联手解决钛金属

能够缩短钛部件的切削加工时间并显著提高所需精密刀具的使用寿命，就能显著提高工艺的经济性。凭借易切削的M5250铣刀，切削刀具专家瓦尔特与冷却润滑剂专家巴索以及机床制造商牧野密切合作，成功实现了这一目标。

需要制造的是这种支撑架，它支撑着飞机起落架，防止飞机轮胎纵向移动。材料本身带来了特殊的切削挑战：主要是难以切削的钛，例如Ti5553或Ti10-2-3

虽然钛制部件仅占典型客机重量的14%左右，但其加工时间却占所有金属部件总加工时间的三分之二左右，因为与铝切削相比，钛加工可达到的切削量（以cm³/min为单位）非常小。能够缩短钛部件的加工时间和显著提高加工刀具的使用寿命，就可以显著提高流程的效率和经济性。

“钛梦之队”表现出色（从左到右）：巴索应用工程师Christoph Wüthrich、牧野欧洲产品经理Andrea Biscardi和瓦尔特航空部门经理Dirk Masur

设计这种高效切削工艺，尤其是当涉及钛等高要求材料时，需要团队合作。毕竟，只有使用经过相应优化的切削刀具和冷却润滑剂，才能充分发挥专门为钛合金铣削而开发的高端机床（如牧野T2）的潜力。反之亦然：例如，瓦尔特的新款M5250铣刀在铣削钛部件时表现最佳，在牧野T2等机床上，主动减振系统、坚固的结构、高扭矩的高性能主轴以及高效的高压冷却液系统为铣刀创造了最佳的工作条件。

对刀具和主轴的高热负荷

钛和钛合金具有较低的导热性，这对切削加工来说是一个真正的挑战。在切削钢材时，大约80%的热负荷通过切屑散发，而钛材只有20%。这意味着：切削刀具和主轴必须吸收大量热量。可转位刀片的切削刃会承受极高的温度负荷。如果不采取应对措施，切削刃与工件接触时会极快地磨损：几乎会蒸发掉。通过特殊的切削刃几何形状、涂层以及冷却润滑剂的使用，人们试图减缓并控制这种不可避免的磨损过程。为了确保加工质量，许多生产负责人还会在刀片出现明显磨损痕迹之前就将其更换。

冷却液与机床的和谐

巴索高级细分市场经理Daniel Schär解释了巴索在该项目中的角色：“在钛合金加工中，控制刀具和机床的热量产生至关重要。在这种特殊工况下，如果使用专门优化的切削液，就能在刀具寿命和金属去除率上取得显著提升。基于这一愿景，我们的研发团队一直致力于理想切削液的开发，而Vasco Skytec H 600已经非常接近这一目标。”

在瑞士自有技术中心，巴索对比测试了来自竞争对手的22种切削液以及自家的5款产品，结果显示这款创新的切削液表现遥遥领先。

由巴索开发的创新型切削液Vasco Skytec H 600，在金属切削时的效率远高于传统产品。因此，即便是在现有工艺中，也能显著延长刀具的使用寿命。牧野欧洲产品经理Andrea Biscardi解释了这种新切削液在T2机床上的效果：“牧野T2的一大特点是其强大的高压冷却系统，压力可达7MPa，流量为200升/分钟。这意味着即使使用普通的切削液，也能在工件上获得良好的冷却效果。而当我们使用Vasco Skytec H 600时，差异更加明显。此时某种意义上的限制因素就变成了刀具本身。除非我们采用像M5250这样专门为钛合金加工优化的刀具，它的性能可以从机床的运转时间和可实现的切削参数上清楚地体现出来。”

切屑体积再度大幅提升

钛合金切削加工多年来一直是瓦尔特产品研发的重点课题。来自图宾根的切削专家早在推出Blaxx M3255 时，就已打造出一款钛合金加工的经典产品。2022年，瓦尔特推出新一代可转位刀片，其采用创新的 WaveCut波浪切削刃几何结构，与传统方案相比，刀具寿命显著提升。瓦尔特航空航天行业细分市场经理 Dirk Masur表示：“我们始终致力于为客户提供更优的加工解决方案。与牧野和巴索的合作项目，是在理想而又真实的条件下测试和优化新刀具概念的重要机会。全新的瓦尔特M5250就是由此受益的成果。”

瓦尔特的核心目标是：在钛合金零件粗加工过程中，进一步显著提高刀片的切屑体积以及刀具寿命。WaveCut 可转位刀片已成为最优粗加工策略的重要组成部分：其切削刃几何由直线改为“波浪形”，从而改变了铣削过程中作用于刀具和工件的切削力。切削过程更柔和地进入材料，振动大幅降低，在高性能加工中可稳定实现达5×D的切削深度。

冷却液直达切削点
WaveCut几何不仅降低了作用于刀片、刀具和主轴的热负荷，若冷却液能尽可能直接输送至刀片切削点，则可进一步抑制切削刃的热量积聚。在全新瓦尔特M5250中，研发团队利用WaveCut刃口柔和入切的优势，将端面刀片设计为配备双冷却通道。刀体内的冷却通道经过优化设计，不仅能充分保证各个切削刃获得最佳冷却液供应，还能在钻孔截面上充分发挥冷却泵的压力和流量性能。冷却液能按照热需求，直接作用于材料的切削点。刀体整体的稳定性在粗加工过程中并未受损，而在关键部位得到更佳冷却后，加工稳定性显著提升。

尤其是在搭配巴索新一代Vasco Skytec H 600使用时：在测试条件下，参数为Vc=60m/min，fz=0.18 mm，Vf=218 mm/min，ap=60mm，ae=10mm，工件材质为5级钛合金（Ti6Al4V），机床为牧野T2。结果表明，采用全新瓦尔特M5250搭配Tiger·tec 刀片G55W WSM45X与Vasco Skytec H 600的组合，性能远超瓦尔特其他刀具、刀片及切削液的所有测试组合。单刃刀具寿命达110分钟，比使用其他切削液与刀具几何的配置提升了162%。这一差异同样体现在金属去除率上，达到惊人的130.9m3/min。

来源：荣格-《国际金属加工商情》

原创声明：
本站所有原创内容未经允许，禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄，否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许，已经转载本站原创文章的平台，请立即删除相关文章。