Bearbetning i titan: Nya koncept ger framgång
Kapaciteten hos maskinen som skall användas för titanfräsning är avgörande, speciellt vad avser tillgänglig effekt, vridmoment, spindelkapacitet, antal bearbetningsaxlar, fastspänning och sist men inte minst möjligheter för tillförsel av kylvätska med högt tryck. Bland fräsmetoder för titan finns många att välja bland. Förutom planfräsning och hörnfräsning finns olika profilfräsning, hålrumsfräsning och spårfräsningsmetoder. Lämpliga för många komponenter är också svarvfräsning, högmatningsfräsning, dykfräsning, rampning, cirkulär fräsning, cirkulär rampning och olika metoder att "skiva" av material, som vid trochoidal fräsning. De flesta av dessa lämpar sig väl idag för titanbearbetning, tack vare olika nyutvecklade fräskoncept och applikationskunskaper. Det finns mycket att vinna genom att se möjligheterna med en alternativ metod för en operation och utnyttja radiella och axiella ingrepp på olika sätt. Ett mindre radiellt ingrepp och ett större axiellt ingrepp är många gånger en fördel, speciellt i ett flertal typiska titankomponenter med 2D-profilfräsning. Då kan en vändskärsvalsfräs vara det bästa alternativet för grovfräsning av externa och interna plana ytor, kanter, profiler och djupa skuldror. Idag finns dedikerade valsfräsar för titanbearbetning, med vassa skär, och hårdmetallsorter utvecklade för högre matning med mindre effektbehov. Även riktad skärvätsketillförsel vid varje skär är en viktig tillgång, där flöde och tryck kan optimeras med munstycken i fräsen. Kan maskinen leverera tryck på mellan 50 och 70 bar får man en betydande processförbättring med dessa fräsar. Behovet av hög stabilitet för skäret i dess skärläge samt valsfräsarnas svaghet mot axiella skärkrafter kräver en ny unik lösning speciellt för titanfräsning. I den moderna valsfräsen får skären tillräcklig stöd, skärrörelser minimeras och utrymme ges för ökad matning genom ett helt nytt koncept för låsning i gränssnittet. I titanfräsning är vändskärens säkrade position i fräsen alltid en kritisk faktor med avseende på skäreggsbelastning och bearbetningskvalitet. När man kommer ner på mindre frässtorlekar har oftast lösningen varit solida hårdmetallfräsar. Dessa har utvecklats betydligt under senare år med geometrier och sorter för titanfräsning. Nackdelen med denna verktygstyp är längden på verktygen och att vertyget är en solid enhet som påverkar stabilitet, flexibilitet och verktygskostnad. Men för området mellan vändskärsverktyg och solida pinnfräsar, dvs verktygsdiametrar mellan 10 och 25 mm, finns en modern lösning med utbytbara fräshuvuden. Detta koncept kombinerar vändskärens utbytbarhet och kostnadseffektivitet med solida verktygs produktivitet och precision. De cylindriska hållarskaften kan utformas på ett sätt som ger hög stabilitet och flexibilitiet. Men här är kvaliten hos kopplingen mellan fräshuvud och hållare direkt avgörande vad avser prestanda och precision särskilt i titanbearbetning. Frässystem med utbytbara huvuden förbättrar många av de applikationer där solida verktyg har tillämpats i titan, särskilt där det axiella skärdjupet är relativt litet, som vid mer konventionell grund 2D-profilfräsning. Andra exempel är 3-axlig profilfräsning samt 4- till 5-axlig svarvfräsning med fullradiepinnfräs och 3D profilfräsning där bara änden eller sidan på verktyget används. Även vinklade fickor med begränsad tillgänglighet är en intressant applikation. Programmering är ett viktigt moment för att lyckas med titanfräsning. Att hitta de rätta verktygsbanorna för fräsning av olika element är avgörande för hur effektiv bearbetningen blir. Med dagens cam-möjligheter finns programmerings- och simuleringsmöjligheter för att utföra lätta, snabba metoder som slicing, cirkulär rampning, dykfräsning och trochoidal fräsning. Jämförelser är relativt lätta att utföra mellan olika metoder vad avser tid och avverkningsgrad. För att exemplifiera detta kan man se på grovfräsning av existerande kaviteter. Att "skiva" (slicing) av material med litet radiellt skärdjup, i snabba cirkulära verktygsbanor som i trochoidal-fräsning, är ett mycket lämpligt bearbetningsätt för titan. Förutom grovfräsning återstår för många titankomponenter rest-fräsning (semi-grovbearbetning) av kaviteter, där material måste avverkas innan finoperationen. Speciellt hörn, fickor och profiler berörs ofta av detta behov. Metodval och programmeringsmöjlighet är då avgörande där flertalet konventionella metoder inte når måttet i moderna maskiner. Faktorer som blir avgörande är verktygets ingång, ingreppstid, spåntjockleken i förhållande till tandmatning och antalet tänder i ingrepp. Att rulla in i ingrepp med stort axiellt skärdjup, men litet radiellt skärdjup, är skonsamt för fräsen och genererar endast låga skärkrafter och kort kontakttid för skäreggen. Sammanfattningsvis bör titanfräsning närmas mera metodiskt än vanligt. Materialet är mer krävande, men med moderna medel och metoder behöver inte titan upplevas som svårt eller långsamt att tillverka i. Lämpliga verktygskoncept, bearbetningsmetoder, hållande verktyg och riktad skärvätska med högt tryck - baserat på gedigen applikationskunskap – gör titanbearbetning till en möjlighet med hög konkurrensnivå för de flesta verkstäder idag.