鈦合金材料凹槽銑削

寂靜天花板

飛機(jī)制造工業(yè)使用大量的鈦合金，特別是高應(yīng)力構(gòu)件，鈦合金材料得到廣泛應(yīng)用。門框,、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，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,。這主要是由于整體式鍛件有大量的凹窩。各種深淺凹窩,、5軸凹窩,、矩形凹窩的壁或底面往往很薄，因此很難銑削,，對這些構(gòu)件的加工技術(shù)提出嚴(yán)格要求,。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(diǎn)是加工的可靠性,，因為這些構(gòu)件非常昂貴。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,。
通常在加工鈦合金材料時，材料的導(dǎo)熱系數(shù)低,、易于出現(xiàn)振動,，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。德國圖賓根瓦爾特航空工業(yè)零件經(jīng)理Dirk Masur與其同事一道,，齊心協(xié)力,，攻克了鈦合金加工的一個個難關(guān)。他說：“我們的重點(diǎn)是成套的解決方案，即根據(jù)最佳慣例,，在應(yīng)用時綜合考慮各方面的因素,，例如刀具設(shè)計、CAM程序和加工策略,�,！币虼耍�我們研發(fā)出了適合粗加工,、半精加工或精加工的先進(jìn)刀具方案,。
瓦爾特專業(yè)新M2131斜向進(jìn)刀銑刀專門用于鋁合金材料的HSC加工。
9 O. p1 }$ Z+ u9 Q& j  i* YMasur表示,，憑借我們幾十年積累的零件知識,，瓦爾特研發(fā)出了高效可靠的戰(zhàn)略：“作為全球網(wǎng)絡(luò)的一部分，我認(rèn)為這些策略極為重要,。我們的專長是以客戶為中心,，與各大院校和機(jī)床制造廠建立全面的合作伙伴關(guān)系。我們齊心協(xié)力,，通力合作,，持續(xù)開發(fā)了關(guān)鍵零件的加工工序。這就是我們能始終使用最新技術(shù)的秘籍所在,�,！�
6 \  [" n) r7 f& M+ |! f: \1 ]4 a* H$ N構(gòu)件舉例 - 起落架安裝支架：現(xiàn)代航空器的起落架安裝支架是具有大量凹窩的典型鈦合金結(jié)構(gòu)件
5 u/ w- {3 X. \; A3 s2 o最后，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,。其關(guān)鍵是,，工藝過程與機(jī)床類型和加工能力完美匹配，例如,，可用較低性能的機(jī)床,，達(dá)到最大的輸出產(chǎn)量。Masur強(qiáng)調(diào)：“在移交前模擬和驗證加工工序,，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)�,！�
8 P2 {5 A- X, o) mM3255玉米銑刀：在粗加工凹窩或凸肩時或者需要高金屬移除率時,，瓦爾特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,。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。銑刀的主要特點(diǎn)是低齒距,，還可用于全槽銑削,。例如，假設(shè)參數(shù)D＝80， z＝6,，粗加工的加工量在400 cm³/min以上,，刀具使用壽命超過每張刀片60分鐘。從2016年5月開始,，瓦爾特正式把M3255印在刀具產(chǎn)品目錄上,。屆時，在客戶提出要求時,，可作為非標(biāo)刀具供貨,。
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,，所以瓦爾特的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,。這種元件采用市面上有售的Ti6Al4V （3.7164）材料制成。瓦爾特的專家們設(shè)計除了具有多種典型凹窩形狀的零件,，這些凹窩形狀與實(shí)際零件上的凹窩形狀相同或類似,。這就是說，加工結(jié)果可相互轉(zhuǎn)移,。
3 m/ g6 L# q; G! z2 X+ n$ EM4002萬能面銑刀：M4002是一種高進(jìn)刀量銑刀,，適合面銑和插銑。外能刀片的導(dǎo)程角為15°,。這種刀具配有WSM45X切削刀具材料,，是鈦合金零件凹窩加工的理想解決方案。
: g' o( |6 D9 J9 B! Y其計劃方案是一種四合一的刀具：M3255切線玉米銑刀,、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）。這是在現(xiàn)實(shí)生活中可能真正需要的組合,，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。M3255和M4002銑刀采用了由瓦爾特全新WSM45X切削刀具材料制成的可轉(zhuǎn)位刀片,。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(shí)。
Walter Prototyp Ti40整體硬質(zhì)合金銑刀：Walter Prototyp Ti40是整體硬質(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,，可抵抗振動。這種刀具還適合智能加工戰(zhàn)略,，例如高動態(tài)切削,。
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：
% u  ]9 L  S0 r) a1．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， fz＝0.15mm,， ap＝37.0 mm（2級）,， ae＝30.0 mm（同心刀具路徑）
結(jié)果：加工量：212 cm³/min,， 刀具使用壽命：70mins （噸/凹窩：14mins）
  E1 p4 O; o4 ^. s2．Ti50 ConeFit Prototyp/D ＝25， z ＝ 5/整體硬質(zhì)合金可換頭：
半精加工和精加工 - 凹窩：274mm×120 mm×74 mm：
5 H+ {7 S$ ]* R. m8 f6 a1 evc＝90 m/min,， fz＝0.1 mm,， ap＝16.0-22.0 mm（變量）， ae＝3.7 mm（半精加工）,， 0.3 mm（精加工）
結(jié)果：加工量：33 cm³/min,， 刀具使用壽命：60mins （噸/凹窩：14mins）
3 Z" F2 ^- {5 W- {3．M4002大進(jìn)給量面銑刀/D＝50，z＝5/WSM45X：
粗加工 - 凹窩254 mm×127 mm×42 mm：vc＝60 m/min,， fz＝0.7 mm,， ap＝1.5 mm， ae＝50 mm
) v4 M1 Y& G7 f9 u& t結(jié)果：加工量：93 cm³/min,， 刀具使用壽命：40mins （噸/凹窩：10mins）
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，又改善了加工可靠性,。采用高動態(tài)切削后,，加工條件保持不變，因此刀具切削刃上的受力和工藝過程溫度也保持不變,。相應(yīng)的功能由先進(jìn)的CAM軟件提供,。優(yōu)勢：性能更佳，加工可靠性更高,；恒定的吃刀狀況產(chǎn)生的振動小,，刀具磨損率較低，使用壽命長,。因此,，切削長度更長，加工量更大,。同時,，主軸能耗低。Walter Prototyp Ti40整體硬質(zhì)合金銑刀最適合這種策略,。
$ a  v1 |) i- w8 L6 C' MConeFit接口Ti50和接柄：Walter Prototyp Ti50（ConeFit版本）是一種靈活的解決方案,，用于鈦合金構(gòu)件的半精加工和精加工。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,。
4．Ti40 Prototyp / D＝20，z＝5/鈦合金材料整體硬質(zhì)合金端銑刀：
8 Z3 ~4 G' ~/ N( |7 W* N7 M高動態(tài)切削,，矩形凹窩：200mm×92mm×48mm：
vc=115m/min , fz = 0.134 mm,ap=47.5mm, ae=2mm
結(jié)果：加工量139cm³/min（噸/凹窩：9mins）
5 p! J6 q2 W: u9 e7 x& n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）,。這些材料的導(dǎo)熱性低，刀具切削刃口承受的熱負(fù)荷很高,。加工期間,，低彈性模量也容易出現(xiàn)振動,。
: @. h8 M) g- w( c( A" K瓦爾特的航空工業(yè)專家使用由Ti6Al4V制作而成的通用零件,，示范了典型的構(gòu)件工藝,。
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,。兩種材料的熱穩(wěn)定性比Ti6Al4V高,，加工時切削速度低。
5 U0 f5 u, o( F. d8 M) S1 ^1 ^Ti6Al4V導(dǎo)熱系數(shù)：7.56W/mK（鋼材Ck45：51.9W/mK）
Ti6Al4V 彈性模量：＝110kN/mm2（鋼材 Ck45：210kN/mm2）
Ti6Al4V密度＝4.4 g/cm3（鋼材＝7.85g/cm3）
Rm Ti6Al4V的抗拉強(qiáng)度＝900N/mm2
$ C  x6 }8 w! R但什么是合金,？
鋁材是現(xiàn)代航空器不可或缺的材料,。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,。其中部分原因是正在研發(fā)性能優(yōu)良的鋅合金材料,。目前的趨勢是朝鋁鋰鍛造合金發(fā)展。
- d1 E# p6 R% e5 H& c8 A" fAl-Li合金比其他鋁合金輕,，彈性模量較高,，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,。這兩種材料都有大量凹窩,，因此產(chǎn)生大量的切屑。主要的差別是,，鋁合金加工采用HSC（高速切削）工藝,，不再被認(rèn)為“難以切削”或“切削參數(shù)低”的材料。相反,，當(dāng)銑削速度在3000 m/min以上時,，Vc值不常用。另一方面,，切削速度太低容易形成積屑瘤,，從而降低刀具使用壽命。同理,，在加工鈦合金時,，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,。其重點(diǎn)是根據(jù)應(yīng)用提出完整的解決方案，與鋁合金優(yōu)化的刀具和機(jī)床方案一樣,。
! S$ \- Z* i6 F6 ~5 G7 r因此,，瓦爾特最近引進(jìn)了一種全新銑刀，這是一種嶄新的專業(yè)鋁合金,，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,，采用90°可轉(zhuǎn)位刀片，其專長是斜向進(jìn)刀和凹窩銑削,。瓦爾特制造銑削本體同心度最高,，使用的可轉(zhuǎn)位刀片有防離心力保護(hù)。銑刀也經(jīng)過預(yù)平衡調(diào)整,。通過HSC機(jī)加工,，可得出保證高加工可靠性的測量值。
但是,，新刀具的亮點(diǎn)是WNN15材質(zhì)可轉(zhuǎn)位刀片,，這是一種全新的PVD刀具， 使用“HiPIMS方法”制造,�,！癏iPIMS”表示“高功率脈沖磁控濺射”。這種物理涂層工藝的獨(dú)特特點(diǎn)是形成一層彈性極高的平滑PVD涂層,。這種新刀具的好處是摩擦非常低,，形成的積屑瘤也很少。它還可耐受后刀面磨損,，具有極高的切削刃穩(wěn)定性,。圖賓根瓦爾特銑削產(chǎn)品經(jīng)理Wolfgang Vötsch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(shí)現(xiàn)了刀具使用壽命延長至200％,。有一種情況,，我們甚至可延長幾乎400％！”

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設(shè)計歸設(shè)計 本人從事 航空材料鈦合金TC4 TC18 TC21 加工6年經(jīng)驗 ，用什么刀具,，很清楚,，鈦合金沒那么說的難加工的，主要還是在開粗上,！

2 F4 u# S% l# ~4 Y: a0 d( x這款刀片 ,，你去打聽下 ，西安那邊都用這個,！
& L9 k. g0 d. a, `4 A% Q

郭海旺

  必須贊,。,。。,。,。。,。,。。,。。

發(fā)癲癲

學(xué)習(xí)了,，目前確實(shí)在尋找最適合的刀片

yeselgh

又學(xué)了不少東西

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加工TC4的開粗刀具,，新型材料，比傳統(tǒng)刀具效率提高10倍以上,，如有需要請聯(lián)系我司陳先生索取資料13556607007

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