代表先進(jìn)、高效刀具的MA P AL公司一直以來始終關(guān)注航空航天領(lǐng)域的發(fā)展,在德國總部ALLEN專門成立了航空航天部,針對航空材料進(jìn)行對應(yīng)刀具的科研、試驗(yàn)工作,及時(shí)推出許多高性能產(chǎn)品,用于航空領(lǐng)域的零部件加工,幫助客戶提高生產(chǎn)效率。
航空航天部的成立,主要是幫助客戶達(dá)到:
● 降低制造成本;
● 提升加工過程可靠性;
● 倡導(dǎo)工業(yè)過程的柔性化;
● 提供針對新材料更合適的刀具材料和品種;
● 創(chuàng)建系統(tǒng)合作模式:最終客戶 -機(jī)床商-刀具商。
目前,航空零件加工主要分為三大類別:
● 結(jié)構(gòu)件與框架件(如:機(jī)身、機(jī)翼等);
● 機(jī)械部件(如;起落架等);
● 發(fā)動(dòng)機(jī)部件(如:發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等)。
其中,結(jié)構(gòu)件與框架件主要以鋁合金和復(fù)合材料為主,主要用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)、框架部位,該類材料由于加工材料去除量非常大,對刀具效率要求非常高;而且新型復(fù)合材料需要解決在高速切削時(shí)容易出現(xiàn)材料分離的現(xiàn)象。典型材料如:鋁,鋁鋰合金: 2024, 6061, 7075,7050;復(fù)合材料: C F R P /CFK (碳素纖維材料)。
機(jī)械部件則主要使用高強(qiáng)度不銹鋼,典型材料如:15-5 P H ,17-4 P H,Carpenter 465。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件則主要采用高溫合金、鈦合金材料,此類材料主要用于飛機(jī)的動(dòng)力部位,如發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)零部件,該類材料主要特點(diǎn):低的熱傳導(dǎo)性;強(qiáng)度高同時(shí)韌性高;高溫下有化學(xué)反應(yīng) ,所以對刀具的要求比較苛刻,要求刀具既鋒利又要耐磨損。如:Inconel 718,Hastelloy, Waspaloy Ti6Al4V,Ti 10-2-3, Ti 5553 等等。
一般航空航天材料的主要材料特性:如低的熱傳導(dǎo)性,強(qiáng)度高同時(shí)韌性高,高溫下有化學(xué)反應(yīng),對刀具的要求比較苛刻,比如:
1)鈦合金:在加工過程中溫度升高到600度左右,硬度會(huì)迅速下降,所以對刀具的磨損不是最嚴(yán)重.。
2)鎳基合金:可以溶解很多合金元素,其中添加了Cr W V 等多種硬材料,有點(diǎn)類似硬質(zhì)合金成分,所以抗氧化性紅硬性非常好,加工過程中硬度下降很慢,對刀具磨損比較嚴(yán)重.。
3 ) 鋁合金: 硬度比較低,同時(shí)紅硬性比較差,所以加工過程中除容易產(chǎn)生積削瘤之外,對刀具的磨損不太嚴(yán)重。
由于航空、航天工業(yè)材料的特殊性,所以對刀具的涂層也有別于傳統(tǒng)的加工鑄鐵、鋼件的C VD 、P V D涂層技術(shù),比如加工高溫合金和鈦合金材料的涂層,需要采用P V D涂層技術(shù),既要增加刀具的耐磨性,又要保證刀具刀刃的鋒利性,比如;MAPAL 的MXF物理復(fù)合涂層技術(shù),是一種經(jīng)過MAPAL 優(yōu)化的、在TiAlN多層復(fù)合涂層后進(jìn)行拋光表面處理,以提高刀具鋒利性并降低刀具表面與切屑的摩擦,降低切削力,提高排屑順暢。
對于鋁合金大余量加工,有些刀具往往不采用涂層,以提高刀具刃口的鋒利程度,減少切削力和加工過程中產(chǎn)生的切削熱,此類刀具往往在刀具效率上比較看中,刀具壽命則權(quán)重下降。下面介紹幾款MA P A L
在航天、航空領(lǐng)域的幾種刀具及加工案例:
1. 加工不銹鋼、鈦合金的INOX鉆頭:
為了提高刀具在加工過程中的刀具冷卻和快速排削,MA P AL專門開發(fā)了INOX鉆頭用于此類材料的加工,INOX鉆頭與傳統(tǒng)加工鋼件的鉆頭相比,主要有幾點(diǎn)區(qū)別:
● 直徑更大的冷卻孔,提高刀具冷卻效果,降低切削過程中產(chǎn)生的切削熱,并且可以幫助提高排削性能。
● 更大的排削槽空間設(shè)計(jì),以提高排削性能。
● 鉆頭切削刃口斷圓增加刀具強(qiáng)度及耐磨性。
● 當(dāng)加工超級(jí)合金時(shí)刀具壽命并不是最重要的,穩(wěn)定性、可靠性相比刀具壽命更重要, 6~7m 在好的工藝條件下可以達(dá)到的,加工1~3m 刀具壽命結(jié)束是很普遍的。
2. MEGA SPEED DRILL(MAPAL高效鉆頭)傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金鉆頭一般具有兩個(gè)切削刃,對應(yīng)切削刃后刀面有支撐韌帶支撐,在切削過程中支撐韌帶
加工材料:Inconel 718
鉆頭直徑:D=8.5 [mm]
線速度:vc =25[m/min]
轉(zhuǎn)速:n=936 [min-1]
鉆深:Depth =30 [mm]
每齒進(jìn)給: f=0.12 [mm/U]
進(jìn)給: vf =112[mm/min]
加工時(shí)間 : t =16.0[s]
刀具壽命:6 m
加工鋼件的鉆頭 加工不銹鋼、鈦合金的INOX鉆頭由于接近對稱分布,所以韌帶與工件的徑向壓力很大,造成磨檫力很大,產(chǎn)生比較多的磨檫熱,造成刀具快速磨損,為避免溫升過快,只能以犧牲切削效率來提高刀具的壽命。
MAPAL SPEED DRILL在刀具結(jié)構(gòu)上做一定調(diào)整采用了3 個(gè)錯(cuò)開的支撐韌帶,既保證了支撐效果,又減少了韌帶與工件的徑向壓力大的不利狀況。
此結(jié)構(gòu)的改進(jìn),使得鉆頭可以使用很高的切削線速度,與傳統(tǒng)鉆頭相比,線速度一般可以提高1-2倍,大大提高加工效率,尤其適用于航空領(lǐng)域加工。
3. 金剛石立銑刀系列:
● 加工鋁合金;
● 加工實(shí)心工件;
● 最佳的耐磨性;
● 同硬質(zhì)合金刀具相比更高的金屬切除率。
除此之外, M A P A L還推出了加工復(fù)合材料的MEGA鉆頭,用于加工鋁<