鈦合金材料凹槽銑削

寂靜天花板

飛機制造工業(yè)使用大量的鈦合金，特別是高應力構(gòu)件，鈦合金材料得到廣泛應用。門框、起落架安裝支架和機翼附件等零件通常有較高的加工含量，過程中需要進行大量的切屑加工，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，材料的導熱系數(shù)低、易于出現(xiàn)振動，因此需要非常剛性的機床方案及優(yōu)化的切削刃準備工作。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：“我們的重點是成套的解決方案，即根據(jù)最佳慣例，在應用時綜合考慮各方面的因素，例如刀具設計、CAM程序和加工策略。”因此，我們研發(fā)出了適合粗加工、半精加工或精加工的先進刀具方案。
瓦爾特專業(yè)新M2131斜向進刀銑刀專門用于鋁合金材料的HSC加工。
; M% ^4 o& @1 f% W* jMasur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)絡的一部分，我認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。”
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
' v* p: J7 K* J7 S9 N& l4 A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，工藝過程與機床類型和加工能力完美匹配，例如，可用較低性能的機床，達到最大的輸出產(chǎn)量。Masur強調(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)濟性或加工可靠性做到心中有數(shù)。”
' O% E4 e4 |) [5 z3 m* |M3255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。銑刀的主要特點是低齒距，還可用于全槽銑削。例如，假設參數(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。瓦爾特的專家們設計除了具有多種典型凹窩形狀的零件，這些凹窩形狀與實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。
M4002萬能面銑刀：M4002是一種高進刀量銑刀，適合面銑和插銑。外能刀片的導程角為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。
) W3 t, n% V0 k# Z( r$ b: H' H其計劃方案是一種四合一的刀具：M3255切線玉米銑刀、M4002大進給量面銑刀（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應用最適合的涂層是CVD涂層，這種涂層非常結(jié)實。
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。
6 J" b  N8 H/ `# m; a2 Q! m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：
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）， ae＝30.0 mm（同心刀具路徑）
) v' A; U! _: P0 `: N+ i$ n; B結(jié)果：加工量：212 cm³/min， 刀具使用壽命：70mins （噸/凹窩：14mins）
5 b' L4 [& l& f2．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）
! L4 O# W/ I8 w" Y. {3．M4002大進給量面銑刀/D＝50，z＝5/WSM45X：
* k" ~& k& p* w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。相應的功能由先進的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。
) [' G4 b7 r! z$ i5 k* h# [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。
- n* K% ?; r( O. r4．Ti40 Prototyp / D＝20，z＝5/鈦合金材料整體硬質(zhì)合金端銑刀：
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）
" L4 [( I  s+ P- }1 h- D鈦合金材料輕質(zhì)和高強度特性
& ]6 m& n( a' @8 O! s; V# p9 Z鈦合金材料被分類成很難加工的材料（ISO S）。這些材料的導熱性低，刀具切削刃口承受的熱負荷很高。加工期間，低彈性模量也容易出現(xiàn)振動。
5 b, s' B9 ~" C8 {4 |1 V+ E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。
Ti6Al4V導熱系數(shù)：7.56W/mK（鋼材Ck45：51.9W/mK）
" \! u1 @4 T( R: z) f3 C! bTi6Al4V 彈性模量：＝110kN/mm2（鋼材 Ck45：210kN/mm2）
Ti6Al4V密度＝4.4 g/cm3（鋼材＝7.85g/cm3）
( v8 X5 }/ t) {" I( ARm Ti6Al4V的抗拉強度＝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。
Al-Li合金比其他鋁合金輕，彈性模量較高，特性最適合飛機制造工業(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，不再被認為“難以切削”或“切削參數(shù)低”的材料。相反，當銑削速度在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、安全可靠的工藝。其重點是根據(jù)應用提出完整的解決方案，與鋁合金優(yōu)化的刀具和機床方案一樣。
* f' T2 D' [# }因此，瓦爾特最近引進了一種全新銑刀，這是一種嶄新的專業(yè)鋁合金，可以根據(jù)飛機制造工業(yè)的要求精確定制。M2131斜向進刀銑刀，采用90°可轉(zhuǎn)位刀片，其專長是斜向進刀和凹窩銑削。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。銑刀也經(jīng)過預平衡調(diào)整。通過HSC機加工，可得出保證高加工可靠性的測量值。
8 ~1 Z% n/ A$ A但是，新刀具的亮點是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。“HiPIMS”表示“高功率脈沖磁控濺射”。這種物理涂層工藝的獨特特點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)場試驗確認了新可轉(zhuǎn)位刀片相較于標準型的技術(shù)優(yōu)勢，我們的應用工程師已經(jīng)輕松實現(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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xagjj123

xagjj123

設計歸設計 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！

這款刀片 ，你去打聽下 ，西安那邊都用這個！
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郭海旺

  必須贊。。。。。。。。。。。

發(fā)癲癲

學習了，目前確實在尋找最適合的刀片

yeselgh

又學了不少東西

Mabel_x4uXO

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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