航空工業：安全（quán）快速的（de）鈦（tài）合金加工

        總部位於圖（tú）賓根的專家瓦爾特Xpress航空航天係列產品可（kě）滿足（zú）航空（kōng）工業的特（tè）殊要求。特別是，其按客戶具體尺寸定製的整體硬質合金刀（dāo）具的交貨期（qī）為2～3周。一種創新的刀具塗層和刀具技術保證（zhèng）刀具（jù）使用壽命在某些情（qíng）況下翻番。
  
      航空工業的情況與其他行業略有不同。重量起著重要作用，每一克都不容忽視。正（zhèng）是產（chǎn）品重量決定了其盈利能力（lì），而不是（shì）零部件的價格。毋庸置疑，鈦合金在該行業保持較大增長，並受到普遍歡迎。特別是高強度構件，使用的鈦合金最多。典型的例子是門及門框周圍附件、起落裝置支撐架、底架支架或起落襟（jīn）翼（yì）軌道。鈦合金還耐腐蝕、耐高溫。 
  
      但是，特別是民用航空器製造廠，他們發現自己麵臨越來越大的製造壓（yā）力，這種壓力與汽車行業類似。迄今為止，波（bō）音、空客和龐巴迪主要（yào）占據了市（shì）場份額，龐巴迪的市場份額（é）相對較小（xiǎo）。同時，中國和俄羅斯的新競爭（zhēng）對手正準備進入市場。因此，製造商的壓（yā）力越來越大，他們必須盡可能做到經濟（jì）高效。瓦爾特成功研發的Xpress Aerospace係列在這方麵做（zuò）出了重要貢獻。

      工具係統（tǒng）的最新科研成（chéng）果 
  
      挑戰（zhàn）：鈦合金比鋁合金更難加工，是迄今用得最多的材料。這種材料的化學（xué）反應性很強，導致加工期間切屑被熔化在（zài）切削刃上。因為材料的熱傳導率差，所以切削刃處的溫度急劇上升。這導致切屑的狀況極其惡劣，磨性也特別大。最小的彈性模量導致工件彎曲。加上材料固化在刃口區域，因此即使是低切削速度，也會縮短刀具（jù）刃口的使用壽命。 
  
      刀具成本在很大（dà）程度上取決於對零件、材料及（jí）工藝的需求。減小壁厚可導致零件變（biàn）得極不穩定，於是加工的重中（zhōng）之重是（shì）考慮機床（chuáng）的穩定性和（hé）夾（jiá）緊穩定性。使用（yòng）適當的冷卻液策略，也對刀具（jù）使用壽命有嚴（yán）重影（yǐng）響。瓦爾（ěr）特持續研發刀具係（xì）統（tǒng），旨在縮短（duǎn）加工時間（jiān）。硬質合金基體、新塗層技術以及切削刀具的宏觀（guān）槽形和微觀槽形此時起著十分重要的作（zuò）用。但是，通過與CAD/CAM專家通力合作，加工策略還可進一步優化。
  
      這一（yī）切（qiē）使得當今（jīn）鈦合金精（jīng）加工和粗加工的高性能切削(HPC)和強動力切削（xuē）(HDC)皆（jiē）有可能。Walter Prototyp Ti38 Z6-10的強力銑削和創新的新塗（tú）層，可達到140 m/min的切削速度。多（duō）達10齒的多齒解決方案，可使進（jìn）給量在小接觸寬度時增加（jiā）50％。與傳統解決方（fāng）案相比，這些整（zhěng）體硬質合金刀具解（jiě）決方案可增加金屬去除率50％。
  
  
       塗層決定（dìng）壽命（mìng）
  
      新研發（fā）的基體和塗層技術的實例是Walter Prototyp Ti係列（liè）整體硬質合金的PVD基塗層（物（wù）理氣相沉積）。與傳統的ANC塗層（氮化鉻鋁）相比，這種塗層可大大延長刀具使用壽命 - 延長100％以（yǐ）上。例如，在使用Prototyp HPC Ti40進行半精（jīng）加工和精加工由抗拉強度為（wéi）1250 N/mm²的3.7164鈦合金製成的（de）窗（chuāng）框時，刀（dāo）具（jù）使用壽（shòu）命延長154％，即從原來的175分鍾延長到444分鍾。使用Prototyp HDC Ti38 L進行精加工，外廓可使（shǐ）刀具（jù）使用壽命延長116％。速度增加25％，且加工量增加23％。
    
      其它創新技術是可轉位刀片切屑刀具材料WSM45X的CVD塗層技術，這種技術可用於Walter BLAXX M3255玉米銑刀。塗（tú）層相當於一層熱保護層，切削速度可達65米每（měi）分，且刀具刃口使用壽命可延長到（dào）130分鍾。這使得鈦合金結構件的刀具使用壽命翻番，這些加工工（gōng）序通常是滿槽銑和順（shùn）銑（xǐ）的組（zǔ）合（hé），其中切削（xuē）速度為45米每分，進給（gěi）量0.12毫米。另一種選項是，切削速度增（zēng）加（jiā）到65米每分，刀具使用壽命保持恒定（dìng），約60分鍾。采用PCD（聚晶（jīng）金剛石）切削刃，還可進行精銑（xǐ），這是已知最硬的材料（liào）。 
  
      但是（shì）在這種情況下，必須實施相應的冷卻策略，保持切削刃的加工（gōng）溫度在600攝氏度（dù）。一般來說，切削液和冷卻介質的濃度對刀具使用壽命有重大影響。最重（chóng）要的是盡可能直接將冷卻介質（zhì）引入工（gōng）作區域。這可通過刀具的專門冷卻（què）液通道來實現。70巴高壓冷卻（què）是新（xīn）機床的最新技（jì）術。低溫加工的非標刀具解（jiě）決方案，采用液體二氧化碳或液氮加工，以溫度（dù）較低者為準。
  
  
      從刀（dāo）具供應商到技術合作夥伴
  
  
      瓦爾特將（jiāng）其自己視為（wéi）數字化過程合（hé）作夥伴，因此開發出（chū）與“零件加工解決（jué）方案”密（mì）切相關的刀具。這需要一個完整的專家團隊。為（wéi）了完全評估工藝，最關（guān）鍵的前提條件是有熟練的CAD/CAM技能。為了滿足客戶需要，瓦爾特為整個（gè）工藝過程提供刀具、解決方案和服務。
  
      於是，瓦爾特多年前就與（yǔ）謝菲爾德大（dà）學先進（jìn）製造研究中心通力合作，研發出了（le）“零件加工解決方（fāng）案”。在項目過程中，使用（yòng）航空（kōng）航天工業（yè）常（cháng）用（yòng）的CAM程序，為結構（gòu）件的所有凹窩形狀研（yán）發出了非標加工策略。這種“toolbox”使得相應的加工工藝過（guò）程快速高效地從客戶零件的3D模型（xíng）中衍生出來。
  
  
       質量最優，時間最短 
  
      “好事情總是伴（bàn）隨著那些耐心等（děng）待的人”當今不再適用。即使是采用根據客戶需要定製的非標尺寸的高性（xìng）能刀具，也麵臨（lín）巨大的時間壓力。因此（cǐ），瓦爾特從（cóng）年初就提供為航空工業等行業提供了曆史悠久的Walter Xpress服務。Xpress刀具解決方案的交貨期為（wéi）2～3周。速度從訂購過程本身開始。my.Walter軟件解決方案可讓客戶自己或與經過培訓的現場服（fú）務人員合作在線設計刀具。采用“Walter Online Xpress”後，客戶最（zuì）大在（zài）1小（xiǎo）時內通（tōng）過電子郵（yóu）件就能收到具有約束力的報（bào）價（jià），包括2D圖紙和3D模型。訂單本身也往往是公司的（de）瓶頸，在使用瓦爾特刀具管理後，訂單也大大加速了。

圖文說明：Dirk Masur是瓦（wǎ）爾特鈦（tài）合金加工的航空工業零件經理和專（zhuān）家。
 
 

   
圖文說明3a, b：瓦（wǎ）爾特鈦合金加（jiā）工的新產品組合：HPC/HDC應用的Walter Prototyp Ti38和Ti40 Z5。銑刀（dāo）適合強力（lì）銑即（jí）半精加工和精加工工序。Ti40還可用於粗加工。 

圖文說明：Walter BLAXX M3255豪豬銑刀;適用於（yú）速度為60 m/min、刀具使用壽命為130分鍾的鈦及鈦合金的高性能銑削加（jiā）工。Walter BLAXX M3255 Z5玉米銑（xǐ）刀，配有采用CVD塗層的WSM45X可轉位刀片