으로 매우 작기 때문일 수 있습니다(동일 조건에서 강을 절삭할 때의 약 1/3). 절삭 응력이 높을수록 가공 중에 공작물이 항복하여 가공된 공작물의 치수가 불일치할 수 있습니다.
2.3 약강성 구조물의 진동
진동은 강성이 약한 티타늄 합금 부품을 가공할 때, 특히 정삭 작업에서 반드시 극복해야 할 중요한 문제입니다. 티타늄 합금의 매우 낮은 탄성률은 절단 시 진동의 주요 원인입니다. 절삭력 하에서 티타늄 합금의 변형은 탄소강의 두 배입니다. 공구의 측면과 가공된 표면 사이의 반동으로 인해 마찰이 발생하여 진동이 발생하고 절삭 온도가 높아집니다. 티타늄 합금을 가공할 때 매우 높은 동적 절삭력은 부분적으로 진동을 유발하며 그 값은 정적 힘의 30%를 초과할 수 있습니다. 이는 티타늄 합금 칩 형성의 플라스틱 전단 공정 때문입니다. 절삭 진동으로 인해 밀링된 티타늄 합금 가공물의 표면 품질이 정밀 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.