Биметаллические заготовки и слоистые композиты сочетают прочность конструкционной стали или титана с высокой теплопроводностью меди и легкостью алюминия. Такие материалы востребованы в теплообменниках, ракетных двигателях и электротехнике. Однако скоростное фрезерование слоистых структур сопровождается резкими скачками сил резания при переходе инструмента через границу слоев. Различие теплофизических свойств провоцирует заусенцы на мягком слое и расслоение биметалла. Требуются специализированные траектории и адаптивные режимы подачи.

Специфика резания разнородных металлов с перепадом свойств

Механическая обработка слоистого пакета титан-алюминий осложняется различием твердости и температур плавления компонентов. Титан склонен к наклепу и требует низких скоростей резания, тогда как вязкий алюминий требует высоких оборотов для чистого реза. При одновременном контакте фрезы с обоими слоями возникает неравномерная нагрузка на зуб. Это вызывает микроколебания инструмента и ускоренный износ режущей кромки.

Расчет усредненной удельной силы резания биметаллического пакета выполняется пропорционально толщине слоев:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
K_c_eff = (K_c1 * h_1 + K_c2 * h_2) / (h_1 + h_2)

где параметры K_c1 и K_c2 выражают удельное сопротивление резанию первого и второго металлов, величины h_1 и h_2 задают толщины соответствующих слоев заготовки.

Особенности стружкообразования на границе слоев

Переходная зона биметалла после диффузионной сварки или сварки взрывом содержит твердые интерметаллидные фазы высокой хрупкости. При врезании зуба фрезы в интерметаллидный шов возникают микроударные нагрузки, приводящие к микровыкрашиванию твердого сплава. Стружка мягкого металла может налипать на переднюю грань инструмента, ухудшая условия резания твердого слоя. Контроль стружкообразования требует применения пластин с полированными стружколомами.

Фрезерование слоистых композитов всегда следует выполнять по направлению от более твердого слоя к мягкому, чтобы исключить отрыв плакирующего покрытия.

Факторы стабильной обработки биметаллических заготовок включают следующие технологические приемы:

  • Применение попутного фрезерования для снижения толщины стружки на выходе зуба.
  • Ограничение радиальной ширины фрезерования для снижения дуги контакта инструмента.
  • Использование непрерывного охлаждения водорастворимой СОЖ под давлением двадцать бар.
  • Программирование плавного врезания фрезы по пологой винтовой траектории.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Адаптивная регулировка подачи на границе раздела

Современные контроллеры ЧПУ с функцией адаптивного управления подачей регулируют минутную скорость движения осей по току нагрузки сервопривода шпинделя. При выходе фрезы из титанового слоя в алюминиевый подача мгновенно увеличивается, предотвращая наростообразование. При обратном врезании в сталь или титан система снижает минутную подачу. Это стабилизирует стойкость инструмента и исключает поломку тонких концевых фрез.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  1. Назначение базовых режимов резания отдельно для каждого слоя в CAD/CAM-системе.
  2. Формирование послойной траектории с параллельным съемом припуска вдоль границы раздела.
  3. Активация функции адаптивного контроля нагрузки на шпинделе станка с ЧПУ.
  4. Финишная зачистка мягкого слоя полированной фрезой на повышенных оборотах.
Тип биметаллической парыСкорость резания твердого слоя, м/минСкорость резания мягкого слоя, м/минРекомендуемый тип фрезы
Сталь 12Х18Н10Т / Медь М1120 - 160250 - 400Твердый сплав с AlCrN покрытием
Титан ВТ6 / Алюминий АМг660 - 90400 - 600Полированный твердый сплав без покрытия
Сталь 09Г2С / Латунь Л63140 - 180300 - 450Микрозернистый сплав с TiAlN

Предотвращение отслоения плакирующего слоя

Растягивающие осевые силы при резании могут превысить прочность адгезии металлов по линии сварного шва, вызывая расслоение заготовки. Применение фрез с разнонаправленным углом наклона спирали создает встречно направленные осевые силы сжатия. Это прижимает плакирующий слой к основе в процессе резания. Качество кромок на мягком металле улучшается, а образование заусенцев сводится к минимуму.

Снижение вибраций оснастки исключает усталостное разрушение диффузионного шва биметалла.

Подбор геометрии твердосплавного инструмента

Универсальные концевые фрезы для обработки биметаллов имеют положительный передний угол от десяти до двенадцати градусов и острую шлифованную кромку. Износостойкие наноструктурированные покрытия на основе AlTiN или AlCrN защищают основу инструмента от абразивного износа на твердом металле. Правильный выбор инструмента гарантирует шероховатость Ra 0.8 мкм на обоих слоях композита.