LMT Fette公司為空中客車公司在Varel的制造廠開發(fā)了一種帶有完全一體化斷屑器的整體硬質(zhì)合金粗加工專用刀具。用該刀具在Dörries Scharmann五軸加工中心上加工可鍛鋁合金時,不僅能使軸向進給率提高50%(達到13.5mm/rev),而且可以完全消除以前存在的刀具性能不穩(wěn)定的弊端。此外,這種新型刀具可降低對主軸驅(qū)動功率的要求(即使在材料切除率高達3000cm3/min時),并能提供300分鐘的切削時間(在此期間無需換刀)。
LMT Fette的這種刀具完全解決了在主軸和刀具周圍形成“鳥巢”狀切屑的問題,這也是空客公司的試生產(chǎn)經(jīng)理Volker Dittmar請來LMT專家的原因——為加工“臺風”戰(zhàn)機的進氣法蘭提供解決方案。
位于德國的Varel工廠為德國境內(nèi)的所有7家空客工廠生產(chǎn)復雜的結構件和工具裝置。該廠有1100名員工,每年生產(chǎn)的零件數(shù)量超過250萬個,其中有1.9萬個不同的零件需要在廠內(nèi)進行銑削加工,并有4000多個零件用于空客A380大型客機。
LMT公司的開發(fā)工程師Matthias Maack描述了以前使用的整體刀柄式立銑刀的加工性能,由于這種刀具無法解決形成“鳥巢”狀切屑的問題,從而影響了工件加工質(zhì)量,且刀具對機床功率的要求不斷提高。Maack說,“很明顯,我們必須與空客的工程師一起開發(fā)一種整體硬質(zhì)合金刀具,它能利用從刀尖圓弧到銑削齒的流暢過渡形成一個有效的斷屑器。”
為了試驗和優(yōu)化刀具幾何參數(shù)、刀具長度、切削齒數(shù)和斷屑器的幾何參數(shù),除了在LMT Fette的CAD系統(tǒng)上進行仿真試驗以外,還定期在空客公司的Dörries Scharmann機床上進行切削試驗,以根據(jù)實際生產(chǎn)條件下的材料和機床情況對刀具進行優(yōu)化。Maack補充說,“這有一點像F1賽車,盡管全部工作都是在賽場以外完成的,但車手也對整個車隊的成功做出了關鍵性貢獻。”
最終開發(fā)出這種專為鋁加工開發(fā)的刀具直徑為25mm,屬于LMT的Airline系列,它綜合采用了特殊的斷屑器和螺旋形內(nèi)冷卻通道。加工時,斷屑器的幾何形狀能夠有效地分斷切屑,內(nèi)冷卻通道將乳狀冷卻液直接輸送到切削區(qū),有助于防止刀具產(chǎn)生積屑瘤。該刀具的三個螺旋切削刃的長度為 22mm,切削角的圓弧半徑為4mm。
在Dörries Scharmann ACM-H HPC加工中心上加工“臺風”戰(zhàn)機的進氣法蘭時,首先采用25mm的切深進行整體切槽,然后以17mm/min進行直線加工(冷卻液壓力為25-50 巴);切削速度保持在1492m/min,主軸轉(zhuǎn)速為19000rev/min,進給率為9m/min;軸向切削刃為13.5mm,節(jié)距設定為 0.16mm。
雖然刀具開發(fā)已取得成功,但空客和LMT的工程師仍在努力對其銑削性能作進一步的改進和提高。目前他們正在進行試驗,分析將切削角的圓弧半徑減小為2mm的影響,如果這一改進能夠?qū)崿F(xiàn),就能進一步增大徑向切深量。此外,通過引入LMT Fette的微切削刃幾何參數(shù)設計,甚至可以實現(xiàn)更優(yōu)異的銑削性能。