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    航太聚焦

    航太業不僅是切削工具的最大消費者之一,還是切削刀具發展的最重要驅動因素之一。 航太業不斷努力,主要在提高飛機部件的製造效率,提高飛行安全性並減少潛在的環境破壞。
    為了實現這些目標,航太業必須不斷改進飛機發動機和機身結構元件的設計,以增強對飛機的保護,使其免受閃電和結冰等危險因素的破壞作用。反過來,這導致一系列行業需求,包括引入需要新生產技術的工程材料,開發合適的機械和切削刀具。飛機製造商必須處理複雜的零件,這些零件是使用不同的加工策略由多種材料製成的。這就是為什麼航太業被認為是切削刀具開發取得進展的強大力量和主導力量。
    用於製造飛機部件的許多材料的可加工性很差。鈦具有令人印象深刻的強度重量比,高溫超合金(HTSA),在高熱負荷下不會失去強度,而複合材料則是難切削的材料。為了提高生產率並提高生產率,航太零件製造商必須使用能夠執行高級機加工操作的機床。在這種情況下,切削刀具的作用會大大提高;但是,由於刀具作為系統元素的耐用性低,因此它們可能代表整個製造系統中最薄弱的環節,從而降低生產率。航太業的客戶希望切削刀具和刀具製造商能夠提供更高水平的性能和可靠性,這在開發和集成非常規解決方案到其產品中以滿足這些期望方面都受到挑戰和啟發。

    基本材料
    "大多數切削刀具繼續用鎢鋼製造。近年來,ISCAR推出幾種專門用於航太材料的鎢鋼材質,包括 IC5820。該材質結合新的亞微米基板,漸進式硬CVD鍍層和後鍍層處理的優點,從而大大提高衝擊強度和耐熱性。 該鍍層的刀片主要用於銑削鈦。 精確的濕式冷卻,特別是高壓冷卻劑(HPC)可以顯著提高材質性能。"
    陶瓷是另一種刀具材料,比鎢鋼具有更高的熱硬度和化學惰性。這意味著陶瓷可確保更高的切削速度並消除擴散磨損。 ISCAR的最新開發成果之一是實心陶瓷立銑刀系列,主要在加工HTSA。這些立銑刀由SiAlON製成-SiAlON是一種氮化矽基陶瓷,包括矽(Si),鋁(Al),氧(O)和氮(N)。與鎢鋼刀具相比,立銑刀可以將切削速度提高多達50倍,從而可以大大節省加工時間。
    對於車削應用,該公司擴展用於加工HTSA材料的可轉位SiAlON刀片產品線。新產品(圖1)已經證明它們在車削Waspaloy和不同Inconel和Rene材質合金製成的航空發動機零件方面的有效性。與其他氮化矽陶瓷相比,SiAlON具有較高的抗氧化性,但韌性較低。因此,SiAlON刀片可靠性的關鍵是額外的切削刃準備。 ISCAR的新型“ TE”刃形幾何形狀已經開發出來,可以延長在重負荷條件下粗加工和間斷切削時的刀具壽命。

    先進的幾何
    改善切削幾何形狀是切削刀具發展的重要方向。切削幾何是理論和實驗研究的主題,科學技術的進步帶來一種新的強大刀具來輔助刀具設計:切屑形成的3D電腦建模。 ISCAR的研發團隊積極使用模型來尋找最佳的切削幾何形狀,並形成可轉位刀片和可換式刀頭。
    適用於最受歡迎的ISO刀片(例如CNMG、WNMG和SNMG)的F3S斷屑槽是專門為精加工高溫鎳基合金和特殊材料而設計的(圖2)。它確保平滑且容易的切削,並具有明顯的斷屑效果。設計的切削幾何形狀的出色加工能力是切屑流建模的直接結果。
    在孔加工中,將建模應用於設計過程中,極大地有助於創建SUMOCHAM可互換鎢鋼鑽頭的切屑分裂幾何形狀,用於在難切削的奧氏體和雙相不銹鋼中鑽削深度達12孔直徑的孔。

    靈活的定製
    航太產品的材料,尺寸、形狀、複雜性等等可能會發生巨大變化。為了製造如此多樣化的產品,產品製造商需要數十種機床和工藝流程。並非每種標準切削刀具都適合於以最高的生產率執行某些機加工操作,因此,航太工業是定製刀具的主要消費者。
    生產鈦零件的客戶可能對包含標準系列可轉位式外殼銑刀和刀桿的解決方案感興趣; 而另一個生產類似零件的客戶可能更喜歡帶有整體主體的特殊銑刀,以便直接安裝在機床主軸上。 ISCAR開發MULTI-MASTER和SUMOCHAM旋轉刀具系列,這些刀具具有可互換的刀頭和不同的主體配置,以確保提供各種刀具組裝選項,從而簡化定制並減少對昂貴的定制產品的需求。
    ISCAR最近推出的用於多主軸和瑞士式機床的模塊化鑽頭中可以找到簡化定制的另一個例子。鑽頭結合SUMOCHAM設計和FLEXFIT螺紋連接(圖3)。多軸和瑞士式機床通常具有有限的加工空間,這意味著操作中的刀具需要盡可能短,以免發生碰撞並易於安裝。各種各樣的FLEXFIT螺紋轉接件和平直柄都經過精心設計,可以適合鑽頭,並最大程度地縮短伸長量。
    為了滿足航太領域的需求,該公司還通過引入新的螺紋連接擴展MULTI-MASTER系列,從而將可互換立銑刀頭的直徑範圍擴大到32毫米(1.25英寸)。

    鋁加工
    儘管加工鋁似乎是一個非常簡單的過程,但是有效地切削鋁件實際上代表整個技術領域,具有其自身的規律和挑戰。 為了提高銑削鋁工件(尤其是航太結構部件的大型零件)的生產率和提高金屬移除率的需求,導致機床製造商開發出功率高達150 kW的強大主驅動器,主軸轉速高達190毫米的銑床與33000 rpm。 為了滿足這一需求,ISCAR推出帶有大尺寸刀片的新型刀具,從而擴展其90°可轉位銑刀系列,從而實現了最大22毫米(.870英寸)的切削深度(圖4)。 這些刀具的設計主要在消除刀片徑向位移,該徑向位移可能在極高的轉速下由於高離心力而發生。 這一概念有助於在高達31000 rpm的轉速範圍內進行可靠的銑削。
    在孔加工方面,該公司開發新的刀片,用於使用DR-TWIST鑽具系列的可轉位鑽頭對鋁進行鑽削。刀片在外圍進行研磨,並具有鋒利的切削刃和拋光的前刀面,可進行輕切削,以防止粘結。
    在孔加工方面,該公司開發新的刀片,用於使用DR-TWIST鑽具系列的可轉位鑽頭對鋁進行鑽削。刀片在外圍進行研磨,並具有鋒利的切削刃和拋光的前刀面,可進行輕切削,以防止粘結。 ISCAR的航太切削刀具計劃基於以下幾項原則:該行業的複雜需求(考慮到金屬加工的趨勢)以及推動與刀具消費者加強合作的動力。 ISCAR認為,這種三管齊下的方法可確保成功實現創新思想,以高效加工難以切削的材料,這是這一充滿挑戰和動態領域的特徵。

    圖1


    圖2


    圖3


    圖4

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