航空航天：快速安全地加工钛

Walter 正在使用特殊工具改进钛加工

位于蒂宾根的专家 Walter 的航空航天工业 Xpress 系列专为满足航空航天工业的严格要求而设计。特别是，他们具有客户特定尺寸的整体硬质合金刀具可在两到三周内交付。创新的刀具涂层和刀具技术确保在某些情况下刀具寿命增加一倍以上。

在航空航天工业中，与其他行业相比，情况略有不同。重量起着举足轻重的作用，每减少一克都很重要。最终决定其盈利能力的是产品的重量，而不是零部件的价格。难怪钛在该领域享有可观的增长和普及。对于高强度也很重要的结构部件来说尤其如此。典型的例子是门和门框周围、起落架支架、起落架支柱或着陆襟翼轨道。钛还耐腐蚀和耐温。

然而，尤其是民用航空飞机制造商发现自己越来越受到系列制造商的压力，例如汽车行业所熟悉的那样。到目前为止，波音、空中客车以及庞巴迪（在较小程度上）主要在它们之间共享市场。与此同时，来自中国和俄罗斯的新竞争对手正准备进入该市场。因此，制造尽可能具有成本效益的压力越来越大。 Walter 凭借 Xpress Aerospace 系列在这方面做出了重要贡献。

工具系统的进一步发展

挑战：钛比铝更难加工，铝一直到现在都在使用。其高化学反应性导致切屑在加工过程中在切削刃处熔化。材料导热性差，使切削刃处的温度显着升高。产生的切屑通常非常坚韧和磨蚀。最小的弹性模量容易导致工件弯曲。再加上边缘区域的材料凝固，即使在低切削速度下也会降低刀具刃口寿命。

工具成本还很大程度上取决于对组件和材料以及工艺的要求。减小壁厚会导致零件变得非常不稳定，因此一个重要的焦点是机器的稳定性和夹紧。使用正确的冷却液策略也会对刀具寿命产生重大影响。瓦尔特不断开发其工具系统，旨在减少加工时间。硬质合金基材、新的涂层技术以及切削工具的宏观和微观几何形状在这里发挥着重要作用。然而，加工策略也可以与 CAD/CAM 专家合作进一步优化。

这一切都使得今天用于精加工和粗加工钛的高性能切削 (HPC) 和高动态切削 (HDC) 成为可能。使用 Walter Prototype Ti38 Z6-10 和创新的新涂层进行动态铣削，可实现高达 140 m/min 的切削速度。多达十个齿的多齿解决方案允许在低接触宽度下将进给增加多达 50%。与传统解决方案相比，这些整体硬质合金刀具解决方案最终可实现高达 50% 的金属去除率提升。

涂层决定刀具寿命

新开发的基材和涂层技术的一个例子是用于 Walter Prototype Ti 系列整体硬质合金刀具的 PVD ​​基涂层（物理气相沉积）。与传统的 ANC 涂层（氮化铝铬）相比，这种涂层显着提高了刀具寿命，提高了 100% 甚至更多。这意味着在使用 Prototype HPC Ti40 进行半精加工和精加工时，抗拉强度为 1250 N/mm² 的 3.7164 钛制成的窗框的刀具寿命能够从 175 分钟提高 154% 至 444 分钟。使用 Prototype HDC Ti38 L 精加工外轮廓已将刀具寿命延长了 116%。速度提高了25%，加工量提高了23%。

另一个创新是可转位刀片刀具材料 WSM45X 的 CVD 涂层技术，例如用于 Walter BLAXX M3255 豪猪铣刀。该涂层可作为热保护罩，促进高达 65 m/min 的高切削速度，并将刀刃寿命延长至 130 分钟。这使得钛结构部件的刀具寿命加倍成为可能，钛结构部件通常使用全槽铣和顺铣的混合物以 45 m/min 的切削速度和 0.12 mm 的进给量制造。另一种选择是将切削速度提高到 65 m/min，同时刀具寿命保持在 60 分钟左右。也可以使用 PCD（聚晶金刚石）切削刃进行精铣，这是已知最硬的材料之一。

然而，在这种情况下，必须实施适当的冷却策略，以将切削刃的加工温度保持在 600 °C 以下。一般来说，切削液和冷却介质的浓度对刀具寿命有很大影响。最重要的是尽可能将冷却介质直接引入工作区。工具中的特殊冷却剂通道有助于实现这一点。高达 70 bar 的高压冷却是新机床的最新技术。用于低温加工的特殊刀具解决方案更进一步，使用液态二氧化碳或氮气，它更冷。

从工具供应商到技术合作伙伴

Walter 认为自己是数字化流程合作伙伴，因此正在开发与“组件解决方案”意义上的应用程序更密切相关的工具。这需要一个完整的专家团队。适当的 CAD/CAM 技能是完整评估流程的关​​键先决条件。沃尔特满足客户的需求，并在整个过程中提供工具、解决方案和服务。

关于这一发展，沃尔特前段时间与谢菲尔德大学先进制造研究中心合作开发了“组件解决方案”项目。在项目过程中，使用航空和航天工业中常用的 CAM 程序，针对结构部件的所有型腔形状开发了特殊的加工策略。这个“工具箱”可以从客户部件的 3D 模型中快速有效地导出合适的加工过程。

在最短时间内达到最高质量

“等待的人会得到好事”今天不再是真的。即使是具有客户特定特殊尺寸的高性能工具也会承受巨大的时间压力。因此，自今年年初以来，瓦尔特一直在提供历史悠久的 Walter Xpress 服务，尤其是在航空航天领域。 Xpress 工具解决方案可在两到三周内交付。速度从订购过程本身开始。 my.Walter 软件解决方案使客户能够自己或与训练有素的现场服务人员一起在线设计工具。使用“Walter Online Xpress”，客户最多可以在一小时内通过电子邮件收到一份包含 2D 图纸和 3D 模型的绑定报价单。经常成为公司瓶颈的订单本身也使用瓦尔特工具管理显着加速。