
“为能够提供给我们的用户可靠的解决方案,我们开发了针对相应应用且与机床精密匹配的部件,使得这一目标得以实现。”Reinhard Koll先生,WFL应用工程部经理
重型切削对机床及加工工艺提出了特殊的要求。而如果涉及到要对非常难切削的钛合金进行大切削量的重型加工,就需要特殊的专有技术以满足这些加工需求。奥地利机床制造商WFL公司是一家专注于多功能车铣复合中心的专业生产厂家,航空工业在WFL公司的市场中占有非常重要的地位。“难加工材料在这一领域日益成为优先考虑的材料。”WFL公司应用工程部经理Reinhard Koll先生解释说,“特别是在钛合金加工领域积累的大量的成功经验和专有技术,使得我们在此领域独领风骚。”
钛合金的加工一向都对刀具及机床提出特殊的要求。对特殊的应用领域,基于严格用户要求的新型钛合金材料在不断地被开发出来,这就意味着例如像VSMPO的钛合金5553就是航空工业飞机起落架的理想材料。
目前钛合金5553是市场上最难加工的材料之一。加工过程中其切削速度不能超过45m/min,因为在切削速度低至60m/min时即可产生高达2780N/mm的剪应力。诸如由于热传导能力差而导致的材料化学变化(高温脆化)问题,以及与其他钛合金材料相比更容易形成较大切削瘤问题。 因此在加工钛合金5553时,切削速度、进给率及切削深度的精确匹配就变得特别重要。而选用合适的冷却液与采用正确的冷却方法也同等重要。必须保证切屑被快速及连续地移走;散热引起更大的刀具延伸。而对于去除锻造外皮,即专家所谓的“大象皮”,又是这一材料加工的又一挑战。前道工序中锻造过程所导致的热和金相变化影响使得这层外皮表面变得非常坚硬。
钛合金的特殊材料性质特别在磨削时表现得更加明显。相对高的摩擦系数意味着磨削过程中产生高温,导致磨粒与金属发生化学反应,从而导致工件表面的烧损和划痕。磨粒会非常快变钝,进而导致局部过热,然后只是在零件表面滑动。即使磨削表面无可见烧伤,也会出现表面张力而产生磨削裂纹,这将影响到疲劳强度。

通常采用水基溶液作为冷却液,而在这儿采用水性氮化钠溶液或水性可溶于水的油。在温度低于200°C时也可采用含硫或含氯的油。
以上种种情况证明在刀具选择和使用中需要大量的经验,并需要相应的加工策略。
一个具体的WFL项目涉及商用飞机起落架零件加工。在此情形下,通常需要加工机床的供应商提供包括基本加工工序的工艺方案。毛坯通常为大型锻件,因此成本非常高。在加工工作中,早在方案初步设计阶段就必须能够考虑到加工的关键因素。例如,必须考虑不同材料厚度的工件毛坯,以修正加工方案。热影响区和产生的切削力也必须同时考虑。在加工“大象皮”时常规法则为这些因素要比硬化钢高出70%~80%。
在WFL公司,对客户的需求会投入特殊的关注,使它们集成为总体方案的一部分。例如可以针对用户方案中的特殊要求,通过对导轨及主轴的个性化设计使机床部件满足用户期望的载荷要求。而在钛合金加工时冷却方案也是特别重要的需要考虑的因素。由于钛合金在温度880℃以上会燃烧,必须确保相应的防火及防爆保护。个性化专门设计的主轴的优点可以从冷却液进给中看到;可以提供高达200bar压力的冷却液润滑通过主轴直接喷到切削刃上。另一个因素是当采用WFL公司全面加工机床时,可以在机床上在线测量零件。“用户需要的是一台确保实现加工工艺要求的机床,这也包括在刀具选择及工艺方案制订的支持,因为对这种尺寸的零件,即使有一件零件不合格,就代表着巨大的经济损失。” WFL市场部经理Dieter Schatzl先生的陈述,最终澄清了用户高要求的含义。
评论
加载更多