在航空航天零件的加工中，主要的挑戰(zhàn)與零件材料有關(guān)。鈦合金、高溫超合金(HTSA)和抗蠕變鋼的加工難點(diǎn)是整個(gè)飛機(jī)供應(yīng)鏈的加工瓶頸。這些材料機(jī)械加工性差，導(dǎo)致切削速度低，大大降低了生產(chǎn)率，縮短了刀具壽命。這些因素與工具直接相關(guān)。事實(shí)上，在處理難以加工的典型航空航天材料時(shí)，刀具的功能性決定了現(xiàn)有生產(chǎn)力的水平。其實(shí)刀具的發(fā)展落后于機(jī)床，這種差距限制了優(yōu)異機(jī)床在制造航空零部件方面的性能。
在現(xiàn)代飛機(jī)，特別是無(wú)人機(jī)中，復(fù)合材料的應(yīng)用比例顯著增加。復(fù)合材料的高效加工需要專用工具，這是航空航天工業(yè)技術(shù)飛躍的重點(diǎn)。
航空用**鋁材仍廣泛用于機(jī)身零件。鋁加工看似簡(jiǎn)單，但選擇合適的刀具是**高效加工鋁的關(guān)鍵。
復(fù)雜的零件形狀是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的主要特征。大多數(shù)幾何形狀復(fù)雜的航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件工作在腐蝕性極強(qiáng)的環(huán)境中，由鈦合金和高溫超合金(HTSA)等難以切割的材料制成，以確保所需的生命周期。復(fù)雜的形狀、較差的加工性能和高精度的要求構(gòu)成了制造這些零件的主要困難。**的多軸加工中心可以實(shí)現(xiàn)多種去除余量的策略，從而更有效地加工復(fù)雜輪廓。但刀具與零件直接接觸，對(duì)加工的成敗有很大影響。刀具過(guò)度磨損會(huì)影響零件的表面精度，而不可預(yù)知的刀具破損可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)零件報(bào)廢。
**的多任務(wù)機(jī)床、瑞士車床、帶電動(dòng)工具座的車床，深刻改變了飛機(jī)上各種液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、附件等小零件的制造工藝。因此，航空航天工業(yè)需要越來(lái)越多為這些**機(jī)床設(shè)計(jì)的專用工具，以最大限度地提高加工效率。
刀具——制造系統(tǒng)中最小的元件——成為顯著提高性能的關(guān)鍵支撐。因此，航空航天零件制造商和機(jī)床制造商迫切需要刀具制造商提供技術(shù)**解決方案，使排屑率達(dá)到新的水平。解決方案的目標(biāo)很明確：提高生產(chǎn)率，延長(zhǎng)刀具壽命。加工特殊航空零件和形狀復(fù)雜的大型機(jī)身零件需要可預(yù)測(cè)的刀具生命周期，以便進(jìn)行可靠的工藝規(guī)劃，及時(shí)更換無(wú)效刀具或可更換的切削零件(如刀片)。
刀具制造商在尋找理想解決方案方面的選擇有限，也許只能從刀具材料、邊緣形狀和可靠的穩(wěn)健設(shè)計(jì)等方面入手。盡管選擇有限，但工具制造商仍在全力以赴提供新一代工具，以滿足航空航天行業(yè)日益增長(zhǎng)的需求。雖然新冠肺炎嚴(yán)重阻礙了工業(yè)的發(fā)展，但并不意味著工業(yè)需求減少。最新的刀具設(shè)計(jì)充分證明了刀具制造商對(duì)航空零部件生產(chǎn)要求的響應(yīng)。冷卻噴嘴
在加工鈦合金、高溫超合金(HTSA)和抗蠕變鋼時(shí)，高壓冷卻是提高性能和加工效率的有效工具。精 確直接的高壓冷卻射流(HPC)可以顯著降低切割區(qū)域的溫度，保證小片狀切屑的形成。與傳統(tǒng)的冷卻方式相比，有助于獲得更高的切削參數(shù)和更長(zhǎng)的刀具壽命。精 確直接的高壓冷卻HPC越來(lái)越多地應(yīng)用于難切削材料的加工，這是航空航天零部件制造的一個(gè)明顯趨勢(shì)。因此，工具制造商認(rèn)為高壓冷卻高性能混凝土工具是一個(gè)重要的研發(fā)方向。
Iscar是工具制造領(lǐng)域的優(yōu)越企業(yè)之一，擁有種類繁多的高壓冷卻工具。2020年，iscar通過(guò)推出“經(jīng)典”HELI2000和帶有HELIMILL可轉(zhuǎn)位刀片的**雙刃銑刀擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍(圖1)。這一步是iscar開發(fā)該產(chǎn)品系列的又一個(gè)里程碑式的產(chǎn)品系列。
在20世紀(jì)90年代，由iscar首先推出的HELIMILL系列可轉(zhuǎn)位銑刀夾緊了螺旋刃銑刀片。新的設(shè)計(jì)使固定在刀體后方的刀片前后角保持不變，從而使切削變得輕便、平滑，顯著降低了機(jī)床的功耗。HELIMILL銑刀的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)成為90主偏轉(zhuǎn)角可轉(zhuǎn)位銑刀設(shè)計(jì)中一個(gè)廣為人知和**的概念。
通過(guò)對(duì)HELIMILL銑刀的逐步修訂和改進(jìn)，iscar在相同的概念下增加了額外的銑削產(chǎn)品系列和更多切削刃的刀片。刀具優(yōu)異的性能和豐富的周邊產(chǎn)品使其廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)。因此，在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的HELIMILL系列上增加現(xiàn)代高壓冷卻HPC工具設(shè)計(jì)，是對(duì)客戶需求的直接響應(yīng)，也是下一步要開發(fā)的工具系列。
在車削方面，iscar大大擴(kuò)展了其組裝模塊化切削刀具的產(chǎn)品線，包括帶有可轉(zhuǎn)位刀片和可更換刀頭的刀桿。通過(guò)使用鋸齒接觸面連接，這些刀具可以應(yīng)用于各種不同形狀刀片的刀頭，包括螺紋車削和標(biāo)準(zhǔn)ISO車削刀片，這些刀片對(duì)于不同的應(yīng)用更加靈活。
Iscar提供了遵循傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和防振設(shè)計(jì)的刀桿，并根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行區(qū)分：圓柱形手柄或多邊形錐形手柄。圓柱銑刀的一個(gè)共同特征是內(nèi)部冷卻射流直接輸送到刀片所需的切削刃上(圖2)。冷卻射流的最大壓力從30巴到70巴不等，這取決于圓柱柄刀具的直徑。而多邊形錐柄刀具可以實(shí)現(xiàn)300巴的超高壓冷卻。通過(guò)降低切削區(qū)域的溫度，改善切屑控制和切屑去除，冷卻射流的充足供應(yīng)可以提高刀具壽命。該產(chǎn)品系列在航空航天行業(yè)的應(yīng)用應(yīng)大大增加。
鉆井溶液
復(fù)合加工充滿了各種陷阱和缺陷。復(fù)合材料的高耐磨性加速了刀具磨損，縮短了刀具壽命，影響了刀具性能。鉆孔是復(fù)合材料加工中最常見的切削操作，因此即使是鉆具功能的微小改進(jìn)也是非常重要的。
Iscar開發(fā)了一系列專為加工復(fù)合材料而設(shè)計(jì)的**鉆頭。為了提高耐磨性，這些鉆頭的刃口部分通常由超硬聚晶金剛石(PCD)或金剛石涂層制成。根據(jù)鉆頭直徑，鉆尖可采用整體式PCD刀頭或PCD焊件，兩種情況下均可重新打磨5次。CVD涂層整體硬質(zhì)合金鉆頭的另一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)點(diǎn)是主切削刃為折線。加工復(fù)合材料時(shí)，更容易產(chǎn)生加工振動(dòng)。刀刃的折疊設(shè)計(jì)大大減少了分層和毛刺，尤其是在加工碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)和碳纖維層壓板時(shí)。
除了復(fù)合材料，金剛石涂層鉆頭也適用于加工其他耐磨工程材料。如有必要，還可以提供帶內(nèi)冷卻通孔選項(xiàng)。
鉆小直徑深孔是制造航空航天零件的常見操作。Iscar的**實(shí)心硬質(zhì)合金鉆頭直徑范圍為3-10毫米(0.125'-0.391 ')(圖3)，專門用于此類作業(yè)。該系列鉆頭結(jié)合了鉆尖形狀、雙導(dǎo)帶設(shè)計(jì)、拋光切屑槽、復(fù)合涂層和內(nèi)冷通孔，在難加工奧氏體不銹鋼、抗蠕變鋼和鐵基合金的加工中，一次進(jìn)給可實(shí)現(xiàn)50xD的鉆孔深度比。
不用擔(dān)心任何復(fù)雜的處理應(yīng)用程序。
由于空氣動(dòng)力學(xué)的定義，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪、壓氣機(jī)、葉輪和整體葉片轉(zhuǎn)子(IBR)需要具有復(fù)雜的形狀。旨在提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)效率的新發(fā)展進(jìn)一步增加了這種復(fù)雜性。技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了生產(chǎn)成型件的新方法，尤其是3D打印，大大減少了工件材料的余量。然而，機(jī)械加工仍然是制造復(fù)雜形狀航空航天零件的最終成形方法中最常見的方法。五軸加工和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的發(fā)展豐富了制造商克服零件生產(chǎn)困難的解決方案。
鼓形銑刀在復(fù)雜形狀航空航天零件的五軸加工中具有良好的應(yīng)用前景。Iscar開發(fā)了一系列直徑從8毫米到16毫米(. 312'-.500 ')的鼓式銑刀。有兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：實(shí)心硬質(zhì)合金端銑刀和帶有變壓器螺紋接頭的可更換刀具。這些工具在機(jī)械加工中的應(yīng)用可以有效地優(yōu)化葉片的制造。
基于的可靠多任務(wù)處理
在緊湊型多任務(wù)機(jī)床和瑞士車床上加工時(shí)，有效的排屑很大程度上取決于刀具的正確選擇。為了提高生產(chǎn)率，有必要最大限度地保持工具的剛性，并在有限的空間內(nèi)最小化用于加工操作的工具的懸垂。最近，iscar推出了新的刀架系列NEOCOLLET卡簧夾頭，為代替er卡簧夾緊刀具提供了解決方案。該系列的典型刀柄之一是錐柄，它可以直接嵌入夾頭柄中(圖4)，以確保剛性和可靠的連接，從而提高刀具性能。一種用于夾緊可變槽面iscar硬質(zhì)合金T型銑頭的**系列夾具。
如前所述，高壓冷卻可以大大提高加工效果，尤其是在加工鈦、高溫超合金(HTSA)和不銹鋼時(shí)，這些材料是飛機(jī)液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)以及小型附件的主要材料。新車刀系列擁有方柄、螺釘夾緊的55金剛石刀片，采用HPC技術(shù)，方便小直徑零件的縱向車削、端面車削、仿形車削(圖5)。
所有案例都表明，工具制造商正在努力尋找更有效的解決方案，以滿足航空航天工業(yè)的新要求。由于新冠肺炎的影響，工業(yè)增長(zhǎng)放緩，飛機(jī)產(chǎn)量下降，但刀具制造商對(duì)合作伙伴需求的關(guān)注并沒(méi)有減少。相反，iscar開發(fā)了新的**切割工具，并努力將其**升級(jí)并應(yīng)用于即將到來(lái)的飛機(jī)生產(chǎn)。
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