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MAPAL高性能现代刀具——强劲航空动力
2010-06-28 14:20:59

代表先进、高效刀具的MA P AL公司一直以来始终关注航空航天领域的发展,在德国总部ALLEN专门成立了航空航天部,针对航空材料进行对应刀具的科研、试验工作,及时推出许多高性能产品,用于航空领域的零部件加工,帮助客户提高生产效率。

航空航天部的成立,主要是帮助客户达到:

● 降低制造成本;

● 提升加工过程可靠性;

● 倡导工业过程的柔性化;

● 提供针对新材料更合适的刀具材料和品种;

● 创建系统合作模式:最终客户 -机床商-刀具商。

目前,航空零件加工主要分为三大类别:

● 结构件与框架件(如:机身、机翼等);

● 机械部件(如;起落架等);

● 发动机部件(如:发动机叶片等)。

其中,结构件与框架件主要以铝合金和复合材料为主,主要用于飞机结构、框架部位,该类材料由于加工材料去除量非常大,对刀具效率要求非常高;而且新型复合材料需要解决在高速切削时容易出现材料分离的现象。典型材料如:铝,铝锂合金: 2024, 6061, 7075,7050;复合材料: C F R P /CFK (碳素纤维材料)。

机械部件则主要使用高强度不锈钢,典型材料如:15-5 P H ,17-4 P H,Carpenter 465。

发动机部件则主要采用高温合金、钛合金材料,此类材料主要用于飞机的动力部位,如发动机相关零部件,该类材料主要特点:低的热传导性;强度高同时韧性高;高温下有化学反应 ,所以对刀具的要求比较苛刻,要求刀具既锋利又要耐磨损。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:如低的热传导性,强度高同时韧性高,高温下有化学反应,对刀具的要求比较苛刻,比如:

1)钛合金:在加工过程中温度升高到600度左右,硬度会迅速下降,所以对刀具的磨损不是最严重.。

2)镍基合金:可以溶解很多合金元素,其中添加了Cr W V 等多种硬材料,有点类似硬质合金成分,所以抗氧化性红硬性非常好,加工过程中硬度下降很慢,对刀具磨损比较严重.。

3 ) 铝合金: 硬度比较低,同时红硬性比较差,所以加工过程中除容易产生积削瘤之外,对刀具的磨损不太严重。

由于航空、航天工业材料的特殊性,所以对刀具的涂层也有别于传统的加工铸铁、钢件的C VD 、P V D涂层技术,比如加工高温合金和钛合金材料的涂层,需要采用P V D涂层技术,既要增加刀具的耐磨性,又要保证刀具刀刃的锋利性,比如;MAPAL 的MXF物理复合涂层技术,是一种经过MAPAL 优化的、在TiAlN多层复合涂层后进行抛光表面处理,以提高刀具锋利性并降低刀具表面与切屑的摩擦,降低切削力,提高排屑顺畅。

对于铝合金大余量加工,有些刀具往往不采用涂层,以提高刀具刃口的锋利程度,减少切削力和加工过程中产生的切削热,此类刀具往往在刀具效率上比较看中,刀具寿命则权重下降。下面介绍几款MA P A L

在航天、航空领域的几种刀具及加工案例:

1. 加工不锈钢、钛合金的INOX钻头:

为了提高刀具在加工过程中的刀具冷却和快速排削,MA P AL专门开发了INOX钻头用于此类材料的加工,INOX钻头与传统加工钢件的钻头相比,主要有几点区别:

● 直径更大的冷却孔,提高刀具冷却效果,降低切削过程中产生的切削热,并且可以帮助提高排削性能。

● 更大的排削槽空间设计,以提高排削性能。

● 钻头切削刃口断圆增加刀具强度及耐磨性。

● 当加工超级合金时刀具寿命并不是最重要的,稳定性、可靠性相比刀具寿命更重要, 6~7m 在好的工艺条件下可以达到的,加工1~3m 刀具寿命结束是很普遍的。

2. MEGA SPEED DRILL(MAPAL高效钻头)传统的硬质合金钻头一般具有两个切削刃,对应切削刃后刀面有支撑韧带支撑,在切削过程中支撑韧带
加工材料:Inconel 718
钻头直径:D=8.5 [mm]
线速度:vc =25[m/min]
转速:n=936 [min-1]
钻深:Depth =30 [mm]
每齿进给: f=0.12 [mm/U]
进给: vf =112[mm/min]
加工时间 : t =16.0[s]
刀具寿命:6 m

加工钢件的钻头 加工不锈钢、钛合金的INOX钻头由于接近对称分布,所以韧带与工件的径向压力很大,造成磨檫力很大,产生比较多的磨檫热,造成刀具快速磨损,为避免温升过快,只能以牺牲切削效率来提高刀具的寿命。

MAPAL SPEED DRILL在刀具结构上做一定调整采用了3 个错开的支撑韧带,既保证了支撑效果,又减少了韧带与工件的径向压力大的不利状况。

此结构的改进,使得钻头可以使用很高的切削线速度,与传统钻头相比,线速度一般可以提高1-2倍,大大提高加工效率,尤其适用于航空领域加工。

3. 金刚石立铣刀系列:
● 加工铝合金;
● 加工实心工件;
● 最佳的耐磨性;
● 同硬质合金刀具相比更高的金属切除率。

除此之外, M A P A L还推出了加工复合材料的MEGA钻头,用于加工铝<

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