鈦合金航空零件銑削加工刀具

        新型波音787Dreamliner客機(jī)的設(shè)計廣泛地依賴于各種復(fù)合材料的應(yīng)用，這一點(diǎn)已理所當(dāng)然地受到人們的關(guān)注。但是，大量應(yīng)用復(fù)合材料并不是這種飛機(jī)在材料上與眾不同的唯一原因——與其它商業(yè)客機(jī)相比，波音787還采用了更多的鈦合金零部件。

        為了滿足對該型號飛機(jī)的訂貨，單單為了加工這些鈦合金零部件，波音公司在未來3～5年內(nèi)將至少需要使用1000臺機(jī)床（主軸）。這一估計出自波音公司先進(jìn)制造技術(shù)研發(fā)集團(tuán)（密蘇里州圣路易斯市）的工程師兼科學(xué)家KeithYoung。Young博士的工作任務(wù)之一就是幫助這些加工機(jī)床更加高效地為波音公司工作。加工航空鈦合金零件的挑戰(zhàn)在于：通過減薄零件的側(cè)壁和底座，以及通過減少殘留在零件拐角處的毛坯附加重量，使零件的重量更輕。Young博士及其研究小組通過試驗，開發(fā)了可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的加工技術(shù)。他們告訴波音公司的設(shè)計師：使加工后的鈦合金零部件具備上述特點(diǎn)是完全可能的；同時，他們也指導(dǎo)加工提供商如何實(shí)現(xiàn)這種加工。 

　　某些鈦合金加工技術(shù)在生產(chǎn)軍用戰(zhàn)機(jī)的鈦合金零件時即已開發(fā)成功。但是，商業(yè)客機(jī)在尺度規(guī)模上與軍用戰(zhàn)機(jī)有很大差異，客機(jī)的零件尺寸（尤其是凹腔深度）更大，如一種軍用戰(zhàn)機(jī)零件的凹腔深度為3英寸，而波音787鈦合金零件的凹腔深度可達(dá)6英寸。但是，加工航空鈦合金零件所用傳統(tǒng)刀具的長徑比通常為3∶1或4∶1，而加工這些新型零件要求刀具的長徑比達(dá)到6∶1或8∶1。而且這些根本性的差異會影響到刀具系統(tǒng)的選擇。例如，機(jī)夾刀片式銑刀通常可以采用鋼制刀柄，而更深型腔的加工則需要使用剛性更高的硬質(zhì)合金刀柄，以減小刀具撓曲變形和防止發(fā)生振顫。 

　　TomTalley也是波音公司先進(jìn)制造技術(shù)研發(fā)集團(tuán)的工程師兼科學(xué)家，他與Young博士一樣，非常了解如何選擇適合加工最新一代鈦合金零件的刀具系統(tǒng)，本文的內(nèi)容即是基于這兩位專家的推薦意見。但是他們也指出，這些建議的有效程度需要驗證。雖然波音公司可能已對這些加工技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)證，但并未對刀具制造商進(jìn)行認(rèn)證。本文提到的一些刀具制造商，是因為專家認(rèn)為他們的產(chǎn)品是說明適用刀具類型的清楚實(shí)例。而在大多數(shù)情況下，其它刀具制造商也能提供類似產(chǎn)品。對于某一特定的加工任務(wù)，也可能其它刀具是更有效的選擇。本文提到的刀具只是用于說明適合零件加工特點(diǎn)（這些特點(diǎn)對于波音公司顯得日益重要）的刀具特性。 

　　粗加工刀具 

　　WeldonCrest-Kut刀具的特點(diǎn)是沿螺旋槽的幾何形狀呈不規(guī)則性。這種不規(guī)則幾何形狀的重要作用在于消除振顫。在許多銑削加工中，振顫都是一種限制性因素，它在某一特定的切削深度會加劇，通常會限制刀具獲得在其它情況下刀具與主軸允許達(dá)到的更大切深。振顫現(xiàn)象部分是由于刀具的規(guī)則幾何形狀復(fù)映到被加工表面的規(guī)則波形所引起的。幾何形狀不規(guī)則的刀具螺旋槽不會產(chǎn)生這種規(guī)則波，因此可能提供振顫潛能的“信號”非常微弱，從而使這種刀具能夠在可獲得很高金屬切除率的切削深度高效而平穩(wěn)地進(jìn)行切削。