WFL车铣技术公司的飞机起落架钛加工技术
【编者按】钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业和航海工业。
在切割过程中，钛一直对工具和机器有特殊的要求。近年来， 钛3.7165 以其优异的强度、耐腐蚀性以及抗压能力，已成为最受欢迎的轻质材料。含6％铝和4％钒的合金——通常被称为Ti-6AL-4V，仍然是加工过程中最坚固的材料。
具体的应用需要特定的合金。例如， 起落架制造商通常使用VSMPO-AVISMA 公司的钛5553，因为它结实、坚硬，且加热后不易发生结构变化。
Ti-5553 也是加工市场上最坚硬的材料之一。但存在诸如由于传导不良而产生的点热，以及高温下材料发生的脆化等此类相关的化学变化，形成粘附车刀的切削物等问题，在更大程度上来说，这些现象比用其他钛合金更容易发生。这意味着为了避免Ti-5553 的损毁，切削速度、进给速率和穿透深度的匹配是很重要的。据WFL 的专家所说，制造商所使用的切削速度不应超过135 英尺/ 分钟，因为在速度低至180 英尺/ 分钟时会形成剧烈的剪切应力。
使用合适的冷却液与正确的冷却策略同样重要。快速和连续的切屑去除必须要得到保证；散热更大程度上是通过刀具进行的。锻造层的去除——也被称为象皮， 就是一种使用这种材料的额外挑战。上游锻造工艺以及由此产生的热和冶金影响， 使得该层有着非常高的表面硬度。
弹性模量低意味着钛可以承受该工具的压力，以及可以熔合切削刃。低的切削速度、相对高的进给速率，以及适当的工具将会降低熔化的风险。
无振动的、固定的、尖锐的工具必须在任何情况下得到保证。具有高的钴含量、碳化物或钨铬钴合金的高速钢（HSS）被用作切割材料。
如何运作
对于粗加工和粗车来说，前倾角应为－ 6°到6°之间，最终转向应在0° 和15°之间。间隙的角度应该始终在7° 左右。对于碳化物，倾斜角应该是－ 4°， 而对于高速钢钢应该是0°至5°。
当钛随着工具趋于熔化时，对于常规的研磨优先选择顺铣。因此楔形切屑在最薄点进行分离，这样对铣刀的损坏会减小。对于高速钢来说，该铣刀的前刀面角应在0°至10°之间，而对于碳化物和钨铬钴合金来说，应该是0°，且间隙角应为12°。
在研磨过程中钛的材料特性变得显而易见。在研磨过程中，相对高的摩擦系数会产生高的温度，这样会引起金属和磨料颗粒之间的化学反应，从而导致工件表面的燃烧和污损。局部过热会相当快地减弱研磨颗粒，造成它们只是滑过表面。即使在接地表面上没有明显的烧焦，表面张力也可能存在，从而导致产生会影响疲劳强度的磨削裂纹。
以水为基础的解决方案，如含水氮化钠或水溶性油，通常用作冷却润滑剂。硫或氯化的油也可以用在低于390° F 的温度下，在此情况下，必须在加工后清洗工件。
经验是决定性因素
上述所有的情况都证明了在选择和使用工具及加工策略时经验是必需的。
WFL 当前进行中的项目包括商用飞机起落架零件的处理。在这种情况下，按照习惯得要求工艺设备供应商进行一个概念性的研究，包括必要的处理步骤。坯件的组件通常是大的高成本的锻造件。
很重要的是，满足制造过程中加工的关键方面的能力在概念阶段初期就显示出来了。例如，考虑到在空白工件中不同的材料厚度需要修改加工策略。热影响区还必须与所发生的切削力一起考虑在内。在象皮层，这些通常比淬火钢高约70％到80％。
“ 像钛这样的难切割材料影响了WFL 机床的发展。我们仅对这类高要求的应用提供了个性化解决方案，其中也包括像冷却和生产战略等主题，以及实际的机器，” Dieter Schatzl，WFL 公司的营销经理解释道。
WFL 公司的应用工程经理Reinhard Koll 补充说：“ 我们正在精确调整MILLTURNs， 使其满足我们客户的要求——如紧急回位，例如，如果停电，就会将工具从工件中立即撤回，从而防止损坏工件。”
和谐的整体概念
WFL 特别重视以这样的方式来满足客户的需求，以至于他们成为了整体概念的一个组成部分。通过对导轨和主轴的特别设计以响应客户的项目的特定要求，以及将使机器部件适应于相应的负载，这些都是有可能的。
冷却对于钛的加工是尤其重要的。当钛的燃烧温度高于1600°F 时，适当的火灾和爆炸防护必须得到保证。单个主轴行进的优点在冷却剂原料中也是显而易见的；冷却润滑剂可通过铣削主轴，以高达2900psi 的压力，被直接输送到切削刃。另外一个因素是，它也可以测量正在进行中的WFL 多任务中心内的工件。
“客户想要一台加工比较安全的机器。这也涉及到支持选择工具和上述所有的加工策略，仅仅一个不合规定的部件就代表着巨大的经济损失，”Schatzl 陈述道。
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