山特維特可樂滿粗鏜刀具進刀速度翻倍 減少零件加工時間

    在高風險的航空航天應用中，一個接近完工的工件價值超過幾乎任何郊區(qū)中的一幢寬敞房產(chǎn)，工裝對機加工車間的成功至關重要。地處紐約州銀溪的Excelco / Newbrook有限公司（ENI）在嘗試了所有能想到的鏜孔解決方案之后，召來了切削刀具供應商山特維克可樂滿公司。通過采用該公司的粗鏜刀具，ENI表示相較于原先的工藝，目前已能夠在進刀速度方面翻倍，并且完成零件加工的時間也比原先快90%。

    自1947年開展業(yè)務以來，ENI曾為諸如洛克希德·馬丁公司、波音公司、諾斯羅普·格魯曼公司和通用動力公司加工制造過各種復雜的航空航天及國防設備。它專業(yè)從事加工鈦、鉻鎳鐵合金、哈斯特洛合金以及存在同樣加工難度的其他金屬。大部分的設備被用于諸如核動力推進系統(tǒng)、海底系統(tǒng)、深空設備以及所有要求苛刻的關鍵應用領域。

    乍一看，機加工車間顯得相當?shù)湫�，雖然大部分設備的尺寸巨大，少量的鏜床，其中有一個大到足以勝任加工半掛車，能夠車削直徑6ft的車床以及長度是其近三倍的浮橋噴水器，高科技焊接設備、機床組合，許多超大型坐標測量機，以及用于測量機加工車間生產(chǎn)量的3D測量臂。

    盡管具備這些能力，ENI集團*近碰到了一項挑戰(zhàn)其機加工車間勇氣的任務大型精密封頭，其直徑超過70in、厚度為18 in，采用Nitronic（高強度不銹鋼）40，它是一個非常具有挑戰(zhàn)性的加工材料。高強度、耐腐蝕不銹鋼一般被用于化學處理、核安全殼系統(tǒng)以及各種航空發(fā)動機零部件。據(jù)美國鋼鐵協(xié)會（AISI）稱，這種難處理超級合金的可加工性等級為22，可與沃斯帕洛尹合金或鎳600相匹敵，其處理難度遠高于大多數(shù)的300系列不銹鋼。據(jù)ENI稱，它需要重進刀及堅硬的工裝，如果你給它少許的機會，將會發(fā)生加工硬化。簡而言之，Nitronic 40（高強度不銹鋼）的確在切削方面相當棘手。

    負責操作韓國斗山DBC 130臥式鏜床的機械師Dale Penkaty和Troy Dorman花費了數(shù)周時間，分成兩班倒，以完成外殼頂蓋零件的加工任務。特別是其中有一項操作提出了一個重要的生產(chǎn)挑戰(zhàn)：在圍繞工件周邊的地方，鏜出一系列50個平底孔（直徑1.9in×6in深），就好像面對一個巨大的罐頭鏜孔。

    *困難的操作是在工件周圍鉆出一個50的平底孔（直徑1.9in×6in深）。每個孔插入到穿過零件外徑磨銑出的一個加工槽，形成一個導致嚴格斷續(xù)切削的面向外部的C形

    每個孔插入到穿過零件外徑磨銑出的一個加工槽，形成一個導致嚴格斷續(xù)切削的面向外部的C形。更糟的是，孔徑公差為+0.002/-0.000，其真實的位置精度在0.010in的范圍內。據(jù)Penkaty和Dorman講，這足以讓任何經(jīng)驗豐富的機械師夜不能寐，他們自己也不例外�！澳愫喼睕]機會在作業(yè)過程中應付太多的公差，這樣的材料沒有給你犯錯的空間。”

    花在每個零件的作業(yè)時間達到80h。首先采用扁平鉆進行粗鏜，接著在銑切槽之前，用改造過的鉆頭弄平鉆孔的底部以及連續(xù)的孔型�！耙驗榇嬖诳咨睿�我們在錐削方面遇到了很多問題。”程序員Dan Kreamer如是說，“此外，在我們作業(yè)的鉆孔頂部有一個凸臺，所有鏜刀要從主軸面伸出約11英寸。所有一切都不利于我們開展作業(yè)�！�

    一旦切槽被磨銑，需要*終的鏜削孔型，將鉆孔帶到其*終直徑。即使在*佳的加工條件下，鏜孔都可能具有挑戰(zhàn)性，尤其是盲孔更是如此。切屑往往在刀具的前面堆積，如果打到鉆孔的地步就可能會帶來災難。外殼頂蓋讓鏜孔上了一個難度新臺階。由于作業(yè)必須在斷續(xù)切削和Nitronic的不佳可加工性之間進行，ENI的機械師們被迫在每個鉆孔后標出了精加工鑲塊。這意味著他們不得不擰下鏜削頭，做一個測試切削，測量并進行調整，直至達到恰當?shù)闹睆健?

    此時，在加工過程中，工件接近于完工，但隨著生產(chǎn)積壓持續(xù)在停滯不前的作業(yè)后堆積，ENI的生產(chǎn)人員知道他們必須找到一個更好的鏜孔解決方案。他們嘗試了各種不同等級的硬質合金和鑲塊幾何形狀、一些進刀和速度、更大和更小的刀尖半徑，但沒一個有效果。

    Kreamer建議他們給山特維克可樂滿公司打電話咨詢。團隊曾與山特維克的Christian Waggoner一起合作過，根據(jù)他的建議，一直在類似、但規(guī)模較小的應用中運氣不錯。

    Waggoner參觀了工裝設備，觀察了切削加工情況，并與機械師們進行了溝通。考慮到零件公差，常規(guī)邏輯告訴他應該推薦CoroBore 825精密鏜削系統(tǒng)。憑借在0.002mm增量條件下調整鏜孔直徑的能力，以及能夠容納ENI大部分物料的系統(tǒng)尺寸范圍，825應該成為入選的刀具，并可在合理的時間內，提供完成鏜孔所需要的精度和可重復性。

    但這并不算什么，關鍵的問題是斷續(xù)切削。通過采用825單個鑲塊，主軸的每個旋轉將鑲塊放入或從切削中取出，從而造成諧運動及刀具振動，足以毀壞甚至是*好硬質合金。鑒于切削的間斷性，同時考慮到需要在每個工件上鏜50個孔，Waggoner生決定采取不同的方法，并推薦采用DuoBore 821D粗鏜刀具。

    山特維克可樂滿公司的Christian Waggoner沒有使用可供選擇的CoroBore 825精鏜系統(tǒng)，而是建議采用DuoBore 821 D粗鏜刀，但配有一個翹曲，兩個鑲塊可以同一直徑進行切削，增添切削穩(wěn)定性并取消潛在的振動

    作為粗削刀具設計的821D配有兩個切削鑲塊（每個180°）。在正常使用情況下，將其中一個鑲塊設置為直徑略小于其他鑲塊，同時用填片填充，從而形成一種臺階式鏜孔效應，高于單刃鏜刀進刀速度的兩倍。Waggoner表示如果他可以將兩個鑲塊以同一直徑進行切削，那么，當其從切削中搖出時，就會將穩(wěn)定性提供給另外一個鑲塊，從而消除了任何潛在的振動。此外，因為821 D采用了山特維克可樂滿公司的無聲刀具鏜桿柄，故由斷續(xù)切削和大位移應用所產(chǎn)生的諧運動將會被消除。

    據(jù)他講，這樣做還是費了一番腦筋，Waggoner與ENI的機械師聯(lián)手建立一個測試夾具，并制訂一個工藝流程來設置刀具。據(jù)Kreamer講，團隊順利完成了*切削，結果是驚人的。“當你設置刀具時需求謹慎從事，其原因是切削作業(yè)需要做到*平衡。即便如此，我們在單移位中完成*零件的切削加工，相較于以往的工藝節(jié)省了90%的時間�！贝送�，作業(yè)人員不再需要在每個鉆孔后標出鑲塊的分度。相較于以往需要為每個零件安裝50個鑲塊，ENI目前使用5——6個，測試切削需要的次數(shù)也達到*低程度。Kreamer稱：“刀具每次都能達到我們期待的運轉效果�！�

    生產(chǎn)團隊和Waggoner之間采取的協(xié)作解決問題機制幫助公司創(chuàng)建了良好的加工工藝流程，減少機加工車間近一個月的生產(chǎn)積壓。