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伊斯卡聚焦航空航（háng）天業

2020-5-9 來源（yuán）：-- 作者：-

航空航天業不僅是（shì）切削（xuē）刀具的最大消費領域之一，而且是推動切削刀具發展進程的最重要（yào）因子（zǐ）之一。航空航天業的特（tè）點是通過不懈努（nǔ）力提高飛機部件的製造效率、提高飛行安全、減少潛（qián）在的（de）環境損害。為了（le）實現這些目標（biāo），航空航天（tiān）業必須不斷改進飛機發動機和機身結（jié）構件的（de）設計，以當飛機（jī）遭受閃電和結冰等危險因（yīn）素造（zào）成損壞時提高對飛機的保（bǎo）護。這轉而引發了一係（xì）列的工業需求，包括引進需要采用新加工技術的工程材料；開發相適配的機床和切削刀具。飛機製造商必須加工各種形狀複雜的（de）零件，它們（men）是通（tōng）過不一樣的加工策略加工不同（tóng）的材料而生產製造的。這也是為什麽（me）航空航天業被認為是推動刀具發展進步的主導力量。

許多用於製造飛（fēi）機（jī）部件的材料的機械加工性都很差。鈦具有令人印象深刻的強度重量比，超級高溫合金（HTSA）在高（gāo）熱負荷下不會失去強度，而複合材料則難以（yǐ）加工。為（wéi）了提高生（shēng）產率和產量，航空零件製造（zào）商必須使用能夠實現先進加工作業的機床。但（dàn）是刀具作為整個製造係（xì）統中最薄（báo）弱的環節，若其耐久性低，可能會導（dǎo）致生產率降（jiàng）低；在這種情況下，刀具的影響權重（chóng）明顯增大。來自航空航天領域的客戶都期望切削刀具能夠兼顧更高層（céng）麵的性能和可靠性，刀具製造商們既麵臨挑戰也受到了激勵，通（tōng）過研發將非常規解決方案整合到其（qí）產品中，盡量滿足這些期待。

刀體材料

絕大多數切削刀具（jù）仍采用硬質（zhì）合金來製造。近（jìn）年來，伊斯卡推出了包（bāo）括IC 5820在內的（de）幾種專（zhuān）為航空航天材料設計的硬質（zhì）合金牌號。這些牌號結合了新的超細（xì）晶粒基體、先進的硬質CVD塗層和塗層後處（chù）理的優點，大幅提高了抗衝擊韌性及耐熱性（xìng）。采用這些牌號的（de）刀（dāo）片主要是（shì）用來銑削鈦的。精準的濕式冷卻，特別是高壓冷卻(HPC)，顯著改善了牌號的性能。

陶（táo）瓷，則是另一種刀具材料，有著比硬質合金更高的紅硬性和更強的化學惰性。這意味著采用陶（táo）瓷加工確（què）保不僅能實（shí）現更高（gāo）的切削速（sù）度而且能避免擴散磨損。伊斯卡的最新研發成果之一是用於加工高溫超級合金（HTSA）的整體陶瓷（cí）立銑刀係（xì）列。這些立銑刀由賽阿龍（SiAlON）製成，SiAlON是一種（zhǒng）氮化矽基（jī）陶瓷，由矽(Si)、鋁(Al)、氧(O)和氮(N)組（zǔ）成（chéng）。與整體硬質合金（jīn）刀具相比，該整體陶瓷（cí）立銑刀的切削速度可提高50倍，極大地節省了加工時間（jiān）。

對於車削應用，伊斯卡公司拓展了用於（yú）加工（gōng）高溫超級合金（HTSA）的可轉位SiAlON刀片係列。通（tōng）過對難加工的超級合金材料（如Waspaloy、不同等級Inconel和Rene）航空發動機零件的車削（xuē），新刀片已證實了（le）其高效加工（gōng）性能（néng）。與（yǔ）其他氮化矽陶瓷相比，SiAlON陶瓷盡管具有更（gèng）高的抗氧化性，但韌性較（jiào）差。因此，確保SiAlON刀片可靠性的關鍵（jiàn）在（zài）於外加的刃口處理。伊斯卡已開發出新的“TE”切削刃口形狀，以提高在粗（cū）加工和斷續切削這類重載條件下的刀具壽命。

先進的刃口形狀

改善切削刃形狀是刀具發展的一個重要方向。刃口形狀是一（yī）個（gè）理（lǐ）論和實驗研（yán）究的課題，科（kē）學技術的進步為刀具設計帶來了（le）一款強大的新工具（jù）：切屑成（chéng）型的3D計算（suàn）機建模。伊（yī）斯卡的研發團隊積（jī）極采（cǎi）用建模方式來探查最佳的切削刃形狀（zhuàng），設（shè）計可轉位刀（dāo）片（piàn）的前刀麵以及可換刀頭。

新型F3S斷屑槽被用於最為普及的ISO車刀，諸如CNMG、WNMG和（hé）SNMG，是專為精加工（gōng）高溫鎳基合（hé）金和特殊（shū）難加工材料而設計的。可確保切（qiē）削流暢（chàng）輕快，斷屑效果顯著。經過設計的刃口幾何形狀所表現出的（de）優異加工性能，是切屑流（liú）建模的（de）直接結果。

這（zhè）款建（jiàn）模工具也可應用於鑽孔加工的設（shè）計中。束魔變色龍鑽（SUMOCHAM）可（kě）換刀頭切削刃上設計有分屑槽，從而（ér）能實（shí）現在難切（qiē）削的（de）奧氏體不鏽鋼及雙相不鏽鋼上加工鑽深比達12xD的鑽孔。在采用切屑成型設計分屑槽的過程中，切屑流建（jiàn）模的貢獻極大。

靈活的定（dìng）製化

航空航天產品在材料、尺寸規格、形狀、複雜性等方麵迥然不同。為了加工如此多樣化的產品（pǐn），零件製造商們通常需要幾十種機床（chuáng）和工藝流程（chéng）。然而並不是每一標準刀具（jù）均能在特定的加工作業中實現生產率最大化，故而，航空航天業是定製刀具的主要（yào）消費群體。某生產鈦合金零件的（de）客戶可能會對（duì）由標準係列套式可（kě）轉位銑刀和心軸組合刀具的（de）解決方案（àn）感興趣；而另一生產類似零件的客戶則可能更（gèng）傾向於整體式專（zhuān）用銑刀（dāo），以直接安裝在機床主軸上。

伊斯卡（kǎ）研發的變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）係列和束魔變色龍鑽（SUMOCHAM）係列，均為可換式刀頭能夾持於不同結構刀體的旋（xuán）轉刀具，能確保用不同刀具裝配選項簡化相關定製，並減（jiǎn）少對昂貴定製產品的需求。

為（wéi）了滿足航空航天業的需（xū）求，伊斯卡公（gōng）司還通過增添一種連（lián）接螺紋規格來擴展（zhǎn）MULTI-MASTER係列（liè），將可換刀（dāo）頭立銑刀的直徑範圍擴張至32mm(1.25")。

簡化定製的另一個例子（zǐ）可以在伊斯卡最近推出的安裝於多軸機床和瑞士（shì）型機床（chuáng）的模（mó）塊式鑽頭中找到。這（zhè）些鑽頭設計結合了束魔變色龍鑽（SUMOCHAM）和FLEXFIT模塊式螺紋連接。多軸和瑞士型機床通（tōng）常加工空間有限，這意（yì）味著加工刀具必須盡可能的短，以避免發生（shēng）碰撞，便於安裝。通過將帶有FLEXFIT螺紋接口的規（guī）格多（duō）樣（yàng）的接柄與同樣規格多樣的圓柱柄相配（pèi）對，可有效對（duì）鑽頭實施精確匹配，最大限度地縮短刀具懸（xuán）伸。

鋁材加工

雖然加工鋁表麵上看起來是一個非常簡（jiǎn）單的作業，但實際上對鋁的有效切削代表了一（yī）個具有其自身規律（lǜ）和挑戰的技（jì）術領域。

為了提高鋁件（jiàn）銑削的生產率（lǜ），促成金屬去（qù）除率更高，特別是針（zhēn）對大型（xíng）航（háng）空航天結構件，機床製造商開發（fā）了主（zhǔ）電機功率高達150Kw，主軸轉速達33000 rpm的銑床。為了滿足這樣的加工（gōng）需求，伊斯卡（kǎ）拓展了其90°主偏角可轉位（wèi）銑刀係（xì）列，推出（chū）夾持大尺寸刀片的銑刀，能實現的最大（dà）切削（xuē）深度為22 mm (.870")。該銑（xǐ）刀的設計確保即便在超（chāo）高轉速下也不會因高離心力導致刀片（piàn）在徑向發生位移。這一概念保證在轉速高達31000 rpm時（shí）也能執行可靠（kào）的銑削加工。

在孔加工方麵，伊（yī）斯卡開發了裝夾於DR-TWIST鑽頭的可轉位刀片，用於鋁加工。新刀片周邊精磨處理，具有鋒（fēng）利切削刃，前刀麵拋光處理（lǐ）不僅使得切削（xuē）更（gèng）輕快，還能預防切屑粘結在刀（dāo）片上。

結語

針對航空航天領域的刀具項目，伊斯卡遵（zūn）從（cóng）以下幾個原則：滿足（zú）該行業的複雜需求；兼顧金屬加（jiā）工（gōng）的（de）趨勢（shì）；以（yǐ）及加強與（yǔ）刀具消費者的合作夥（huǒ）伴關係。伊斯（sī）卡認為，這種（zhǒng）三管（guǎn）齊下的方法（fǎ）可以（yǐ）確保高效加（jiā）工難切（qiē）削材料的創新思想的成功實現，而這些材料恰好具備這（zhè）個（gè）具有挑戰性動態領域的特點。

（來源：伊斯卡刀具；作者：伊斯卡技術經理 Andrei Petrilin）

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