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鈦合金航空零件銑削加工刀具

[ 時間:2015-10-23 點擊:1990 ]

新型波音787Dreamliner客機的設計廣泛地依賴于各種復合材料的應用,這一點已理所當然地受到人們的關注。但是,大量應用復合材料并不是這種飛機在材料上與眾不同的唯一原因——與其它商業客機相比,波音787還采用了更多的鈦合金零部件。 
為了滿足對該型號飛機的訂貨,單單為了加工這些鈦合金零部件,波音公司在未來3~5年內將至少需要使用1000臺機床(主軸)。這一估計出自波音公司先進制造技術研發集團(密蘇里州圣路易斯市)的工程師兼科學家KeithYoung。Young博士的工作任務之一就是幫助這些加工機床更加高效地為波音公司工作。加工航空鈦合金零件的挑戰在于:通過減薄零件的側壁和底座,以及通過減少殘留在零件拐角處的毛坯附加重量,使零件的重量更輕。Young博士及其研究小組通過試驗,開發了可實現這一目標的加工技術。他們告訴波音公司的設計師:使加工后的鈦合金零部件具備上述特點是完全可能的;同時,他們也指導加工提供商如何實現這種加工。 
  
  某些鈦合金加工技術在生產軍用戰機的鈦合金零件時即已開發成功。但是,商業客機在尺度規模上與軍用戰機有很大差異,客機的零件尺寸(尤其是凹腔深度)更大,如一種軍用戰機零件的凹腔深度為3英寸,而波音787鈦合金零件的凹腔深度可達6英寸。但是,加工航空鈦合金零件所用傳統刀具的長徑比通常為3∶1或4∶1,而加工這些新型零件要求刀具的長徑比達到6∶1或8∶1。而且這些根本性的差異會影響到刀具系統的選擇。例如,機夾刀片式銑刀通??梢圆捎娩撝频侗?,而更深型腔的加工則需要使用剛性更高的硬質合金刀柄,以減小刀具撓曲變形和防止發生振顫。 
  
  TomTalley也是波音公司先進制造技術研發集團的工程師兼科學家,他與Young博士一樣,非常了解如何選擇適合加工最新一代鈦合金零件的刀具系統,本文的內容即是基于這兩位專家的推薦意見。但是他們也指出,這些建議的有效程度需要驗證。雖然波音公司可能已對這些加工技術進行了認證,但并未對刀具制造商進行認證。本文提到的一些刀具制造商,是因為專家認為他們的產品是說明適用刀具類型的清楚實例。而在大多數情況下,其它刀具制造商也能提供類似產品。對于某一特定的加工任務,也可能其它刀具是更有效的選擇。本文提到的刀具只是用于說明適合零件加工特點(這些特點對于波音公司顯得日益重要)的刀具特性。 
  
  粗加工刀具 
  
  WeldonCrest-Kut刀具的特點是沿螺旋槽的幾何形狀呈不規則性。這種不規則幾何形狀的重要作用在于消除振顫。在許多銑削加工中,振顫都是一種限制性因素,它在某一特定的切削深度會加劇,通常會限制刀具獲得在其它情況下刀具與主軸允許達到的更大切深。振顫現象部分是由于刀具的規則幾何形狀復映到被加工表面的規則波形所引起的。幾何形狀不規則的刀具螺旋槽不會產生這種規則波,因此可能提供振顫潛能的“信號”非常微弱,從而使這種刀具能夠在可獲得很高金屬切除率的切削深度高效而平穩地進行切削。

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