LMT Fette公司為空中客車公司在Varel的制造廠開發了一種帶有完全一體化斷屑器的整體硬質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定的弊端。此外,這種新型刀具可降低對主軸驅動功率的要求(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經理Volker Dittmar請來LMT專家的原因——為加工“臺風”戰機的進氣法蘭提供解決方案。
位于德國的Varel工廠為德國境內的所有7家空客工廠生產復雜的結構件和工具裝置。該廠有1100名員工,每年生產的零件數量超過250萬個,其中有1.9萬個不同的零件需要在廠內進行銑削加工,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一種整體硬質合金刀具,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。”
為了試驗和優化刀具幾何參數、刀具長度、切削齒數和斷屑器的幾何參數,除了在LMT Fette的CAD系統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,以根據實際生產條件下的材料和機床情況對刀具進行優化。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。”
最終開發出這種專為鋁加工開發的刀具直徑為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,內冷卻通道將乳狀冷卻液直接輸送到切削區,有助于防止刀具產生積屑瘤。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,主軸轉速為19000rev/min,進給率為9m/min;軸向切削刃為13.5mm,節距設定為 0.16mm。
雖然刀具開發已取得成功,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,如果這一改進能夠實現,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設計,甚至可以實現更優異的銑削性能。