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山特维克可乐满创造性提出优化的轻质铣刀概念

发布时间:2020-03-23
来源:山特维克可乐满
阅读量:2142

众所周知,长悬伸的刀具会带来很多加工问题。深槽和凹腔以及沿着高肋筋加工时,都会存在固有的稳定性和刚性问题。振动、变形这些不利因素会造成表面质量问题和尺寸误差。


但是,通过大量的新刀具及其制造工艺的研发,我们的新解决方案不仅能提高加工的安全性,而且还大大提高了生产效率。


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减振刀柄的好处已经得到长期的实践证明:位于刀柄内部的减振装置吸收振动,从而提升加工安全性,提高切削效率。


但是,减振刀柄的一个已知的局限因素是与其相连接的切削刀具的重量问题。直径为50毫米的传统可转位刀片铣刀,重量超过300克(10.6盎司)。这样的质量使得它用于减振接柄时,要想达到预定用途,就具有挑战性,尤其是在加长的长悬伸应用中。


例如,航空工业以及石油和天然气行业的复杂零件铣削,很容易受到过大振动和颤振的影响。加工深凹腔要求长悬伸,这是一个不可避免的问题。但是,使用传统较重的刀具,特别是加工某些种类的合金钢时,振动会加剧。遗憾的是,过大的刀具振动和颤振将导致加工风险,零件质量问题、噪声过大、刀具使用寿命差,甚至零件报废。


为了保证工件同时达到几何形状和表面精度公差,操作人员的选择往往很少,只有放慢速度,这样就不能满足生产计划要求,不能达到要求的盈利能力。


从传统角度看,改变一些设计,可对上述情况进行补救。例如,缩短刀柄减振器与切削刃之间的距离,可改善结构强度和加工安全性。在某些长悬伸应用中,它可增加切深,从而增加材料去除率(MRR)。另外,使用专门设计的刀片材质和槽形,可减小切削力,达到平顺的切削。


但是,实际上,减轻铣刀重量,对抑制振动和提升稳定性有显著影响。要如何做到呢?


山特维克可乐满的工程师们开始思考这个问题,使减轻铣刀重量从而提高性能的想法得以实现。在增材制造(AM)被视为生产铣刀刀体的一种方式时,取得突破的时刻终于来到。


使用通过增材制造制成的轻质又坚固的合金铣刀刀体,可将铣刀重量减小80%,从而降低过程振动,增加材料去除率。实际上,结合减振接柄技术,采用这种铣刀后,生产效率可提升高达200%。


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与山特维克增材制造的工程设计团队密切合作后,轻质CoroMill® 390方肩铣刀成功问世。在这里,将技术专长融于加工和AM,完全就是重新发明了CoroMill® 390铣刀,在采用减振刀具减振接柄时,可大大提高性能。


新刀具所采用的材料是Ti6Al4V钛合金,而采用的AM工艺是粉末熔化成型技术。这种工艺是用激光将粉末熔化后生成实体。熔融过程反复进行,逐层熔合,直到最后一层,铣刀刀体完全成型,并从模具(build plate)中取出,进行后处理。


与标准CoroMill® 390铣刀相比,差别很大。


在低合金钢(P2.5.Z.HT, 290Hb)面铣的性能试用中,生产效率猛增200%。试用带有减振接柄的轻质CoroMill® 390铣刀,在Okuma MA-550VB立式加工中心进行试切。整个试切过程中,全部使用大径向铣削宽度(铣刀直径的80-100%)。


使用轻质CoroMill® 390刀具代替标准CoroMill® 390铣刀(直径都为50 mm,采用的刀片相同),刀具总成的重量从317克(11.2盎司)降低到仅66克(2.33盎司)。正因如此,材料去除率高达129 cm³/min(7.87 in³/min),而标准CoroMill® 390刀具的材料去除率仅为43 cm³3/min(2.62 in³/min)。


两种铣刀采用的切削参数相同:主轴转速:1273 rpm;切削速度:200 m/min(656 ft/min);进给速度:573 mm/min(22.6 in/min);每齿进给:0.15 mm /齿(0.006 英寸/齿);轴向切深:1.5 mm(0.059 in)。


这是个多用途的新产品,可用于长悬伸面铣、方肩铣和侧铣,铣凹腔,铣槽等应用。在生产要求使用长悬伸铣刀的零件(例如航空工业、石油和天然气行业、赛车和模具制造行业常见的零件)时,通过使用方便的刀片式铣刀,可确保无故障加工,提升加工安全性。这种刀具可加工多种材料。


轻质CoroMill® 390成功的秘诀在于其聪颖的设计,这种设计减轻了刀体的重量,创造性提出了优化的轻质铣刀概念。这种过程被称为拓扑优化,采用这种优化后,铣刀更加小巧紧凑,比传统版本轻很多,从而有助于提升长悬伸铣削工序的生产效率。


金属切削行业需要不断推陈出新,与时俱进,面对激烈的全球竞争。对于长悬伸应用而言,这种设计由于铣刀重量轻,振动小,结合减振接柄,对提高生产效率有明显的优势。在这种情况下,通过使用增材制造,性能取得巨大提高。


这再次彰显了山特维克可乐满工程师们的创新水平,我们一直在寻求为客户创造更多的受益。

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