掌握航空航天領域的難加工加工材料
2025-3-13 來源：伊斯卡 作者：-
加工技術與挑戰
航空航天工業零件制造中，一個明顯的趨勢就是難加工材料的使用增多。這體現在具有更高的強度和耐熱性能的新合金的引入，復合材料的廣泛應用，以及金屬-復合材料混合結構材料的使用。
為應對這些難加工材料的挑戰，金屬加工行業基于現代數控機床和CAM系統的強大能力，引入了新的切削策略。在整個加工環節中，直接接觸被加工材料并在加工過程中去除工件的最終環節是切削刀具，它是整個加工過程中最“保守”的一環，其發展較為緩慢，往往會阻礙先進機床性能的充分發揮。為了克服現有的加工難題，必須降低切削參數，這就會導致生產效率低下和加工成本增加。顯而易見，在刀具領域的每一個哪怕是微小的進展，都有可能為加工這些難加工材料帶來顯著改善。因此，金屬加工行業對切削刀具領域的最新進展充滿期待，希望刀具能夠幫助金屬加工更上一層樓。
那么對于有效加工難切削的航空航天材料用的刀具，主要的要求是什么呢？簡而言之，它們需要具備硬度高、耐用且精確的特性，以實現高效加工，同時確保可預測且穩定的長刀具壽命以及所需的精度水平。滿足這些合理的要求需要付出巨大的努力，也會面臨諸多挑戰。每一項新進展都涉及大量的研發工作以及廣泛的測試。
因此，刀具研發的重點集中在以下幾個方面：
? 切削材料的牌號
? 刀具設計
? 刀具的數字化組件
在切削材料方面，重點是提高硬度、耐磨性和高溫強度。通過引入新的涂層，特別是基于納米技術的涂層，以及擴展使用超硬切削材料（如立方氮化硼CBN和陶瓷）來實現這一目標。
在刀具設計方面，改進的重點在于優化宏觀和微觀幾何刃型，例如切削楔形設計和切削刃處理，以提高切削性能。計算機建模結合計算力學和增材制造（AM）的強大能力，為塑造切削刃、卷屑槽和內冷通道的形狀提供了全新的可能性。這有助于更好的排屑和冷卻液的供應，從而提升刀具性能。一個關鍵方向是通過先進的切削幾何刃型來提高刀具的抗振性，增強刀具結構的剛性，并采用減振刀柄。
刀具的數字化組件包括數字孿生及各種軟件產品，這些可以實現虛擬組裝、加工仿真、切削參數選擇、刀具壽命估算以及必要的計算，如確定加工功率和切削力等。伊斯卡期望這一組件能夠與數據交換的標準兼容，以滿足與日俱增的智能制造的需求。
伊斯卡應對之策
在伊斯卡——刀具制造領域的領導者，最新的LOGIQUICK新產品發布中，這些顯著趨勢清晰可見。
伊斯卡推出了兩款全新的具有PVD涂層的硬質合金牌號：IC1017是伊斯卡專為車削加工鎳基高溫合金（HTSA）而推出的牌號，IC716則專為高性能可轉位銑削鈦合金而設計。伊斯卡還擴展了減振整體硬質合金立銑刀系列，新增了采用青銅色IC608硬質合金牌號的產品，該牌號是ISO S組應用（切削高溫合金和鈦合金）的首選。此外，伊斯卡的工程師還研發了一款IC5600硬質合金牌號，專用于銑削鋼材（ISO P組）。該牌號結合了亞微米基體、CVD涂層和涂層后處理技術，提高了抗磨損性和耐熱負荷，特別是在加工高強度鋼時，能夠提高切削速度。
CERMILL是一款全新的立銑刀系列，采用可轉位單面圓形刀片，產品頗具亮點。首先，該系列采用了一種巧妙的高剛性刀片夾緊機制，與相同直徑的類似刀具的典型設計相比，這種機制允許增加刀具齒數，并且能夠簡單地旋轉和更換刀片，無需將立銑刀從刀柄上取下。其次，這些刀片采用了專門為加工高溫合金（HTSA）而研發的陶瓷材料。
伊斯卡還擴展了其抗振產品系列，采用創新的內置減振機制以增強減振效果。伊斯卡還在其車削系列中增添了適用于加工深度為柄徑12倍和14倍的減振鏜桿。此外，銑削系列中還包括帶MULTI-MASTER接柄的減振刀柄。
QUICK-X-FLUTE是一款全新的加長槽的套式銑刀系列，專為在粗銑加工中實現高金屬去除率（MRR）而研發，適用于難加工材料，如高溫合金和鈦合金（ISO S）、奧氏體和雙相不銹鋼（ISO M）以及鋼（ISO P）。這款“玉米”銑刀采用高性價比的雙面方形刀片，有8個可轉位切削刃。該銑刀設計的關鍵特點是優化的刃型，在確保銑刀剛性的同時，還能實現高去除率時有效的切屑流動。QUICK-X-FLUTE銑刀還配有內冷，能夠精準輸送高壓冷卻液，并配備可更換噴嘴和前端噴口，確保直接將冷卻液輸送到切削區，從而改善冷卻和潤滑效果，優化切屑控制。
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冷卻液供應已成為現代刀具設計中主要的關注點。在PICCO系列微型車刀中，伊斯卡推出了帶有內冷通道的新型刀片。在孔加工方面，伊斯卡推出了全新三刃硬質合金鉆，有三個冷卻液出口。在刀具夾持方面，伊斯卡最新推出的刀柄沿刀柄孔新增了冷卻通道。此外，在伊斯卡經典的HELIMILL可轉位銑刀系列中，研發工程師升級了設計，利用計算流體動力學（CFD）軟件最大限度地提高流量，最小化壓降。
伊斯卡還對NEOITA系統進行了改進，它是伊斯卡數字工具組件的重要組成部分。NEOITA是一個專家系統，能夠為特定應用推薦最優刀具解決方案及預測刀具壽命。如今，NEOITA還包括一些新功能，其中之一就是由人工智能支持的信息檢索，專門用于檢索有關工件材料的詳細數據，包括其冶金成分和常見用途。
在難切削的航空航天材料加工中提高性能是一項復雜的挑戰。為了解決這個問題，刀具制造商不斷努力提供更先進、更高效的解決方案。雖然尚未出現突破性的技術革新，但近期的發展表明金屬加工領域正在穩步前進。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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