最具挑戰(zhàn)性的鈦合金材料凹槽銑削
航空工業(yè)的鈦合金材料需求正在日益增長矫第，專家預(yù)測今后五年將平均增加20%稚晚。這將改變制造廠的格局绎巨，因為處理鈦合金材料往往需要較長的機(jī)床運行時間。

航空工業(yè)客戶提供全新的刀具和全面的零件知識方面的支持砾省，其目的是以高效經(jīng)濟(jì)鸡岗、省時省力的方式加工鈦合金零件。
      飛機(jī)制造工業(yè)使用大量的鈦合金编兄，特別是高應(yīng)力構(gòu)件咕烟，鈦合金材料得到廣泛應(yīng)用。門框淀祟、起落架安裝支架和機(jī)翼附件等零件通常有較高的加工含量憎对，過程中需要進(jìn)行大量的切屑加工，大大超過了成品件的切屑酌铺。這主要是由于整體式鍛件有大量的凹窩散岩。各種深淺凹窩酿乾、5軸凹窩、矩形凹窩的壁或底面往往很薄萌圣，因此很難銑削裆乘，對這些構(gòu)件的加工技術(shù)提出嚴(yán)格要求≡蓿可轉(zhuǎn)位刀片和整體硬質(zhì)合金銑刀能做到綜合權(quán)衡。其關(guān)注的焦點是加工的可靠性傀铃，因為這些構(gòu)件非常昂貴糕米。同時，市場的成本壓力催生了高加工性能和生產(chǎn)效率需求茫经。
通常在加工鈦合金材料時巷波，材料的導(dǎo)熱系數(shù)低、易于出現(xiàn)振動卸伞，因此需要非常剛性的機(jī)床方案及優(yōu)化的切削刃準(zhǔn)備工作抹镊。航空工業(yè)零件經(jīng)理Dirk Masur與其同事一道，齊心協(xié)力荤傲，攻克了鈦合金加工的一個個難關(guān)垮耳。他說：“我們的重點是成套的解決方案，即根據(jù)最佳慣例遂黍，在應(yīng)用時綜合考慮各方面的因素终佛，例如刀具設(shè)計、CAM程序和加工策略雾家×逭茫”因此，我們研發(fā)出了適合粗加工芯咧、半精加工或精加工的先進(jìn)刀具方案牙捉。

       Masur表示，憑借我們幾十年積累的零件知識妆吱，研發(fā)出了高效可靠的戰(zhàn)略：“作為全球網(wǎng)絡(luò)的一部分橘凿，我認(rèn)為這些策略極為重要。我們的專長是以客戶為中心奈炕，與各大院校和機(jī)床制造廠建立全面的合作伙伴關(guān)系禽忧。我們齊心協(xié)力，通力合作书尚，持續(xù)開發(fā)了關(guān)鍵零件的加工工序衙乡。這就是我們能始終使用最新技術(shù)的秘籍所在°逅ⅲ”
最后箱歪，圖賓根的加工專家可為顧客提供加工效率最高的定制工藝過程趁悦。其關(guān)鍵是，工藝過程與機(jī)床類型和加工能力完美匹配揽膏，例如委蒿，可用較低性能的機(jī)床，達(dá)到最大的輸出產(chǎn)量歹朵。Masur強(qiáng)調(diào)：“在移交前模擬和驗證加工工序黎人，讓用戶對加工的高效性、經(jīng)濟(jì)性或加工可靠性做到心中有數(shù)挠说≡杼罚”

        鋁合金的典型試驗
        因為航空工業(yè)幾乎沒有真正的試驗零件直接可用，也沒有大型構(gòu)件损俭，所以專家們通常都是用普通零件證明其每代刀具產(chǎn)品的性能蛙奖。這種元件采用市面上有售的Ti6Al4V (3.7164)材料制成。專家們設(shè)計除了具有多種典型凹窩形狀的零件杆兵，這些凹窩形狀與實際零件上的凹窩形狀相同或類似雁仲。這就是說，加工結(jié)果可相互轉(zhuǎn)移琐脏。
其計劃方案是一種四合一的刀具：M3255切線玉米銑刀攒砖、M4002大進(jìn)給量面銑刀(粗加工工序)、Ti40整體硬質(zhì)合金端銑刀和配有Ti50可換頭的模塊化的ConeFit銑刀(半精加工工序和精加工工序)骆膝。這是在現(xiàn)實生活中可能真正需要的組合祭衩，例如在加工起落架安裝支架時就會用到。我們專門為鈦合金加工設(shè)計了兩種整體硬質(zhì)合金刀具的涂層及宏觀槽形和微槽形阅签。M3255和M4002銑刀采用了由全新WSM45X切削刀具材料制成的可轉(zhuǎn)位刀片掐暮。ISO S和ISO M應(yīng)用最適合的涂層是CVD涂層，這種涂層非常結(jié)實列序。

        在粗加工凹窩或凸肩時或者需要高金屬移除率時碧爬，M3255豪豬銑刀是最佳選擇，特別適合加工鈦合金等難以加工的材料睹肝。此刀具在周向切向布置的四刃可轉(zhuǎn)位刀片且在前刀面上有雙刃可轉(zhuǎn)位刀片旺胳。銑刀的主要特點是低齒距，還可用于全槽銑削画柜。例如捞蹈，假設(shè)參數(shù)D = 80， z = 6围杉，粗加工的加工量在400 cm3/min以上钧鸳，刀具使用壽命超過每張刀片60分鐘。從2016年5月開始乖粘，正式把M3255印在刀具產(chǎn)品目錄上搓睦。屆時卡载，在客戶提出要求時，可作為非標(biāo)刀具供貨傍念。
        下文舉例說明了加工通用零件凹窩時的加工速率和刀具壽命：
        1.M3255切線豪豬銑刀/ / D = 50, z = 5 / WSM45X:
粗加工 - 凹窩274 mm×120 mm×74 mm：
vc=40 m/min矫夷，fz=0.15 mm，ap=37.0 mm(2級)憋槐，ae=30.0 mm(同心刀具路徑)
結(jié)果：加工量：212 cm3/min双藕，刀具使用壽命：70 mins (噸/凹窩：14 mins)
        2.Ti50ConeFitPrototyp/D = 25， z = 5/整體硬質(zhì)合金可換頭：
半精加工和精加工 - 凹窩：274 mm×120 mm×74 mm：
vc=90 m/min阳仔，fz=0.1 mm蔓彩，ap= 16.0-22.0 mm(變量)，ae=3.7 mm(半精加工)驳概，0.3 mm(精加工)
結(jié)果：加工量：33 cm3/min，刀具使用壽命：60 mins (噸/凹窩：14 mins)
        3.M4002大進(jìn)給量面銑刀/D = 50旷赖， z = 5/WSM45X：
粗加工 - 凹窩254 mm×127 mm×42 mm：
vc=60 m/min顺又，fz=0.7 mm，ap=1.5 mm等孵，ae=50 mm
      結(jié)果：加工量：93 cm3/min稚照，刀具使用壽命：40 mins(噸/凹窩：10 mins)
      差異化銑削高動態(tài)切削
      智能加工策略的一個很好范例是“高動態(tài)切削”(HDC)。這既改善了高效性和經(jīng)濟(jì)性俯萌，又改善了加工可靠性果录。采用高動態(tài)切削后，加工條件保持不變轩苔，因此刀具切削刃上的受力和工藝過程溫度也保持不變咖雀。相應(yīng)的功能由先進(jìn)的CAM軟件提供。優(yōu)勢：性能更佳旅榨，加工可靠性更高;恒定的吃刀狀況產(chǎn)生的振動小亮购，刀具磨損率較低，使用壽命長秃值。因此岔爹，切削長度更長，加工量更大哑逾。同時旧伺，主軸能耗低。
      4.Ti40Prototyp / D = 20吹复， z = 5/鈦合金材料整體硬質(zhì)合金端銑刀：
高動態(tài)切削君祸，矩形凹窩：200 mm×92 mm×48 mm：
vc= 115 m/min, fz= 0.134 mm, ap= 47.5 mm, ae= 2 mm
      結(jié)果：加工量139 cm3/min (噸/凹窩：9 mins)

整體硬質(zhì)合金端銑銑刀的鈦合金專家，其差異化的齒距和切削刃特殊設(shè)計紊徊，可抵抗振動肴熏。這種刀具還適合智能加工戰(zhàn)略鬼雀，例如高動態(tài)切削。
     鈦合金材料輕質(zhì)和高強(qiáng)度特性
     鈦合金材料被分類成很難加工的材料(ISO S)蛙吏。這些材料的導(dǎo)熱性低源哩，刀具切削刃口承受的熱負(fù)荷很高。加工期間鸦做，低彈性模量也容易出現(xiàn)振動励烦。
Ti6Al4V是航空工業(yè)最常用的鈦合金材料，但目前越來越多的起落架也使用Ti-5-5-5-3和Ti-10-2-3材料泼诱。兩種材料的熱穩(wěn)定性比Ti6Al4V高坛掠，加工時切削速度低。
Ti6Al4V導(dǎo)熱系數(shù)：7.56 W/mK(鋼材Ck45：51.9 W/mK)
Ti6Al4V彈性模量：= 110 kN/mm2(鋼材Ck45：210 kN/mm2)
Ti6Al4V密度= 4.4 g/cm3(鋼材= 7.85 g/cm3)
RmTi6Al4V的抗拉強(qiáng)度= 900 N/mm2

 一種靈活的解決方案治筒，用于鈦合金構(gòu)件的半精加工和精加工屉栓。配有適應(yīng)各種凹窩深度的大量刀柄。核心品牌Walter Prototyp的所有整體硬質(zhì)合金端銑銑刀都有ConeFit變型銷售耸袜。
        但什么是合金?
        鋁材是現(xiàn)代航空器不可或缺的材料友多。盡管復(fù)合材料用量越來越多，但是這種材料仍然起著重要作用妨宪。其中部分原因是正在研發(fā)性能優(yōu)良的鋅合金材料锥约。目前的趨勢是朝鋁鋰鍛造合金發(fā)展。
        Al-Li合金比其他鋁合金輕之灼，彈性模量較高侮搭，特性最適合飛機(jī)制造工業(yè)。用這些輕質(zhì)材料制成的工件通常與鈦合金工件類似比紫。這兩種材料都有大量凹窩闭凡，因此產(chǎn)生大量的切屑。主要的差別是蕾捣，鋁合金加工采用HSC(高速切削)工藝怔惯，不再被認(rèn)為“難以切削”或“切削參數(shù)低”的材料。相反易震，當(dāng)銑削速度在3000 m/min以上時庞取，Vc值不常用。另一方面烈瑰，切削速度太低容易形成積屑瘤鞍靴，從而降低刀具使用壽命。同理镶摘，在加工鈦合金時嗽桩，使用鋁合金還要求大量的技術(shù)專長和零件知識，以便開發(fā)出高效經(jīng)濟(jì)、安全可靠的工藝碌冶。其重點是根據(jù)應(yīng)用提出完整的解決方案湿痢，與鋁合金優(yōu)化的刀具和機(jī)床方案一樣。

 航空工業(yè)專家使用由Ti6Al4V制作而成的通用零件扑庞，示范了典型的構(gòu)件工藝譬重。
        因此，引進(jìn)了一種全新銑刀罐氨，這是一種嶄新的專業(yè)鋁合金臀规，可以根據(jù)飛機(jī)制造工業(yè)的要求精確定制。M2131斜向進(jìn)刀銑刀栅隐，采用90°可轉(zhuǎn)位刀片塔嬉，其專長是斜向進(jìn)刀和凹窩銑削。制造銑削本體同心度最高租悄，使用的可轉(zhuǎn)位刀片有防離心力保護(hù)谨究。銑刀也經(jīng)過預(yù)平衡調(diào)整。通過    HSC機(jī)加工诲操，可得出保證高加工可靠性的測量值路旬。
        但是，新刀具的亮點是WNN15材質(zhì)可轉(zhuǎn)位刀片锨堵，這是一種全新的PVD刀具，使用“HiPIMS方法”制造莲吐∷诙眨“HiPIMS”表示“高功率脈沖磁控濺射”。這種物理涂層工藝的獨特特點是形成一層彈性極高的平滑PVD涂層稠眠。這種新刀具的好處是摩擦非常低惨槐，形成的積屑瘤也很少。它還可耐受后刀面磨損碱暗，具有極高的切削刃穩(wěn)定性瘤褒。銑削產(chǎn)品經(jīng)理Wolfgang V?tsch說：“現(xiàn)場試驗確認(rèn)了新可轉(zhuǎn)位刀片相較于標(biāo)準(zhǔn)型的技術(shù)優(yōu)勢，我們的應(yīng)用工程師已經(jīng)輕松實現(xiàn)了刀具使用壽命延長至200%杖户。有一種情況悲组，我們甚至可延長幾乎400%!”

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