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刀具的发展提升了钛合金的铣削性能

2013年05月22日 13:38中国机床商务网点击:5591

由于钛合金已成为机加工车间越来越常用的材料,相应的加工工艺是否能进一步发展,使其性能和加工效果达到全新的水平就成为至关重要的因素。在钛合金的加工中,铣削占据主导位置,部分原因是在飞机机身零件中加工出型腔、外形、槽和边缘都是极具挑战的工序。

大部分加工是二维的,由于型腔深度和半径要求以及其他挑战性因素,对加工的要求越来越严格。所用的机床对钛合金加工来说,早已经过时了。这就要求为了实现出色的加工以及最充分的机床利用率,来选择最佳的工具系统和加工方法。

钛合金的特点

在钛合金的实际加工过程中会遇到许多必须考虑的因素。基于这点,钛合金的铣削工艺会和很久以来主要的加工方法不同。两种全新的铣削刀具解决方案以及应用的不断发展,已经为钛合金铣削提供了新的可能性。

与许多其他材料相比,成功加工钛合金的潜力要小得多,加工性能也不同。由于钛合金在可加工性方面变化比较大,影响了加工方法和刀具的选择以及加工工艺,但是与其他合金的加工一样,需要更加仔细的规划——从为作业选择机床到为切削细节进行编程。尽管航空制造业中的零件特性很相似,但尺寸和形状各异,因此,机床、夹具、冷却液、刀具、加工方法以及切削参数的选择也不尽相同。由于刀库的空间有限,工艺的柔性(灵活性)是首要条件,就生产效率和能力而言,刀柄的类型、刀具的安装调整都是关键因素。

正如粗加工和精加工工序必须按照不同的参数规划,对于可转位刀具和整体硬质合金刀具来说,与不同的应用领域联系的钛合金铣削也随之出现。需加工的尺寸和形状以及合适的刀具型号是第一位决定因素。可转位刀具去除材料的效率最高,现在已经被看作是粗加工的首选,在大而平的表面的精加工中,它也是无可匹敌的。整体硬质合金刀具广泛应用于半精加工和精加工工序,以及当对于可转位刀片刀具来说半径、型腔及槽的尺寸过小时,整体硬质合金刀具也是理想的解决方案。

待加工零件参数的编程数据是选择专用铣削刀具的基础。由于最大化金属去除率应与经济的刀具寿命相平衡,根据这点,就可以确定其他刀具的变量。对于钛合金来说,刀具的基础因素包括用硬质合金材质制造的、切削刃锋利且坚固,并具有相对大的正前角。这些要素可以满足钛合金的特殊耐热和化学要求。在槽形和刀具材料方面,可转位刀片技术经历了一段很长的发展过程,它正在成为性价比更高的解决方案,从而取代大量的现有硬质合金刀具,甚至可用于中等和大尺寸刀具。

径向铣削飞机机身

径向铣削非常适合钛合金加工。但是,大的径向切削深度会大大缩短刀具的寿命,而大的轴向切削深度对切削温度的影响甚微,所以不会以相同的方式影响刀具寿命。因此,使用密齿距的长刃铣刀,同时运用30%的径向切深以及具体应用所允许的最大轴向切深是高效去除钛合金材料的最佳方法。

由此,长刃铣刀适合众多钛合金零件的侧壁粗铣和精铣。长刃铣刀的长螺旋刃非常适用于钛合金加工中的大量径向铣削。可转位刀片长刃刀具由多排刀片组成,这些刀片与连续磨削的整体硬质合金刀具切削刃一样。目前,从刀具的底部起沿外周上升排列可转位刀片已达到钛合金中实现良好加工性能和安全性的极限。可实现高效排屑的大尺寸排屑槽是必需的,并与高效的正前角、锋利的刀片相结合,组合成了可实现出色加工性能的可转位长刃刀具。

对于钛合金铣削来说,切削刀片的稳定夹持是至关重要的,即使是在粗加工中,切削刀片的任何移动都会导致不均匀磨损,并使切削刃处于危险之中。轻微的磨损迹象会在钛合金切削过程中使切削刃变钝,从而加快磨损并导致刀具破损。对于一排紧密固定的连续刀片来说,刀片的轴向支撑特别难,会导致对刀片螺钉的过度依赖。因此,在使用长刃铣刀时,获得杰出性能的最佳方法是在刀片和刀体之间牢固地接口。刀片座必须有一个确定的支撑和锁紧装置,还要特别考虑到轴向力和旋转力。

新刀具解决方案

在此背景下,CoroMill?690长刃铣刀(专用于钛合金加工)的研发重点在于拥有创新性的刀片设计。刀片能够精确定位并固定锁紧可确保高金属去除率以及宽敞的排屑槽。CoroMill 690铣刀所配备的刀片代表了刀片制造技术发展的新成果,专为钛合金加工时所需的切削过程而优化。这种直接压制的锋利刀片具有切削动作轻、吃刀充足、功率要求低以及高进给率的优点。此外,专为钛合金径向铣削而优化的槽形还有助于延长刀具的寿命。这样一来,就为高效去除大量材料的边缘与型腔粗加工提供了一种坚固而可靠的高性能刀具,加工飞机结构件时通常就需要这种刀具。

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