肯納整體陶瓷立銑刀助航天航空加工廠滿足關鍵交期要求(附圖)

發布時間:2016-08-26 09:52    來源:中國金屬加工在線
 

關鍵詞:立銑刀 肯納 Stellar 切削速度 主軸轉速

摘要:這款整體陶瓷立銑刀在手中的感覺可能象塑料材質一樣,但它在 Inconel 材料加工中的切削性能要比硬質合金刀具的性能強 20 倍。許多加工廠注重新型切削刀具的原因是為了縮短加工時間,延長刀具壽命,為了改善工件質量,或是為了同時實現以上三個目標。

  這款整體陶瓷立銑刀在手中的感覺可能象塑料材質一樣,但它在 Inconel 材料加工中的切削性能要比硬質合金刀具的性能強 20 倍。

  許多加工廠注重新型切削刀具的原因是為了縮短加工時間,延長刀具壽命,為了改善工件質量,或是為了同時實現以上三個目標。Stellar Precision Components 公司是航天航空行業的一家二級供貨商,公司位于賓夕法尼亞州的珍妮特。這家公司注重新型刀具的原因則完全不同。“我們剛得到一份加工一些 Inconel 材質工件的訂單,”生產主管 Edward Frieze 說到。“我們對刀具壽命以及這個加工任務的盈利情況沒有任何的顧慮 - 我們唯一的顧慮就是如何在八周內交付這批工件。”

  打開機遇之門

  四十年以前,Mike Vucish Sr.為一家海軍核設備零件制造商工作,那時他看到了一個開展自己業務的機遇。他購買了一些設備,從一個他教授機械加工晚間課程的技術學校邀請了一些學生,在 1978 年成立了 Stellar Precision 公司。他在白天繼續從事自己原有的工作,直到他的公司從蹣跚學步變為羽翼豐滿;在此期間,他的一些家人也加入進來幫助他。

  “剛開設的時候,我們從這個地區的一些大型加工廠接了許多超負荷的任務,但后來就轉變為對一些核設施項目的支持,因為我父親在這個領域很有經驗,”女兒 Lori Albright 這樣說到,她現在是 Stellar Precision 的所有人和總裁。“從那時起,我們成為航天及國防工業內一些知名承包商的主要供貨商,包括波音公司、洛克希德公司、雷神公司,還有一些核工業和醫療行業的客戶,我們有超過 70 多名員工,銷售收入將近 1 千萬美元。”

  Stellar 公司對其設備不斷進行更新并以此為自豪,公司擁有 Haas Automation 和 Okuma 公司生產的各種高端 CNC 機床;在加工廠舊機床逐漸退役情況下,這兩種品牌的機床數量平衡正在穩步地向 Haas 品牌傾斜。Albright 說到,Haas 品牌設備不僅比國外制造的同類競爭設備價格便宜,其“美國制造”的身份在 Stellar 許多客戶中也產生了共鳴。“這種策略也讓我們用一種更定期的方式更換我們的設備,從而讓我們與最新技術保持同步。”

  主要設備包括一臺 Okuma LB-45 車床,可對直徑為 36 英寸,長度達 120 英寸(91 mm x 305 cm)的工件進行車削;以及一臺 Haas VF-11 五軸加工中心,其 X 軸行程為 305 cm,工作臺的裝載量為 4000 磅(1814 公斤)。Stellar 還有幾臺線切割設備,十余臺三軸、四軸、五軸加工中心和車銑兩用機床,同時提供增值服務,例如無損測試、焊接、熱處理、以及特氟龍涂層處理。

  更高的需求

  Stellar 公司已經習慣于滿足苛刻的加工應用需求。最近的項目包括 RAM Block II 反艦導彈,CCtCap 商業載人飛船,遠程對陸攻擊炮彈先進火炮系統,阿特拉斯五型運載火箭發動機外體,以及其他設備的零件加工。但是,這家公司最近的一個項目卻對其機械師的勇氣和公司的管理能力是一場嚴峻的考驗。

  Frieze 解釋說,Stellar 剛剛接到一批 Inconel 625 材質原型材料的加工訂單。加工原料的尺寸為 18 英寸寬,3 英尺厚(457 x 457 x 76 mm),單件重量幾乎達到 300 磅(134 公斤)。項目團隊并沒有因這種原料的難加工性而有過多的困擾,Stellar 公司經常對 Inconel 材料、其他鎳基高溫合金材料,鎢鋼、高鎳合金鋼、60 Rc 4340 (300M),以及工具鋼材料進行加工。

  公差要求也不是問題。Frieze 指出,最近加工的一個長度超過 12 英寸(304 毫米)的鈦材料工件,其輪廓公差要求為 0.005 英寸(0.127 毫米),相當于 0.2 英寸左右的工件在加工前的單件成本超過 5000 美元。滿足 Inconel 材料較為寬松的公差需求并不是問題。

  問題在于原材料的切除量:在精加工完成后,Inconel 板材的重量大幅減少為 30 磅(13.6 公斤),與最初重量相比減少了 90%。Frieze 知道,在使用常規硬質合金刀具情況下,白天的加工時間無法實現這么大的金屬去除量,更不用說在交期非常緊迫的情況下。他需要一個更好的解決方案。

  研討會上的交談

  那年早些時候,Frieze 和幾位同事曾參加過一個研討會,這個研討會由美國刀具及加工協會(NTMA)的一個地方分會舉辦,舉辦地點就在位于拉特羅布附近城鎮的肯納金屬技術中心。他在那里遇到了產品經理 Matthieu Guillon,并向他介紹了一款他起初感到懷疑的切削刀具。“它看上去就象個塑料玩具立銑刀,”他笑道。

  這款刀具是肯納金屬公司的四刃和六刃高性能全陶瓷立銑刀產品。刀具采用 SiAlON KYS40 材質的陶瓷材料制成,設計專門用于鎳基高溫合金材料的粗加工應用,該系列立銑刀的加工性能是硬質合金刀具的 20 倍。Guillon 說,“我們建議初始切削速度為 825 SFM,最高為 3300 SFM(250 - 1000 米/分鐘),初始進給率約為 0.001 IPT(0.03 毫米),并根據刀具直徑和其他條件進行設置。盡管采用更高的切削速度,我們有些客戶還是反饋到,這款刀具的使用壽命比硬質合金刀具的使用壽命延長了 2-3 倍。”

  Stellar 并沒有立即使用這款陶瓷刀具,而是在對進給率和切削速度進行快速計算之后,Frieze 認識到,這款刀具在正確的應用中是一款非常高效的產品。幾個月之后,他們有了這種應用需求,就是 Inconel 板的加工任務。他給 Guillon 打電話說,他可能需要之前談論過的那些陶瓷刀具,并想了解最快什么時間可以得到那些刀具。

  疑惑的多馬

  Frieze 還是感到懷疑。他之前曾在銑削和車削加工任務中測試過可轉位陶瓷刀具,結果只是一般。但在目前情況下,他愿意嘗試任何方法,只要能滿足客戶的期限要求。過了幾天,Guillon 帶著陶瓷立銑刀產品到了,Frieze 嚴格按照肯納金屬公司推薦的進給率和切削速度參數,心中暗自祈求好運,并開始了操作過程。

  “我們當時并不確定會有什么樣的結果,所以我們開始時使用了測試用原材料,”他說到。“你在使用陶瓷刀具的時候不使用冷卻液 - 只使用鼓風裝置 - 加工廠所有人都聚集在機床旁邊,說,‘哇,你看!’那里火花四濺。這是我們之前從來沒有見過的場景。不到一個小時,我們就知道,這款刀具非常高效。”

  “這些刀具價格也不貴,”他說。“有一次,Lori 辦公室內擺放著大約價值 2 萬美元的立銑刀產品,我們在那里對這筆投資感到疑惑。但是當你計算了機床成本以及縮短的加工時間,我們認為,如果選擇這些刀具產品,成本優勢將提高三至四倍。每只立銑刀都可將切削時間縮短一半,當時間到的時候,我們就換掉它,不用考慮是否已經磨耗。這個過程有非常好的預測性,因此我們可以采用“無人值守”加工策略。這可以節省大量開支。”

  熱力四射

  最精彩的是,Stellar 公司按時完成了工件加工任務,廢品率為零,目前正在提交第二份更大的訂單。公司所有人 Lori Albright 對結果非常滿意。“這種情形反映了我們業務的本質。我們要對客戶的需求做出回應,并應用目前最先進的技術實現這個目標。這也是肯納金屬在這里受到歡迎的其中一個原因。我們一同合作,一同面對挑戰。”

  在展望未來時,Albright 預計公司將會持續地增長。Stellar 目前的廠房設施已經擴容六次,她認為現在可能是在周邊地區建立一個全新廠房的時機了。她還期望能夠吸引更多的年輕人進入機械加工領域。“我們在周邊幾個學校開設了實習生培訓項目,其中一個學校是我父親曾經執教過的,”她說到。“我發現,經常是我們中間的年輕人為我們提供創新的動力。按照原有的方式運轉,不對刀具及機床設備進行投資,也不重視最新技術,這是人們經常的做法。過去那種大批量,不分晝夜的擋板夾加工方式已成為過去,只有不斷地改善制造工藝,公司才能成功并持續成長。對我們而言,肯納金屬與我們的成功緊密相連。

  Stellar Precision 公司所有人在車間現場與生產主管 Ed Frieze 討論刀具產品

  Stellar 車間內的各種機床設備是公司不斷改善并應用最新技術的體現

  在一次早間生產策略探討會上,Lori Albright 和肯納金屬公司的產品主管 Matthieu Guillon 在一起

  Stellar 公司所有人 Lori Albright 認為,年輕人才和新鮮創意是公司的兩大寶貴資產,

  火花四濺。與硬質合金立銑刀適用的主軸轉速相比,肯納金屬整體陶瓷立銑刀可將主軸轉速提高 10 倍,而且還有更長的刀具使用壽命。

  肯納金屬生產的 SiAlON KYS40 四刃和六刃陶瓷立銑刀設計用于高生產率和難加工材料的加工應用

(責編:yangbo)

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