Proces cięcia stopu tytanu obejmuje obróbkę wymagającą dużej siły, wymagającą obrabiarek o dużej mocy napędu wrzeciona i silnych zdolnościach skrawania. W przemyśle lotniczym obróbka części ze stopu tytanu obejmuje przede wszystkim frezowanie wnęk. Aby ułatwić usuwanie wiórów, system chłodzenia i smarowania musi być odpowiednio zarządzany. Aby zapewnić skuteczne usuwanie wiórów, należy wdrożyć wysokociśnieniowy system chłodzenia i dostarczania smaru, aby bezpośrednio rozpylać duże ilości chłodziwa na narzędzie skrawające. Służy to dwóm celom: chłodzeniu narzędzia i natychmiastowemu wypłukiwaniu wiórów z obszaru obróbki, aby zapobiec ponownemu skrawaniu, co skraca żywotność narzędzia i rysuje obrabianą powierzchnię.
Aby umożliwić obróbkę o dużej mocy, producenci komponentów ze stopu tytanu specjalnie projektują konstrukcje produktów i koordynują konfiguracje osi, wyposażając je w potężne jednostki skrawające i wahadłowe. System mocowania wrzeciona narzędziowego wykazuje doskonałą sztywność, pozwalając obrabiarce generować stałą siłę skrawania pod dowolnym kątem – pionowym, poziomym lub przestrzennym.
Stopy tytanu charakteryzują się wysoką wytrzymałością i słabym przewodnictwem cieplnym. Aby osiągnąć wydajność obróbki porównywalną z aluminium, konieczne jest zmaksymalizowanie parametrów skrawania, takich jak zwiększenie posuwów i głębokości skrawania. Prowadzi to jednak do większych sił skrawania, które mogą powodować statyczne odchylenia między przedmiotem obrabianym a narzędziem, powodując zmniejszenie dokładności części lub niestabilne procesy obróbki. Przyspiesza to również zużycie narzędzia. Dlatego maszyny używane do obróbki stopów tytanu muszą posiadać dużą moc i wykazywać doskonałe charakterystyki statyczne i dynamiczne (wysoka sztywność statyczna i dynamiczna). Dodatkowo muszą być wyposażone w odpowiednie wysokociśnieniowe systemy chłodzenia i smarowania, aby ułatwić obróbkę przy niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym. Terminowe usuwanie wiórów ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia zużycia narzędzia i minimalizacji wytwarzania ciepła podczas obróbki.
Aby zwiększyć sztywność maszyny, niektórzy producenci stosują spawane konstrukcje stalowe w konstrukcjach skrzynkowych lub zamkniętych. Silniki posuwu o dużej mocy dla osi oraz systemy prowadnic o wysokiej sztywności i zerowym luzie zapewniają stabilność w pozycji obróbki, dodatkowo poprawiając sztywność maszyny. Ponadto cały system, w tym połączenie wrzeciono-narzędzie i uchwyt narzędziowy, musi być zoptymalizowany pod kątem sztywności podczas obróbki.
Oprócz sztywności statycznej, charakterystyki dynamiczne obrabiarki odgrywają decydującą rolę w wydajnej obróbce stopów tytanu. Zapewnienie stabilności procesu jest znaczącym wyzwaniem. Jeśli obrabiarka ma niską sztywność i słabe charakterystyki tłumienia, mogą wystąpić drgania samowzbudne z powodu dużych sił skrawania podczas obróbki. Niskie prędkości obrotowe i częstotliwości wzbudzenia bliskie częstotliwości własnej obrabiarki mogą powodować drgania podczas obróbki. Oprócz wpływu na jakość powierzchni przedmiotu obrabianego (np. pozostawianie śladów drgań), wibracje te mogą uszkodzić konstrukcję maszyny, uchwyt narzędziowy i narzędzie, prowadząc do zwiększonego zużycia narzędzia, a nawet pęknięcia.
Stabilność procesu obróbki w dużej mierze zależy od parametrów, takich jak prędkość wrzeciona i wybrana głębokość skrawania. Użytkownicy powinni rozumieć wydajność swoich obrabiarek i osiągalne limity głębokości skrawania. Dodatkowo, podkładki antywibracyjne mogą być proaktywnie instalowane na maszynie, a parametry mogą być wstępnie ustawione w systemie sterowania maszyną, aby uniknąć krytycznych zakresów głębokości skrawania, które wywołują wibracje.
