航天机械零部件·难加工材料的福音

【编者按】随着航天工业的发展,今后不仅是铝合金,耐热合金等难削材的使用量也会飞速增长。本文介绍了新推出的适用于耐热合金专用DV-OCSAR型万砍圆角铣刀以及机夹式高效率加工用傲豹系列。在介绍了两种新产品的同时,今后也将迎着客户的需求,开发更高效,更高精度的工具!

为了节省燃油资源,开始越来越重视机身的轻量化。机翼,机身的框架使用铝合金依然很多,客户对加工的要求(排屑,效率,加工方法)越来越高。

耐热合金高温硬度高,并且高温环境下的抗氧化性,抗腐蚀性良好,因而被广泛应用于航天机械喷气式发动机以及蒸汽透平以及化学设备,垃圾燃烧炉等高温下使用的器具。

特别是在以镍铬铁耐热耐蚀合金为代表的镍基耐热合金发动机领域的广泛应用。另外,钛合金的耐腐蚀性很好,与钢相比只有60%的硬度,其作为一种强度很高的材料被大家所熟知,广泛被航天单位作为机身材料所采用。

这些材料不仅热传导率都很低,会将热量积蓄在刀刃处,使刀刃的磨损得非常快,而且材料本身很昂贵,因此加工起来都非常困难。

万砍斯文圆角系列

万砍斯文圆角系列

本工具为耐热合金用圆角端铣刀。

1.特征

①刀刃圆角部分的前刀面采用螺旋刃形,从而大大减少切削阻力,并且各刃口的螺旋角以及前角各不相同,因此消除了削阻力变化的周期性,可以抑制振动(已申请专利)。图片(1)

②采用正前角,刃口锋利度优良,减轻粘附。

③采用42°~45°大螺旋角,切削阻力小。

④采用新开发的JC8010超值涂层,实现热传导率高的基材与耐热性能优异的涂层完美结合。

DV-OCSAR型采用不等导程

DV-OCSAR型采用不等导程

Ti6Al4V 拐角加工

2.钛合金的加工实例

使用DV-OCSAR4100-R20(Φ10mm×R2),加工极易产生振动的拐角部位来进行评价试验。

从图1(右)中可知以往的产品在加工拐角时会留下很深的震刀纹,针对在加工时容易发生振动的情况,新产品DV-OCSAR型能够有效的防止振动,提高加工面的精度。

3.被加工物(SUS304)加工实例

因为近年来透平叶片的薄壁加工物大量增加,使用DV-OCSAR4100-R20(Φ10mm×R2),被加工物如图2所示,切深为0.5mm的外周倾斜加工,测试铣刀的刀刃R部性能(图3)。

与公司以往的产品以及其他公司的产品相比,通过不等导程、不等前角的效果,即使薄壁的加工也能无震动获得良好的切削表面。

薄壁工件形状

图2 薄壁工形状           

图3

【傲豹系列】

傲豹系列

本工具为高效率·高精度机夹式铣刀

(1)特征

①刃长约15mm,刀尖角为65°的刀片,不仅能进行深台阶加工,沟槽加工,还能进行倾斜以及螺旋切入加工。

②刀尖R有0.4~3.2mm七种,可应对各种清根角的加工。

③刀片材质拥有,铝合金加工用的【FZ05】,钛合金不锈钢加工用的JC5118的完整系列。

④刀体采用了高刚性·持久性较好的【G-BODY】。【G-BODY】:将具有极优耐热性的强韧特殊钢进行特殊GN处理,表面硬度达到HRC65以上,而且抗热变形能力强,高刚性同时具有极强的振动吸收能力,因此使用G-BODY刀盘的刀片寿命比传统刀体至少提高30%以上,并且还具有防切屑粘附和防锈效果。

⑤刀体有,【可换式刀头】,刀杆,刀盘内冷型的完整系列。

⑥通过高精度的三维断削槽形状的刀片和刀体来达到降低抵抗力和提高加工面精度的效果。

(2)铝合金加工实例

在铝合金加工中,深型腔材料去除量非常大的案例非常多,因此,提高排屑效率成了加工的关键。

用MAL-2025-M12(Φ25mm )进行如图4所示的铝锭材加工。

切削条件:

转速:1256m/min

进给:0.25mm/Rev

切深ap=5mm

切宽Ae=25mm

15mm(侧面),5mm(上面)

切入角:10°

最大切削排出量:1000cm3/min       

图4 铝合金工件

干式加工

其他一些类似的产品加工时会产生磨损,但傲豹系列不但没有磨损而且侧面的垂直度也在0.02以内。

(3)薄壁加工事例

钛合金由于热传导率很低,切削时的热量容易积蓄在刀刃,另外和工具的亲和性很高,很容易在刀尖出现粘附,引起微小崩缺。因此,切削阻力低,不易粘附,锋利的刃形就十分有必要,而且必须选耐热性好,韧性好的材种的刀具材质。

使用ALX5063R(Φ63mm),进行了将钛合金锭材加工成厚度只有10mm的薄壁零件。(图5)

切削条件

转速:40 m/min

进给:0.5mm/Rev

切深ap=8mm

切宽Ae=40mm→20mm→10mm→5mm(从大到小变化)

外冷

单位时间的最大切削排出量是32cm3/min,即使是薄壁加工也能有效抑制振动,并且加工面精度良好。

图5 TiAl4V薄壁工件

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