“测量两次,切割一次”是制造业中的一个常见表达,但在加工复杂材料时,说起来容易做起来难。这就是为什么当一家全球航空航天制造商试图从其钻孔工艺中消除整个第二阶段,同时提高孔质量时,它求助于金属切削专家。在这里,山特维克可乐满全球产品经理詹姆斯·索普(James Thorpe)解释了钻头的设计对于生产更高质量的孔是不可或缺的。
大多数制造商正在探索新的供应商基础和产品。因此,曾经专门从事某一生产领域的机械车间现在正在向更广泛的坚韧和具有挑战性的材料开放他们的数控车床和铣床。与此同时,制造商必须探索新的方法,在不牺牲产品质量的情况下提高利润和缩短生产周期。
换句话说,制造商是时候重新思考如何制造小孔了。
白色的东西
孔表面完整性是航空航天制造商或通用工程公司真正关心的问题,他们想要多元化进入航空航天领域。更好的孔质量对于防止部件故障是至关重要的,并且是由用于加工或加工孔的制造工艺决定的。
钻头的工装解决方案和尖端几何形状正在不断发展,以满足最高的制造和零件质量标准。冷却剂也被更有效地用于减少工具中的热积聚。并且测试发现,这些因素中的每一个都可以控制工件材料上所谓的“白层”效应。
一个航空航天制造商创造了这个词。它是指在组件钻孔后观察到的一种薄的、超细的晶粒结构,由钻头的热量引起。白色层不仅会改变材料的表面性能,而且在客户的质量管理过程中也被认为是不可接受的。
该制造商对航空航天部件的钻孔采用了严格的孔加工工艺,包括涡轮盘、压缩机、鼓和轴。这就是为什么它选择与山特维克可乐满合作,研究白色层形成的原因以及如何控制它。
第二幕
第二道工序发生在用硬质合金钻头钻出一个孔之后,它可以包括扩孔、冲孔或端铣来完成零件。第二阶段主要是为了满足表面完整性要求并减少诸如白层等问题,而不是为了尺寸精度,除非加工具有严格公差的孔。
从整体成本角度来看,二次加工比保持低切削数据更昂贵,这是保持表面完整性的另一种方式。这就是为什么用户想要研究完全取消这个过程的原因。如果供应商的产品能生产出符合尺寸的孔,而不需要任何二次加工,就能大大降低每个零件的成本。
对产生白色层的原因和可能的预防方法的调查包括四次钻削高强度镍铬材料Inconel 718的试验,Inconel 718是一种流行的航空航天材料。这是该用户首次进行此类调查。
测试采用了两种硬质合金钻头CoroDrill R840和CoroDrill R846。每台机器分别以58 mm/min和98 mm/min两组不同的切削参数运行,转速分别为829 rev/min和757 rev/min。在整个测试过程中测量了切削力和扭矩数据,以及白层厚度。
R840已被具有-GM几何结构的CoroDrill 860所取代,R846已被具有-SM几何结构的CoroDrill 860所取代。这些工具都可以在不影响井眼质量的情况下提高工具寿命。
研究结果提供了导致白层厚度的原因。特别值得注意的是,R846由于其弯曲和径向切削刃的制备而产生的白色层较少。同时,在R840的切削刃上施加的直刃和倒角被认为与切削力、扭矩和白层厚度的增加有关。因此,钻头的设计决定了在不牺牲切削数据的情况下,是否可以在减少白层的情况下实现高孔质量。该公司还能够消除一些次要工艺,如扩眼和冲铣。
该系列包括具有-GM (CD860-GM)几何结构的CoroDrill 860,旨在成为所有行业领域中具有ISO P, M, K和H材料挑战的钻头。具有-SM几何结构的CoroDrill 860 (CD860-SM)专为加工ISO S等级的高温合金(HRSAs),钛和铬镍铁合金而设计。后一种方法在航空航天领域尤其流行。
对于CD860-GM和CD860-SM,山特维克可乐满的工程师将延长工具寿命和提高孔质量的理念归结于钻头设计。CD860-GM采用抛光凹槽设计,提高了切屑的排出,提高了岩心强度,降低了钻井时的切削力。
与此同时,CD860-SM具有新的等级和优化的尖端几何形状,进一步提高了加工难加工HRSA材料时的刀具寿命。其结果是提高了井眼质量。
山特维克可乐满
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