山特维特可乐满粗镗刀系列节省航空航天专用零件的加工时间

在高风险的航空航天应用中，一个接近完工的工件价值超过几乎任何郊区中的一幢宽敞房产，工装对机加工车间的成功至关重要。地处纽约州银溪的Excelco / Newbrook有限公司(ENI)在尝试了所有能想到的镗孔解决方案之后，召来了切削刀具供应商山特维克可乐满公司。通过采用该公司的粗镗刀具，ENI表示相较于原先的工艺，目前已能够在进刀速度方面翻倍，并且完成零件加工的时间也比原先快90%。

自1947年开展业务以来，ENI曾为诸如洛克希德·马丁公司、波音公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和通用动力公司加工制造过各种复杂的航空航天及国防设备。它专业从事加工钛、铬镍铁合金、哈斯特洛合金以及存在同样加工难度的其他金属。大部分的设备被用于诸如核动力推进系统、海底系统、深空设备以及所有要求苛刻的关键应用领域。

乍一看，机加工车间显得相当典型，虽然大部分设备的尺寸巨大，少量的镗床，其中有一个大到足以胜任加工半挂车，能够车削直径6ft的车床以及长度是其近三倍的浮桥喷水器，高科技焊接设备、机床组合，许多超大型坐标测量机，以及用于测量机加工车间生产量的3D测量臂。

尽管具备这些能力，ENI集团最近碰到了一项挑战其机加工车间勇气的任务大型精密封头，其直径超过70in、厚度为18 in，采用Nitronic(高强度不锈钢)40，它是一个非常具有挑战性的加工材料。高强度、耐腐蚀不锈钢一般被用于化学处理、核安全壳系统以及各种航空发动机零部件。据美国钢铁协会(AISI)称，这种难处理超级合金的可加工性等级为22，可与沃斯帕洛尹合金或镍600相匹敌，其处理难度远高于大多数的300系列不锈钢。据ENI称，它需要重进刀及坚硬的工装，如果你给它少许的机会，将会发生加工硬化。简而言之，Nitronic 40(高强度不锈钢)的确在切削方面相当棘手。

负责操作韩国斗山DBC 130卧式镗床的机械师Dale Penkaty和Troy Dorman花费了数周时间，分成两班倒，以完成外壳顶盖零件的加工任务。特别是其中有一项操作提出了一个重要的生产挑战：在围绕工件周边的地方，镗出一系列50个平底孔(直径1.9in×6in深)，就好像面对一个巨大的罐头镗孔。

最困难的操作是在工件周围钻出一个50的平底孔（直径1.9in× 6in深）。每个孔插入到穿过零件外径磨铣出的一个加工槽，形成一个导致严格断续切削的面向外部的C形

每个孔插入到穿过零件外径磨铣出的一个加工槽，形成一个导致严格断续切削的面向外部的C形。更糟的是，孔径公差为+ 0.002/-0.000，其真实的位置精度在0.010in的范围内。据Penkaty和Dorman讲，这足以让任何经验丰富的机械师夜不能寐，他们自己也不例外。“你简直没机会在作业过程中应付太多的公差，这样的材料没有给你犯错的空间。”

花在每个零件的作业时间达到80h。首先采用扁平钻进行粗镗，接着在铣切槽之前，用改造过的钻头弄平钻孔的底部以及连续的孔型。“因为存在孔深，我们在锥削方面遇到了很多问题。”程序员Dan Kreamer如是说，“此外，在我们作业的钻孔顶部有一个凸台，所有镗刀要从主轴面伸出约11英寸。所有一切都不利于我们开展作业。”

镗刀从主轴面伸出约11in，所以，在钻孔过程中减少振动是至关重要的

一旦切槽被磨铣，需要最终的镗削孔型，将钻孔带到其最终直径。即使在最佳的加工条件下，镗孔都可能具有挑战性，尤其是盲孔更是如此。切屑往往在刀具的前面堆积，如果打到钻孔的地步就可能会带来灾难。外壳顶盖让镗孔上了一个难度新台阶。由于作业必须在断续切削和Nitronic的不佳可加工性之间进行，ENI的机械师们被迫在每个钻孔后标出了精加工镶块。这意味着他们不得不拧下镗削头，做一个测试切削，测量并进行调整，直至达到恰当的直径。

此时，在加工过程中，工件接近于完工，但随着生产积压持续在停滞不前的作业后堆积，ENI的生产人员知道他们必须找到一个更好的镗孔解决方案。他们尝试了各种不同等级的硬质合金和镶块几何形状、一些进刀和速度、更大和更小的刀尖半径，但没一个有效果。

Kreamer建议他们给山特维克可乐满公司打电话咨询。团队曾与山特维克的Christian Waggoner一起合作过，根据他的建议，一直在类似、但规模较小的应用中运气不错。

Waggoner参观了工装设备，观察了切削加工情况，并与机械师们进行了沟通。考虑到零件公差，常规逻辑告诉他应该推荐CoroBore 825精密镗削系统。凭借在0.002mm增量条件下调整镗孔直径的能力，以及能够容纳ENI大部分物料的系统尺寸范围，825应该成为入选的刀具，并可在合理的时间内，提供完成镗孔所需要的精度和可重复性。

但这并不算什么，关键的问题是断续切削。通过采用825单个镶块，主轴的每个旋转将镶块放入或从切削中取出，从而造成谐运动及刀具振动，足以毁坏甚至是最好硬质合金。鉴于切削的间断性，同时考虑到需要在每个工件上镗50个孔，Waggoner生决定采取不同的方法，并推荐采用DuoBore 821D粗镗刀具。

山特维克可乐满公司的Christian Waggoner没有使用可供选择的CoroBore 825精镗系统，而是建议采用DuoBore 821 D粗镗刀，但配有一个翘曲，两个镶块可以同一直径进行切削，增添切削稳定性并取消潜在的振动

作为粗削刀具设计的821D配有两个切削镶块(每个180°)。在正常使用情况下，将其中一个镶块设置为直径略小于其他镶块，同时用填片填充，从而形成一种台阶式镗孔效应，高于单刃镗刀进刀速度的两倍。Waggoner表示如果他可以将两个镶块以同一直径进行切削，那么，当其从切削中摇出时，就会将稳定性提供给另外一个镶块，从而消除了任何潜在的振动。此外，因为821 D采用了山特维克可乐满公司的无声刀具镗杆柄，故由断续切削和大位移应用所产生的谐运动将会被消除。

据他讲，这样做还是费了一番脑筋，Waggoner与ENI的机械师联手建立一个测试夹具，并制订一个工艺流程来设置刀具。据Kreamer讲，团队顺利完成了首次切削，结果是惊人的。 “当你设置刀具时需求谨慎从事，其原因是切削作业需要做到完美平衡。即便如此，我们在单移位中完成首个零件的切削加工，相较于以往的工艺节省了90%的时间。”此外，作业人员不再需要在每个钻孔后标出镶块的分度。相较于以往需要为每个零件安装50个镶块，ENI目前使用5～6个，测试切削需要的次数也达到最低程度。Kreamer称：“刀具每次都能达到我们期待的运转效果。”

生产团队和Waggoner之间采取的协作解决问题机制帮助公司创建了良好的加工工艺流程，减少机加工车间近一个月的生产积压。

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