鈦銑削應(yīng)用方面的解決方案

在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)困難時(shí)期，航空業(yè)是全球切削刀具與機(jī)床需求持續(xù)增長的重要引擎。而鈦金屬是該領(lǐng)域主要的工件材料之一：謹(jǐn)慎選擇刀具和切削參數(shù)能夠產(chǎn)生令人意想不到的經(jīng)濟(jì)利潤，正如通過ISCAR設(shè)計(jì)的4種不同的解決方案，并通過JobsTarkus銑床所獲得的結(jié)果一樣。 

　　一直以來，業(yè)內(nèi)都熱衷于研究更新、更輕型的航空航天結(jié)構(gòu)件和更高效的引擎，這決定了新型材料的發(fā)展方向，例如新型鎳基合金、鈦合金、復(fù)合合金以及高電阻鋁。航空航天業(yè)中所使用的金屬不僅重量輕，而且耐用性高，但加工起來也愈發(fā)困難。正由于這些屬性，而使此類材料的應(yīng)用日益廣泛，尤其適合于該行業(yè)中的典型應(yīng)用。 

　　很長時(shí)間以來，刀具和機(jī)床生產(chǎn)商都會投入大量精力和物力開展專門的研發(fā)活動：為了獲得更高的生產(chǎn)效率并降低成本，他們大規(guī)模投資于這個(gè)潛力巨大的市場，由此促進(jìn)了新型刀具和切削工藝的發(fā)展。 

　　期待解決方案的難題 

　　多年以來，大家一直不遺余力地試圖弄清一個(gè)非常復(fù)雜的問題，即在整個(gè)切削過程中，切削刃附近到底發(fā)生了什么。為研發(fā)投入巨資，也使ISCAR邁出了最重要的一步——在切削難加工材料時(shí)，他們終于能夠識別出切屑去除期間發(fā)揮作用的復(fù)雜機(jī)制。 

　　意識到這一層后，他們已將其轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新性的解決方案，以確保更好的導(dǎo)熱性、更完美的切削槽形以及獨(dú)一無二的斷屑器設(shè)計(jì)。這種新型亞微晶粒硬質(zhì)合金牌號和創(chuàng)新性的涂層技術(shù)注定會創(chuàng)造最佳的解決方案——既提高了生產(chǎn)效率和精度，又能精加工出最完美的銑削表面。 

　　最近，在意大利皮亞琴察的Jobs工廠舉辦了一場開放日活動，ISCAR利用此次機(jī)會，在稱為Tarkus的大功率銑床上現(xiàn)場展示了鈦銑削應(yīng)用方面的解決方案。 

　　一個(gè)問題多種解決方案 

　　其目標(biāo)旨在證明加工鈦示范工件時(shí)，對于同一工序，如何利用不同的加工方案實(shí)現(xiàn)不同的優(yōu)勢。為此，ISCAR采用不同的刀具和加工方法來銑削類似的型腔。影響刀具選擇的因素是去除的切屑量，通常提高該值會縮短生產(chǎn)周期。但是，僅使用該值不能總是獲得最佳的結(jié)果。 

　　對于第一個(gè)型腔，ISCAR選擇了傳統(tǒng)的加工方式，即采用玉米銑刀(ExtentedFluteHelitang)，該刀具通常被認(rèn)為是粗加工方肩工序的首選，此外通過創(chuàng)新ISCAR還進(jìn)行了一些優(yōu)化。此刀具的立裝裝夾設(shè)計(jì)非常堅(jiān)固(切削力作用于刀體，而不是螺釘)，這樣就能夠設(shè)計(jì)出先進(jìn)的新型刀具，同時(shí)結(jié)合了更高的切削刃密度和擴(kuò)大的排屑槽。刀片的正前角槽形尤其適合于鈦銑削，加工時(shí)允許應(yīng)用非常高的切削參數(shù)。當(dāng)進(jìn)給為222mm/min時(shí)，去除的材料總量大約為100cm3/min。 

　　切削時(shí)，無論加大功率還是應(yīng)用更高的進(jìn)給，Tarkus機(jī)床都能夠承受。在第二次測試中，采用FEEDMILL刀具進(jìn)行加工也是如此。 

　　在保持非常大的切削深度(1.3mm)時(shí)，通過應(yīng)用更高的機(jī)床進(jìn)給速度(1400mm/min)，就能夠獲得91cm3/min的切屑去除量，這非常接近于采用擴(kuò)展的銑刀所獲得的加工結(jié)果。H600WXCU刀片較寬的刀尖槽形也能夠達(dá)到該性能，此類刀片允許應(yīng)用非常高的進(jìn)給(鋼加工時(shí)高達(dá)3.5mm/齒，鋁為1mm/齒)。 

　　第三次測試改變了傳統(tǒng)解決方案。在該案例中，ISCAR演示了TANGPLUNGE系統(tǒng)在執(zhí)行插銑工序時(shí)的強(qiáng)大能力，該刀具重點(diǎn)在于體現(xiàn)銑削的軸向穿透。切削力通過主軸進(jìn)行作用，而不是刀片。在具體案例中存在5mm的薄壁，因此限制了刀片槽的設(shè)計(jì)。采用傳統(tǒng)進(jìn)刀方式時(shí)，通常會出現(xiàn)振動，這樣就無法采用不同的方法在相同的切削時(shí)間內(nèi)執(zhí)行此類工序。對于深切削工序來說，這是最佳的解決方案，但在某些情況下，防振刀桿無法確保必需的剛性。即使去除的切屑量較少(38cm3/min)，插銑進(jìn)刀方式也具有一定優(yōu)勢。這是因?yàn)樗�不僅消除了振動，而且由于可以在淺面銑中使用，這樣就能夠精加工型腔的底部，由此避免了后續(xù)的半精加工工序。這意味不僅最終縮短了生產(chǎn)周期，而且也精簡了所需的刀具數(shù)量。 

　　針對這種節(jié)約刀具成本的加工方式，ISCAR采用配備正前角APKT刀片的傳統(tǒng)立銑刀開發(fā)了第4種工作循環(huán)。ISCAR的研發(fā)部門設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的APKT刀片，這種刀片帶有專為高進(jìn)給切削而開發(fā)的創(chuàng)新性FEEDMILL槽形。通過改變切削參數(shù)，僅采用傳統(tǒng)的銑刀即獲得了79cm3/min的切屑去除量，這是非常經(jīng)濟(jì)的解決方案。 

　　精加工工序 

　　在演示不同的粗加工進(jìn)刀方式后，ISCAR也考慮到航空航天業(yè)中通常要求很高的精度公差，因此接下來展示了合理選擇正確的刀具到底有多么重要。 

　　在第1個(gè)案例中，ISCAR采用MULTI-MASTER解決方案。該系統(tǒng)包含一個(gè)硬質(zhì)合金圓柱刀柄和一個(gè)帶有螺紋連接機(jī)構(gòu)的銑頭。該特性通過搭配不同的切削刃、槽形、長度以及齒數(shù)等，就能產(chǎn)生15000多種刀柄/銑頭組合，并且將公差和跳動量控制在0.02mm之內(nèi)。在此案例中，去除的切屑量并非生產(chǎn)效率的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，但是使用此類模塊化系統(tǒng)能夠顯著削減總體運(yùn)營成本。 

　　精加工時(shí)，具有高切削深度的優(yōu)質(zhì)整體硬質(zhì)合金立銑刀允許應(yīng)用非常重要的進(jìn)給(525mm/min)，這確保了在合理的時(shí)間內(nèi)獲得最佳的表面質(zhì)量。 

　　在Jobs開放日活動期間，采用頂級刀具與大功率機(jī)床組合在銑削鈦錠時(shí)所展現(xiàn)出的強(qiáng)大性能一再證明：這種截然不同的進(jìn)刀方式能夠節(jié)省時(shí)間、降低成本和提高靈活性。 

　　最佳且無條件的解決方案并不存在。機(jī)床、切削刀具和參數(shù)選擇必須基于客戶的特定需求而定制。當(dāng)然，這些測試能夠執(zhí)行應(yīng)歸功于Tarkus銑床的通用性。該機(jī)床的大功率、高進(jìn)給與剛性有助于提高刀具的性能。 

　　貼近客戶 

　　ISCAR的初衷是通過共享專業(yè)技巧、產(chǎn)品知識和服務(wù)能力提高客戶的生產(chǎn)效率。這種進(jìn)刀方式頗有說服力，利潤是由于通過提高切削參數(shù)和速度所獲得的高生產(chǎn)效率而產(chǎn)生的，而不是由于刀具壽命。 

　　當(dāng)客戶必須執(zhí)行新的切削時(shí)，系統(tǒng)化的進(jìn)刀方式有助于ISCAR專門為各個(gè)案例開發(fā)一攬子專用刀具。切削周期分析與刀具選擇一般與機(jī)床制造商共同完成。只是在此案例中，刀具與機(jī)床之間具有重大意義的連接結(jié)構(gòu)將允許客戶獲得最大的生產(chǎn)效率和利潤。 

　　工程再造活動的目的是通過研究可確保更高效率和降低生產(chǎn)成本的新加工周期來提高生產(chǎn)效率水平，但在此案例中重點(diǎn)在于現(xiàn)有的工件。ISCAR堅(jiān)信，只有這樣，客戶才能認(rèn)識到只有定制研究才能有助于提升效率。