消除精密镗削的废品

对复杂的航空航天零件进行精密镗削需要好的工具、机器、冷却液和一个定义明确的可重复过程。要求如此苛刻，合格的航空航天零部件和报废的零部件之间的区别可能只是孔的精度差了十分之几英寸。这样的公差在其他行业区别不大，但孔径过大引起的报废会带来完全相反的不良后果。

 

航空航天工业的工件通常是由硬质金属如不锈钢、铬镍铁合金或钛制成，对于精密镗削来说都是非常坚硬的材料。甚至在第一件刀具开始工作之前，单件的锻造成本就超过了 3万美元。让情况变得更困难的是，精密镗削往往是最后一道工序，所以任何由孔径过大引起的报废都意味着之前数小时的铣削和车螺纹都白费功夫。

 

挑战

 

LORD公司是生产昂贵和复杂的航空航天零部件的制造商，他们在俄亥俄州Dayton市的工厂生产发动机架。该公司的工程师为了加工发动机架上的精密镗孔而煞费苦心。每个报废零件的生产成本相当于公司整个月的预算。改进工艺显然成为当务之急。

 

发动机由铬镍铁合金718锻造而成，热处理后硬度达到Rc40。这种材料的力学性能使它被列为镍基高温合金，具有高强度、耐高温和耐腐蚀性。这些特点使其切削性能很低，导致切削力很高，会在刀尖产生更多的热量，生成细长的切屑，并且断屑困难。这种材料具有高的镍含量，也使其非常容易造成刀具磨损。此外，热处理之后的最后加工和镗孔加剧了困难程度。

 

由于孔径过大而引起的报废在任何情况下都必须杜绝，LORD需要找到改进镗孔工艺可靠性的方法，于是他们向Big Kaiser和Blaser Swisslube寻求帮助。LORD的工艺改进工程师Greg Bernett说：“我们必须让我们的工程师和操作人员对于镗孔的成功保持信心。”

 

Big Kaiser的工程师接受了挑战，并让与其保持长期合作的Blaser Swisslube参与进来，他们在后者位于瑞士的工厂进行了全面的实际测试。Blaser Swisslube配备了现代化数控机床和测量设备，能为这个合作项目提供一个理想的环境。对由相同材料制成和热处理的样品工件进行镗孔，测试工具就准备好了，随后LORD和Big Kaiser安排了前往瑞士的旅程来参加这个测试。

 

方法

 

测试程序完全建立在LORD的实际情况之上。只有在成功完成了一个公差符合要求的镗孔之后，工程师才会进行下一个镗孔。每个镗孔被视为一个接近完工的工件，每一个的价值都高达几千美元，尺寸不能过小，锥度不能过度，或有不合格的表面光洁度。最重要的是，它的孔径不能过大。

 

Big Kaiser 的销售和工程副总裁Jack Burley 说：“一旦镗孔的公差符合要求，我们就可以进行下一个镗孔，这样不但建立起一个可重复的过程，而且可以预期刀具寿命。”关键在于找出镗孔的结果随着刀具长度和刀片形状及锋利度不同而如何发生变化的。

 

结果

 

很多参数影响着这个精加工作业，例如操作误差要求、难加工材料，而这个加工方案在加工每个镗孔时有2个道次，几乎不会调整每一个镗孔之间的切削刃尺寸。由于径向力的存在，第一道次不能完成镗孔，在第二道次之后会达到所要求的公差。第二道次会比第一道次多去除0.0015"的材料。

 

镗孔在每一次连续的切割之后都会变小，所以当镗孔到达规格的最下象限时，镗头就必须进行调整来补偿公差。BIG Kaiser的EWD精镗头系列可以完成这些频繁的调整。“镗头会调零，这样对于每一个新的刀片来说都将是新的起点，而每次调整的数据都会存储在镗头，因此可以预期每一个刀片的使用寿命，”Burley说，“另一个困难就是合理地预测刀具挠度。刀具越长就越难预测。当刀具磨损与谐振和锋利的刀片有关时，就证明这种材料甚至更难进行精密镗孔。我们能做到，但这一过程肯定比用较短的刀具要更为困难。”

 

Big Kaiser瑞士公司的产品管理部门负责人Stefan Appenzeller说，最大的挑战是，制定一个如何以及何时调整镗头的规则。“刀片磨损大约是0.0004"每镗孔，这能帮助我们预测何时需要调整刀具。”

 

Bernett很高兴这个试验能尽可能地接近现实。“Big Kaiser和Blaser Swisslube要我进行反馈，看看是否他们提出的每个解决方案可以在LORD的生产车间完美重现。我们注意到，在用他们的解决方案进行镗孔时，工程师是如何系统地、有条不紊地解决发生的问题的。这对于我来说是一个真正的学习经验。作为我们的冷却液合作伙伴，Blaser Swisslube的专业知识和技术在整个镗削加工过程中提供了巨大的帮助。”

 

在测试期间，基于LORD的情况，当前使用的Blaser冷却液是其最佳选择。Wuethrich表示，关键在于协调好材料、操作、冷却液和工具之间的相互作用，这样才能获得最佳结果。Burley也表示赞同。“我以为我已经见过几乎所有棘手的问题，但这种材料和报废引起的成本损失仍然是我遇过最具挑战性的难题。”