山特維特可樂(lè)滿粗鏜刀具進(jìn)刀速度翻倍 減少零件加工時(shí)間

    在高風(fēng)險(xiǎn)的航空航天應(yīng)用中，一個(gè)接近完工的工件價(jià)值超過(guò)幾乎任何郊區(qū)中的一幢寬敞房產(chǎn)，工裝對(duì)機(jī)加工車(chē)間的成功至關(guān)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(lái)了切削刀具供應(yīng)商山特維克可樂(lè)滿公司。通過(guò)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(jìn)刀速度方面翻倍，并且完成零件加工的時(shí)間也比原先快90%。

    自1947年開(kāi)展業(yè)務(wù)以來(lái)，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(dòng)力公司加工制造過(guò)各種復(fù)雜的航空航天及國(guó)防設(shè)備。它專(zhuān)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(shè)備被用于諸如核動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、海底系統(tǒng)、深空設(shè)備以及所有要求苛刻的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。

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

    盡管具備這些能力，ENI集團(tuán)*近碰到了一項(xiàng)挑戰(zhàn)其機(jī)加工車(chē)間勇氣的任務(wù)大型精密封頭，其直徑超過(guò)70in、厚度為18 in，采用Nitronic（高強(qiáng)度不銹鋼）40，它是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的加工材料。高強(qiáng)度、耐腐蝕不銹鋼一般被用于化學(xué)處理、核安全殼系統(tǒng)以及各種航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。據(jù)美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)（AISI）稱(chēng)，這種難處理超級(jí)合金的可加工性等級(jí)為22，可與沃斯帕洛尹合金或鎳600相匹敵，其處理難度遠(yuǎn)高于大多數(shù)的300系列不銹鋼。據(jù)ENI稱(chēng)，它需要重進(jìn)刀及堅(jiān)硬的工裝，如果你給它少許的機(jī)會(huì)，將會(huì)發(fā)生加工硬化。簡(jiǎn)而言之，Nitronic 40（高強(qiáng)度不銹鋼）的確在切削方面相當(dāng)棘手。

    負(fù)責(zé)操作韓國(guó)斗山DBC 130臥式鏜床的機(jī)械師Dale Penkaty和Troy Dorman花費(fèi)了數(shù)周時(shí)間，分成兩班倒，以完成外殼頂蓋零件的加工任務(wù)。特別是其中有一項(xiàng)操作提出了一個(gè)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(gè)平底孔（直徑1.9in×6in深），就好像面對(duì)一個(gè)巨大的罐頭鏜孔。

    *困難的操作是在工件周?chē)�鉆出一個(gè)50的平底孔（直徑1.9in×6in深）。每個(gè)孔插入到穿過(guò)零件外徑磨銑出的一個(gè)加工槽，形成一個(gè)導(dǎo)致嚴(yán)格斷續(xù)切削的面向外部的C形

    每個(gè)孔插入到穿過(guò)零件外徑磨銑出的一個(gè)加工槽，形成一個(gè)導(dǎo)致嚴(yán)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(shí)的位置精度在0.010in的范圍內(nèi)。據(jù)Penkaty和Dorman講，這足以讓任何經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械師夜不能寐，他們自己也不例外�！澳愫�(jiǎn)直沒(méi)機(jī)會(huì)在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)付太多的公差，這樣的材料沒(méi)有給你犯錯(cuò)的空間�！�

    花在每個(gè)零件的作業(yè)時(shí)間達(dá)到80h。首先采用扁平鉆進(jìn)行粗鏜，接著在銑切槽之前，用改造過(guò)的鉆頭弄平鉆孔的底部以及連續(xù)的孔型�！耙�?yàn)榇嬖诳咨�，我們�(cè)阱F削方面遇到了很多問(wèn)題�！背绦騿TDan Kreamer如是說(shuō)，“此外，在我們作業(yè)的鉆孔頂部有一個(gè)凸臺(tái)，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(kāi)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(huì)帶來(lái)災(zāi)難。外殼頂蓋讓鏜孔上了一個(gè)難度新臺(tái)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(jìn)行，ENI的機(jī)械師們被迫在每個(gè)鉆孔后標(biāo)出了精加工鑲塊。這意味著他們不得不擰下鏜削頭，做一個(gè)測(cè)試切削，測(cè)量并進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到恰當(dāng)?shù)闹睆健?

    此時(shí)，在加工過(guò)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(gè)更好的鏜孔解決方案。他們嘗試了各種不同等級(jí)的硬質(zhì)合金和鑲塊幾何形狀、一些進(jìn)刀和速度、更大和更小的刀尖半徑，但沒(méi)一個(gè)有效果。

    Kreamer建議他們給山特維克可樂(lè)滿公司打電話咨詢(xún)。團(tuán)隊(duì)曾與山特維克的Christian Waggoner一起合作過(guò)，根據(jù)他的建議，一直在類(lèi)似、但規(guī)模較小的應(yīng)用中運(yùn)氣不錯(cuò)。

    Waggoner參觀了工裝設(shè)備，觀察了切削加工情況，并與機(jī)械師們進(jìn)行了溝通。考慮到零件公差，常規(guī)邏輯告訴他應(yīng)該推薦CoroBore 825精密鏜削系統(tǒng)。憑借在0.002mm增量條件下調(diào)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(yīng)該成為入選的刀具，并可在合理的時(shí)間內(nèi)，提供完成鏜孔所需要的精度和可重復(fù)性。

    但這并不算什么，關(guān)鍵的問(wèn)題是斷續(xù)切削。通過(guò)采用825單個(gè)鑲塊，主軸的每個(gè)旋轉(zhuǎn)將鑲塊放入或從切削中取出，從而造成諧運(yùn)動(dòng)及刀具振動(dòng)，足以毀壞甚至是*好硬質(zhì)合金。鑒于切削的間斷性，同時(shí)考慮到需要在每個(gè)工件上鏜50個(gè)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(lè)滿公司的Christian Waggoner沒(méi)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(gè)翹曲，兩個(gè)鑲塊可以同一直徑進(jìn)行切削，增添切削穩(wěn)定性并取消潛在的振動(dòng)

    作為粗削刀具設(shè)計(jì)的821D配有兩個(gè)切削鑲塊（每個(gè)180°）。在正常使用情況下，將其中一個(gè)鑲塊設(shè)置為直徑略小于其他鑲塊，同時(shí)用填片填充，從而形成一種臺(tái)階式鏜孔效應(yīng)，高于單刃鏜刀進(jìn)刀速度的兩倍。Waggoner表示如果他可以將兩個(gè)鑲塊以同一直徑進(jìn)行切削，那么，當(dāng)其從切削中搖出時(shí)，就會(huì)將穩(wěn)定性提供給另外一個(gè)鑲塊，從而消除了任何潛在的振動(dòng)。此外，因?yàn)?21 D采用了山特維克可樂(lè)滿公司的無(wú)聲刀具鏜桿柄，故由斷續(xù)切削和大位移應(yīng)用所產(chǎn)生的諧運(yùn)動(dòng)將會(huì)被消除。

    據(jù)他講，這樣做還是費(fèi)了一番腦筋，Waggoner與ENI的機(jī)械師聯(lián)手建立一個(gè)測(cè)試夾具，并制訂一個(gè)工藝流程來(lái)設(shè)置刀具。據(jù)Kreamer講，團(tuán)隊(duì)順利完成了*切削，結(jié)果是驚人的。“當(dāng)你設(shè)置刀具時(shí)需求謹(jǐn)慎從事，其原因是切削作業(yè)需要做到*平衡。即便如此，我們?cè)趩我莆恢型瓿?零件的切削加工，相較于以往的工藝節(jié)省了90%的時(shí)間�！贝送�，作業(yè)人員不再需要在每個(gè)鉆孔后標(biāo)出鑲塊的分度。相較于以往需要為每個(gè)零件安裝50個(gè)鑲塊，ENI目前使用5——6個(gè)，測(cè)試切削需要的次數(shù)也達(dá)到*低程度。Kreamer稱(chēng)：“刀具每次都能達(dá)到我們期待的運(yùn)轉(zhuǎn)效果�！�

    生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)和Waggoner之間采取的協(xié)作解決問(wèn)題機(jī)制幫助公司創(chuàng)建了良好的加工工藝流程，減少機(jī)加工車(chē)間近一個(gè)月的生產(chǎn)積壓。