TPT September 2011

Special Cutting - News

Titanium troubles solved by Prototyp tooling TESTS with a Walter Prototyp carbide milling cutter have shown Airbus that it can transform its titanium ma- chining capabilities, doubling cutting volumes during roughing operations on one workpiece. Applied to the Ti6Al4V alloy, a 25mm diameter Prototyp Ti40 solid carbide end mill removed 160-200cm3/ min of material at feed rates of 50-60m/min. This compares with 80cm3/min at 25m/min using a 32mm HSS tool – cutting data that has characterised the Airbus workpiece since the mid-1990s. Machining of Ti6Al4V is inherently problematic, according to Walter GB. The material, widely used for aer- ospace applications, has extremely poor thermal conductivity (Ti6Al4V is 7.56W/mK while Ck45 steel is 51.9W/mK), a low elastic modulus (110kN/mm2 compared to Ck45’s 210kN/mm2), and a distinct tendency to ‘gum’, with the machining heat being largely dissipated by the tool’s cutting edge rather than by the swarf, as is the case with steel. However, Walter’s development of titanium-compatible carbide substrates has resulted, for example, in the Prototyp Ti40 solid carbide end mill. This is tough and relatively vibration-immune carbide has proved its worth in the Airbus project. Further Walter trials – in this instance with Ti5553 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr), a near-beta alloy with higher tem- perature resistance than Ti6Al4V and a Brinell hardness of 430 – have also proved successful when using the Ti40 at reduced cutting speeds and feeds. Walter’s on-going developments in titanium machining also include larger diameter tools that necessitate the use of PVD Tiger.tec inserts – WSM35 with high wear resistance for good machining conditions and WSP45 with increased toughness for difficult conditions. Walter’s G77 insert geometry (with large rake angle of 20deg) has been optimised for titanium alloys and is now available for shoulder mills and porcupine cutters (type ADGT) and round insert cutters (RO.X). Инструмент Prototyp решает проблемы механической обработки титана Испытания фрезы Prototyp из твердосплавного материала компании Walter GB Limited, проведенные компанией Airbus, показали, что возможности механической обработки титана можно расширить, увеличив в два раза объем снимаемого материала при черновой обработке детали. На сплаве Ti6Al4V торцевая фреза из Prototyp Ti40 диаметром 25 мм снимала 160-200 cм3/мин материала при скорости подачи 50-60 м/мин. Для сравнения инструмент из быстрорежущей стали диаметром 32 мм снимает 80 cм3/мин при подаче 25 м/мин (такие данные были характерными при обработке деталей на предприятиях компании Airbus с середины 60-х гг.) Механическая обработка сплава Ti6Al4V по заявлению компании Walter GB Limited представляет собой проблему. Этот материал, широко применяемый в аэрокосмической промышленности, имеет чрезвычайно низкую теплопроводность (в сплаве Ti6Al4V она составляет 7,56 Вт/мК, в то время как в стали Ck45 – 51,9 Вт/мК), низкий модуль упругости (110 кН/мм2 по сравнению с 210 кН/мм2 в стали Ck45) и отчетливую тенденцию к «резинению», когда тепло от обработки интенсивно отводится режущей кромкой инструмента, а не стружкой, как в случае стали. Однако разработка компанией Walter GB Limited совместимых с титаном карбидных подложек привела, например, к созданию торцевой фрезы Prototyp Ti40 из сплошного твердосплавного материала. Этот вязкий и относительно стойкий к вибрации карбид оказался полезным в проекте компании Airbus.

Дальнейшие испытания, проведенные компанией Walter GB Limited, - в этом случае со сплавом Ti5553