航空航天業(yè)是世界上對(duì)技術(shù)要求最苛刻的行業(yè)之一。航空工業(yè)零件的制造受到許多因素的限制，例如越來越多的難加工材料、復(fù)雜的幾何形狀、異常嚴(yán)格的加工要求，嚴(yán)格的交貨時(shí)間限制等等，與此同時(shí)，生產(chǎn)效率還需要不斷提高。
在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的制造格局中，取得成功的關(guān)鍵在于是否具備全面的零件專業(yè)知識(shí)。在這種生產(chǎn)環(huán)境中，由于各種挑戰(zhàn)的存在，就決定了要使用CAM編程，并且要使用四軸和五軸機(jī)床。 在這個(gè)高度競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)內(nèi)，選擇一個(gè)合作伙伴至關(guān)重要，這個(gè)合作伙伴要具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和充足的資源，這樣才能在各種零件開發(fā)時(shí)提供具體刀具以及加工工藝等方方面面的支持。
整體解決方案支持應(yīng)涵蓋主軸接口、刀柄選擇、編程方法、刀片材質(zhì)和槽形以及表面完整性——即能夠制造出最高質(zhì)量零件的所有參數(shù)。調(diào)整和優(yōu)化這些因素將有助于您在全球范圍內(nèi)展開競(jìng)爭(zhēng)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件之詳述航空航天的機(jī)加工工序很有挑戰(zhàn)性，主要是由于行業(yè)規(guī)范、材料性能以及各種零件裝配的要求都很苛刻。
這些零件的材料都很難加工，并且形狀復(fù)雜，需要使用的刀具可達(dá)性好，而且編程時(shí)要采用正確的走刀路徑。發(fā)動(dòng)機(jī)零件工作區(qū)域溫度較高，所以要求工件材料具有更高的硬度強(qiáng)度、韌性，還要有更好的抗腐蝕或抗氧化性能，材料通常為：鎳基合金、高強(qiáng)度鈦合金、高合金鋼和復(fù)合材料。和其他材料相比，這些材料的機(jī)加工性能較差，需要掌握更好的加工工藝知識(shí)。選擇正確的刀具、刀具組合，采用更好的工況，就能優(yōu)化機(jī)加工效率。
根據(jù)需要，發(fā)動(dòng)機(jī)零件幾何形狀比較復(fù)雜。它們尺寸也往往較大，并且對(duì)工件強(qiáng)度和重量都有嚴(yán)格的限制。典型零件特征包括薄壁、復(fù)雜的幾何形狀和輪廓，這就對(duì)機(jī)加工性帶來新的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，我們來看看某些航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件所面臨的加工挑戰(zhàn)，其成功的關(guān)鍵在于將最新的應(yīng)用和工藝知識(shí)與最佳的刀具解決方案相結(jié)合。
◎ 零件：渦輪盤
渦輪盤車削工序復(fù)雜，其材料通常是難加工的合金材料， 例如Inconel 718、Waspalloy和Udimet720。此類零件通常是清除型腔輪廓比較困難。
刀具解決方案：模塊化SL70刀具系統(tǒng)
圓刀片是粗加工和精加工要求苛刻材料的最佳選擇，其加工效率很高，同時(shí)還具有很好的可達(dá)性。這些圓刀片刀尖半徑較大，這意味著可以在不降低切削深度的情況下主偏角更小，因此可以提高生產(chǎn)效率。模塊化的SL70刀具系統(tǒng)的刀板可以根據(jù)凹型腔的特征設(shè)計(jì)，無需使用非標(biāo)刀具或?qū)Φ毒哌M(jìn)行改進(jìn)。用戶可以靈活地選擇各種接柄和刀板，這樣基于有限的刀具庫存即可構(gòu)建出多種模塊組合。這些刀板考慮了軸向和徑向干涉，所以能夠深入到斜槽中，并且?guī)в懈邏豪鋮s，冷卻液可以通過刀板內(nèi)部直接作用于切削刃口上。由于帶有防振特性，在可達(dá)性要求較高的場(chǎng)合亦可確保高性能，因此這些刀板在車削深槽特征時(shí)，往往能夠在更高的進(jìn)給率下降低振動(dòng)并獲得更長(zhǎng)的刀具壽命。此外，甚至在使用大懸伸或承受高切削力時(shí)，山特維克可樂滿Capto接口也可提供極強(qiáng)的剛性。
應(yīng)用：擺線車削
在加工深狹槽和凹槽中，從金屬去除率方面來說，擺線車是一種高效加工方式。通過工件分段式，擺線車采用滾入切入的方式，可以減小刀片接觸面。車削凹槽時(shí)，排屑始終是關(guān)鍵因素。加工這種材料剪切力大，因此需要形成更窄的切屑，這就需要平衡刀片槽型和進(jìn)給量。此舉也最大化了直線運(yùn)動(dòng)，這樣就能夠通過最大化進(jìn)給率而獲得最佳的生產(chǎn)效率。同時(shí)，這種加工方法能夠保證在每次退刀時(shí)，切削力方向不同。另外，由于刀片始終沒有離開工件，所以交替變換切削方向能夠充分利用切削刃口，使刀片更持久耐用。擺線車削能夠避免切屑堵塞，降低振動(dòng)趨勢(shì)和殘余應(yīng)力，非常適合于安全高效地去除大量材料。
◎ 零件：渦輪機(jī)匣
渦輪機(jī)殼體通常采用極具挑戰(zhàn)性的材料制成， 渦輪機(jī)匣的材料通常極具挑戰(zhàn)性，例如I n c o n e l或Waspalloy。由于金屬去除量較大，因此在銑削時(shí)，容易對(duì)零件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響（例如變形）。此類零件需要使用許多車銑和五軸方式去除大量材料，由此導(dǎo)致生產(chǎn)周期非常長(zhǎng)。
刀具解決方案： 陶瓷材質(zhì)CC6060
與硬質(zhì)合金刀具相比，陶瓷切削刀具的耐熱性更高，并且不易與工件材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。陶瓷材質(zhì)CC6060是一種優(yōu)化材質(zhì)，針對(duì)大直徑零件切削長(zhǎng)度較大，CC6060適合更高的進(jìn)給率和長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)切削，這使其成為銑削渦輪機(jī)匣類零件的理想選擇。由于其出色的抗溝槽磨損性能，所以和其他陶瓷材質(zhì)相比，CC6060材質(zhì)可以適用于更大的切削深度，在半精加工至粗加工的初始和中間切削階段中可確保最佳的生產(chǎn)效率。該材質(zhì)也是型腔加工和仿形加工工序的首選。
應(yīng)用：凸臺(tái)間的陶瓷車銑在整個(gè)渦輪機(jī)匣加工期間，平均有75%的時(shí)間耗費(fèi)在車銑凸臺(tái)間的材料上。車銑牽涉到利用旋轉(zhuǎn)銑削刀具進(jìn)行切削時(shí)還要使工件旋轉(zhuǎn)。這種工序非常適合于加工那些要求高金屬去除率和有遮斷物（如點(diǎn)火凸臺(tái)）的車削零件。渦輪機(jī)匣的凸臺(tái)位于其圓柱周界的邊緣。采用陶瓷刀具進(jìn)行車銑不僅可降低溝槽磨損，而且能夠提高進(jìn)給率以及獲得更高的金屬去除率——它是去除凸臺(tái)間材料的最高效方式。
◎ 零件：風(fēng)扇機(jī)匣這些大型鈦合金零件可加工性較差，具有復(fù)雜的形狀和薄壁等特點(diǎn)。
但與鎳合金不同，鈦合金不能用陶瓷進(jìn)行加工。這樣就使如何高效地去除金屬成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。加工此類零件時(shí)，保持低切削溫度至關(guān)重要。刀具解決方案： 立式車床(VTL)
為了確保溫度可控和極佳的零件精度，此類加工應(yīng)在立式車床上進(jìn)行。立式車床設(shè)計(jì)需要具備手動(dòng)快換或自動(dòng)換刀功能。尤其是采用自動(dòng)換刀時(shí)，長(zhǎng)切屑意味著零件損壞的風(fēng)險(xiǎn)很高。但是，在立式車床上，可以冷卻液通過滑枕直接輸送到主軸，對(duì)冷卻液壓力沒有限制，因此改善了切削條件和加工安全性。
應(yīng)用：高壓冷卻（HPC）確保風(fēng)扇機(jī)匣加工獲得成功的一個(gè)關(guān)鍵是使用高壓冷卻。HP C的好處包括可以改善切屑控制和降低切削區(qū)的溫度。切屑控制更安全，就能保證切屑從緊密的型腔和凹槽中順利排出。這樣可確保切屑不會(huì)纏繞住刀具或劃傷零件。高效地冷卻切削區(qū)將有助于盡可能降低刀具磨損，延長(zhǎng)高達(dá)50%的刀具壽命，并且能夠使切削速度提高20%。
在機(jī)床的高壓泵產(chǎn)生壓力后，接下來就需要刀具將冷卻液傳送到正確的位置。利用高精度噴嘴，可以將冷卻液引導(dǎo)至主切削刃。這種高效應(yīng)用有助于在切削期間均勻散熱。
◎ 零件：盤軸與風(fēng)扇盤
發(fā)動(dòng)機(jī)盤軸和風(fēng)扇盤代表兩種同樣極具挑戰(zhàn)性的特征：深內(nèi)腔和燕尾尾形葉根槽。
刀具解決方案：防振刀板
加工這些零件時(shí)采用防振刀板將有助于解決常見的振動(dòng)和排屑問題。防振刀板設(shè)計(jì)有已獲專利的防振裝置，能確保工藝更安全高效。與未加裝防振裝置時(shí)相比，其切削深度可高出4倍。這些較窄的條形刀板能夠深入到深內(nèi)腔底部高效地去除切屑，由此可確保極為安全的加工工藝。
應(yīng)用：深槽內(nèi)的無振動(dòng)車削深槽代表此類零件最具挑戰(zhàn)性的特征之一。在應(yīng)用方面，盤軸的深槽加工時(shí)由于容易在凹型腔中形成切屑堆積，從而引起刀片安全隱患。為了確保加工安全性，應(yīng)采用無振動(dòng)車削。橢圓截面的齒紋接口提供了杰出的穩(wěn)定性和可達(dá)性，而3到10英寸高的刀板能實(shí)現(xiàn)最佳的冷卻液供應(yīng)以幫助排屑。
◎ 零件：軸
發(fā)電機(jī)軸采用高合金鋼或Inconel制造，其面臨的主要加工挑戰(zhàn)是零件的長(zhǎng)度和復(fù)雜的內(nèi)部特征。軸在制造方面最重要的進(jìn)展得益于多任務(wù)機(jī)床的不斷發(fā)展。
刀具解決方案：Silent Tools減振鏜桿
由于這類零件的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此在鏜削期間常常會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。振動(dòng)會(huì)引起例如具有破壞性的表面紋理、精度不夠、生產(chǎn)率低、增加刀片的消耗、機(jī)床的磨損加速以及產(chǎn)生噪聲等問題。Silent Tools 鏜桿具有嵌入式防振結(jié)構(gòu)，這使其能夠?qū)崿F(xiàn)無振動(dòng)加工，同時(shí)還能保持良好的生產(chǎn)效率和較嚴(yán)的公差公差要求。
應(yīng)用： 鏜削深孔和孔中的深凹型腔
鏜削深孔會(huì)導(dǎo)致表面光潔度差，并且由于不穩(wěn)定而引起振動(dòng)。零件唯一不需要抵消的切削力是軸向力。但是，徑向力會(huì)令刀具彎曲進(jìn)而離開切削區(qū)，由此對(duì)公差和孔徑產(chǎn)生負(fù)面影響。 通過施加逐漸提高的軸向和徑向載荷，當(dāng)前頻率或Si l e n t Tools減振鏜桿會(huì)吸收切削時(shí)所產(chǎn)生的任何振動(dòng)，不僅改善了切屑控制，而且能夠提高切削參數(shù)。
◎ 零件：整體葉盤/葉輪
由于在重量、效率和維修等方面的優(yōu)勢(shì)，整體葉盤在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)中的應(yīng)用越來越多。與其他零件相比，此類零件具有狹窄的凹腔、狹長(zhǎng)槽和很深的復(fù)雜幾何形狀，切削時(shí)往往需要五軸聯(lián)動(dòng)。
確保加工獲得成功的關(guān)鍵因素包括具有良好動(dòng)態(tài)特性的五軸機(jī)床、經(jīng)過優(yōu)化的軟件以及正確的刀具選擇。
刀具解決方案：C o r o M i l lP l u r a 50度螺旋角帶避空整體硬質(zhì)合金圓角立銑刀粗加工材料為I n c o n e l的狹槽時(shí)，CoroMill Plura 50度螺旋角帶避空整體硬質(zhì)合金圓角立銑刀特別適合于銑削深度約為刀具直徑兩倍而銑削寬度較小時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合。
應(yīng)用：擺線銑削
擺線銑削是用于去除花邊和凹腔中材料的一種高速加工技術(shù)。通過平穩(wěn)地圓弧切入和圓弧切出工件來控制銑刀與工件的接觸弧長(zhǎng)，即可獲得更高的生產(chǎn)效率和更長(zhǎng)的刀具壽命。擺線銑削能夠?qū)⒏吖ぷ髋_(tái)進(jìn)給與低切削力有機(jī)結(jié)合，從而使切削刃和工件保持較低的溫度。該方法采用了薄屑技術(shù)，其結(jié)果是切屑中熱積聚少，刀具能夠以全切深運(yùn)行。此外，還削減了走刀次數(shù)。擺線銑削并非總是粗加工狹槽的最快方法，但毫無疑問的是它能獲得更長(zhǎng)的刀具壽命、高可預(yù)測(cè)性和更高的零件質(zhì)量。
在當(dāng)今的全球制造環(huán)境下，如果沒有正確的工藝知識(shí)和最實(shí)用的加工策略，確實(shí)很難滿足在昂貴機(jī)床上加工關(guān)鍵零件的需求。在所有層面均獲得正確的資源支持，通過不斷改進(jìn)工藝、提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量一致性以及削減成本和確保加工安全性，幫助您在全球競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地?！?/p>
