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或许人们对加工的基本共识是切削高强度材料时需要采用更高强度的刀具。例如,用于燃气和蒸汽轮机的专有镍基合金是世界上最坚固的材料,这种材料目前仍处于不断开发中,以便电厂能在更高的温度下运行。这不仅能为人们提供所需的更多的电力,还能提高工厂效率,并减少或消除有害气体的排放。用于涡轮叶片和其他部件的Inconel®、Waspaloy®、Rene®等高温合金要求具有高强度、优良的耐高温抗蠕变性、相位稳定性,以及抗氧化性和耐腐蚀性。 

但是加工这种材料是一个耗时、费力、成本高昂的过程。一般采用整体硬质合金刀具加工这种材料的运行速度通常为65至200SFM(20~60m/min),且刀具寿命有限。然而,肯纳金属公司推出的新款Beyond KYS40TM材质的整体陶瓷立铣刀在加工高强度镍基合金时表现出数量级的改进,其粗加工时的切削速度可达到3,300SFM(1000m/min),刀具寿命是同类整体硬质合金刀具的两到三倍。 

行业首创 

自20世纪初以来就已存在采用陶瓷,主要是三氧化二铝(氧化铝)制成的切削工具。陶瓷切削工具在1913年获得了德国专利,并于20世纪50年代在美国市售。陶瓷可转位刀片在今天拥有一席之地是由于其在特定应用中拥有更快的操作速度,但整体陶瓷立铣刀则较为鲜见,因为这类刀具比硬质合金脆,而且加工性能不佳。事实上,有许多涡轮机制造商已在内部生产他们自己的硬质合金立铣刀,因为这些刀具的消耗量大。 

现在,肯纳金属公司新的SiAlON KYS40陶瓷材质及整体陶瓷立铣刀的整体设计可为镍基高温合金的粗加工提供最有效的方法。“它在加工镍基高温合金时的切削速度是整体硬质合金立铣刀的20倍,此外,由于陶瓷具有优异的耐热性和更坚固的切削刃(负前角),刀具的寿命可以延长五倍甚至更多”,肯纳金属公司全球产品经理Thilo Mueller说道。

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肯纳金属公司现可提供两种型号的KYS40整体陶瓷立铣刀:用于面铣和仿形加工的6-槽型立铣刀;以及用于槽铣和型腔加工的4-槽颈型立铣刀。这两款产品线还可以进行坡铣、螺旋插铣和摆线加工。 

整体陶瓷立铣刀的磨损机理和磨损表象与硬质合金立铣刀完全不同,这使得整体陶瓷立铣刀的使用寿命远远长于硬质合金立铣刀。这也是新的KYS40材质立铣刀是即抛型刀具的原因,并且用途超出了普通磨损类型的刀具。 

涡轮叶片加工 
无论是采用化石燃料、水力还是核能发电,地球上几乎所有的电力都需要采用某种类型的涡轮机发电。生产、管理和维护这些关键部件是保持电力流通的关键。 

这迫使制造商们不断更新其加工策略。对此产生影响的因素有很多:是需要大量类似的叶片还是仅需少量不同的叶片设计?是采用多个设置及加工中心,还是仅需一个多轴复合加工机床就行?正在使用的CAD/CAM系统是什么,以及操作员的专长是什么? 

当然,还需要知道在加工操作中选择什么刀具最好。最近的测试结果表明新的KYS40整体陶瓷立铣刀是富有远见的选择。 

首先,4-槽和6-槽KYS40 Beyond材质的陶瓷立铣刀扩大了堆心设计,提高了刀具的刚性,减少了高速切削时产生的偏转。优化后的立铣刀形状和40度螺旋角还增强了切削作用和排屑量。 

在对Inconel 718制成的小型涡轮叶片进行仿形干式粗加工时,EADE 4-槽立铣刀的运行速度为645m/min(2116 SFM),进给量为0.03mm/z(0.0012 IPT),切削深度(AP)为0.5mm(0.0197英寸),切削宽度(ae)为11.4mm(0.866英寸)。与传统的解决方案相比,EADE 4-槽立铣刀在粗加工时能在更短的时间内将铣削时间延长三倍。该应用可使每次铣削所生产的部件增加3倍。 

EADE 6-槽整体陶瓷立铣刀还对Inconel 718制成的整体叶盘(集成刀片的叶盘)进行仿形加工测试,并使用压缩空气进行排屑。与传统硬质合金刀具不同的是,其在粗加工至几乎净成形时所产生的排屑与传统的卷屑相比更接近于粉尘,仅需压缩空气就能将它们从切口吹出。测试条件为:切削速度为679m/min(2228 SFM),进给量为0.03mm/z(0.0012 IPT),切削深度在0.5mm(0.0197英寸)内变化。 

其结果是采用同一刀具加工两个整体叶盘所需的加工时间为每段12分钟,测试人员认为这是“前所未有”的。 

肯纳金属公司新款KYS40陶瓷立铣刀的加工范围为3/16~®英寸(4~12mm)。在运行该刀具时无需采用特殊的夹头,常见的高性能夹头、电力或液压夹头已经足够,尽管在加工高温合金时夹头需要在高速下运行。为确保刀具的寿命达到最长,推荐使用最终平衡配件。

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新的EADE整体陶瓷立铣刀已在新的实用的“Kennametal Innovations”iPad应用中上线,用户可以从iTunes® App Store中免费下载。该应用的导航简单明了,用户通过关键字就能轻松搜索到特定的刀具解决方案和产品系列。其主要特点包括:产品动画提供了清晰的工艺视图,还可以直接链接到详细信息;导航地图的下拉菜单还提供了补充信息,包括可扩展及可定制的图表和图形;拥有可选数据的用户驱动导航还可对口碑佳及有竞争力的产品进行快捷、方便的对比;示范和应用视频还为刀具技术的实际使用提供了宝贵而真实的经验。

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