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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 鈦合金材料凹槽銑削 [打印本頁(yè)]

作者: 寂靜天花板 時(shí)間: 2016-12-7 18:55
標(biāo)題: 鈦合金材料凹槽銑削
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(mén)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(guò)程中需要進(jìn)行大量的切屑加工，大大超過(guò)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(duì)這些構(gòu)件的加工技術(shù)提出嚴(yán)格要求�,？赊D(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?yàn)檫@些構(gòu)件非常昂貴,。同時(shí)，市場(chǎng)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(shí),，材料的導(dǎo)熱系數(shù)低、易于出現(xiàn)振動(dòng),，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(guó)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(gè)個(gè)難關(guān),。他說(shuō)：“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(shí)綜合考慮各方面的因素,，例如刀具設(shè)計(jì),、CAM程序和加工策略�,！币虼�,，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(zhuān)業(yè)新M2131斜向進(jìn)刀銑刀專(zhuān)門(mén)用于鋁合金材料的HSC加工,。
Masur表示，憑借我們幾十年積累的零件知識(shí),，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(zhuān)長(zhǎng)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(kāi)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�,！�
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
最后,，圖賓根的加工專(zhuān)家可為顧客提供加工效率最高的定制工藝過(guò)程。其關(guān)鍵是,，工藝過(guò)程與機(jī)床類(lèi)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(yàn)證加工工序，讓用戶對(duì)加工的高效性,、經(jīng)濟(jì)性或加工可靠性做到心中有數(shù),。”
M3255玉米銑刀：在粗加工凹窩或凸肩時(shí)或者需要高金屬移除率時(shí),，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(guò)每張刀片60分鐘,。從2016年5月開(kāi)始,，瓦爾特正式把M3255印在刀具產(chǎn)品目錄上。屆時(shí),，在客戶提出要求時(shí),，可作為非標(biāo)刀具供貨。
鋁合金的典型試驗(yàn)
因?yàn)楹娇展I(yè)幾乎沒(méi)有真正的試驗(yàn)零件直接可用,，也沒(méi)有大型構(gòu)件,，所以瓦爾特的專(zhuān)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(zhuān)家們?cè)O(shè)計(jì)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(lèi)似。這就是說(shuō),，加工結(jié)果可相互轉(zhuǎn)移,。
M4002萬(wàn)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,。
其計(jì)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(shí)就會(huì)用到。我們專(zhuān)門(mén)為鈦合金加工設(shè)計(jì)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(zhuān)家,，其差異化的齒距和切削刃特殊設(shè)計(jì)，可抵抗振動(dòng),。這種刀具還適合智能加工戰(zhàn)略，例如高動(dòng)態(tài)切削,。
下文舉例說(shuō)明了加工通用零件凹窩時(shí)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,， fz＝0.15mm， ap＝37.0 mm（2級(jí)）， 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）
2．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：
vc＝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．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
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(dòng)態(tài)切削
智能加工策略的一個(gè)很好范例是“高動(dòng)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(dòng)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(guò)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(shì)：性能更佳,，加工可靠性更高；恒定的吃刀狀況產(chǎn)生的振動(dòng)小,，刀具磨損率較低,，使用壽命長(zhǎng)。因此,，切削長(zhǎng)度更長(zhǎng),，加工量更大。同時(shí),，主軸能耗低,。Walter Prototyp Ti40整體硬質(zhì)合金銑刀最適合這種策略。
ConeFit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(xiāo)售,。
4．Ti40 Prototyp / D＝20,，z＝5/鈦合金材料整體硬質(zhì)合金端銑刀：
高動(dòng)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）
鈦合金材料輕質(zhì)和高強(qiáng)度特性
鈦合金材料被分類(lèi)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(dòng),。
瓦爾特的航空工業(yè)專(zhuān)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(lái)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(shí)切削速度低,。
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
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(lái)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(shì)是朝鋁鋰鍛造合金發(fā)展,。
Al-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(lèi)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(shí)，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(shí)，使用鋁合金還要求大量的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)和零件知識(shí),，以便開(kāi)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,。
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(zhuān)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(zhuān)長(zhǎng)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(guò)預(yù)平衡調(diào)整。通過(guò)HSC機(jī)加工,，可得出保證高加工可靠性的測(cè)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(shuō)：“現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(shì),，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(zhǎng)至200％。有一種情況,，我們甚至可延長(zhǎng)幾乎400％,！”

作者: xagjj123 時(shí)間: 2016-12-7 21:14
(, 下載次數(shù): 131)

作者: xagjj123 時(shí)間: 2016-12-7 21:18
設(shè)計(jì)歸設(shè)計(jì) 本人從事航空材料鈦合金TC4 TC18 TC21 加工6年經(jīng)驗(yàn) ，用什么刀具,，很清楚,，鈦合金沒(méi)那么說(shuō)的難加工的，主要還是在開(kāi)粗上,！
(, 下載次數(shù): 115)
這款刀片 ,，你去打聽(tīng)下，西安那邊都用這個(gè),！

作者: 郭海旺 時(shí)間: 2017-1-6 12:03
必須贊,。。,。,。。,。,。,。。,。,。

作者: 發(fā)癲癲 時(shí)間: 2017-5-16 22:56
學(xué)習(xí)了，目前確實(shí)在尋找最適合的刀片

作者: yeselgh 時(shí)間: 2017-9-4 19:24
又學(xué)了不少東西

作者: Mabel_x4uXO 時(shí)間: 2019-3-20 14:59
加工TC4的開(kāi)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(qǐng)聯(lián)系我司陳先生索取資料13556607007

作者: wx_uki21Uyj 時(shí)間: 2019-3-25 14:50
我們是生產(chǎn)銑刀,、鉆頭,、非標(biāo)刀具廠家，有需要的可以聯(lián)系微信：huachungao321 電話：13606142594
我們可以幫助客戶解決技術(shù)上遇到的難題,，也可以有針對(duì)性的設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,，幫助客戶節(jié)約降本

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