伊斯卡丨掌握航空航天领域的难加工材料

伊斯卡 2025-03-13

伊斯卡应对之策。

加工技术与挑战

航空航天工业零件制造中，一个明显的趋势就是难加工材料的使用增多。这体现在具有更高的强度和耐热性能的新合金的引入，复合材料的广泛应用，以及金属-复合材料混合结构材料的使用。

为应对这些难加工材料的挑战，金属加工行业基于现代数控机床和CAM系统的强大能力，引入了新的切削策略。在整个加工环节中，直接接触被加工材料并在加工过程中去除工件的最终环节是切削刀具，它是整个加工过程中最“保守”的一环，其发展较为缓慢，往往会阻碍先进机床性能的充分发挥。为了克服现有的加工难题，必须降低切削参数，这就会导致生产效率低下和加工成本增加。显而易见，在刀具领域的每一个哪怕是微小的进展，都有可能为加工这些难加工材料带来显著改善。因此，金属加工行业对切削刀具领域的最新进展充满期待，希望刀具能够帮助金属加工更上一层楼。

那么对于有效加工难切削的航空航天材料用的刀具，主要的要求是什么呢？简而言之，它们需要具备硬度高、耐用且精确的特性，以实现高效加工，同时确保可预测且稳定的长刀具寿命以及所需的精度水平。满足这些合理的要求需要付出巨大的努力，也会面临诸多挑战。每一项新进展都涉及大量的研发工作以及广泛的测试。

因此，刀具研发的重点集中在以下几个方面：

✦ 切削材料的牌号

✦ 刀具设计

✦ 刀具的数字化组件

在切削材料方面，重点是提高硬度、耐磨性和高温强度。通过引入新的涂层，特别是基于纳米技术的涂层，以及扩展使用超硬切削材料（如立方氮化硼CBN和陶瓷）来实现这一目标。

在刀具设计方面，改进的重点在于优化宏观和微观几何刃型，例如切削楔形设计和切削刃处理，以提高切削性能。计算机建模结合计算力学和增材制造（AM）的强大能力，为塑造切削刃、卷屑槽和内冷通道的形状提供了全新的可能性。这有助于更好的排屑和冷却液的供应，从而提升刀具性能。一个关键方向是通过先进的切削几何刃型来提高刀具的抗振性，增强刀具结构的刚性，并采用减振刀柄。

刀具的数字化组件包括数字孪生及各种软件产品，这些可以实现虚拟组装、加工仿真、切削参数选择、刀具寿命估算以及必要的计算，如确定加工功率和切削力等。伊斯卡期望这一组件能够与数据交换的标准兼容，以满足与日俱增的智能制造的需求。

伊斯卡应对之策

在伊斯卡——刀具制造领域的领导者，最新的LOGIQUICK新产品发布中，这些显著趋势清晰可见。

伊斯卡推出了两款全新的具有PVD涂层的硬质合金牌号：IC1017是伊斯卡专为车削加工镍基高温合金（HTSA）而推出的牌号，IC716则专为高性能可转位铣削钛合金而设计。伊斯卡还扩展了减振整体硬质合金立铣刀系列，新增了采用青铜色IC608硬质合金牌号的产品，该牌号是ISO S组应用（切削高温合金和钛合金）的首选。此外，伊斯卡的工程师还研发了一款IC5600硬质合金牌号，专用于铣削钢材（ISO P组）。该牌号结合了亚微米基体、CVD涂层和涂层后处理技术，提高了抗磨损性和耐热负荷，特别是在加工高强度钢时，能够提高切削速度。

CERMILL是一款全新的立铣刀系列，采用可转位单面圆形刀片，产品颇具亮点。首先，该系列采用了一种巧妙的高刚性刀片夹紧机制，与相同直径的类似刀具的典型设计相比，这种机制允许增加刀具齿数，并且能够简单地旋转和更换刀片，无需将立铣刀从刀柄上取下。其次，这些刀片采用了专门为加工高温合金（HTSA）而研发的陶瓷材料。

伊斯卡还扩展了其抗振产品系列，采用创新的内置减振机制以增强减振效果。伊斯卡还在其车削系列中增添了适用于加工深度为柄径12倍和14倍的减振镗杆。此外，铣削系列中还包括带MULTI-MASTER接柄的减振刀柄。

QUICK-X-FLUTE是一款全新的加长槽的套式铣刀系列，专为在粗铣加工中实现高金属去除率（MRR）而研发，适用于难加工材料，如高温合金和钛合金（ISO S）、奥氏体和双相不锈钢（ISO M）以及钢（ISO P）。这款“玉米”铣刀采用高性价比的双面方形刀片，有8个可转位切削刃。该铣刀设计的关键特点是优化的刃型，在确保铣刀刚性的同时，还能实现高去除率时有效的切屑流动。QUICK-X-FLUTE铣刀还配有内冷，能够精准输送高压冷却液，并配备可更换喷嘴和前端喷口，确保直接将冷却液输送到切削区，从而改善冷却和润滑效果，优化切屑控制。

冷却液供应已成为现代刀具设计中主要的关注点。在PICCO系列微型车刀中，伊斯卡推出了带有内冷通道的新型刀片。在孔加工方面，伊斯卡推出了全新三刃硬质合金钻，有三个冷却液出口。在刀具夹持方面，伊斯卡最新推出的刀柄沿刀柄孔新增了冷却通道。此外，在伊斯卡经典的HELIMILL可转位铣刀系列中，研发工程师升级了设计，利用计算流体动力学（CFD）软件最大限度地提高流量，最小化压降。