肯纳整体陶瓷立?#36710;?#21161;航天航空加工厂满足关键?#40644;?#35201;求(附图)

发布时间:2016-08-26 09:52    来源:中国金属加工在线
 

关键词:立?#36710;?肯纳 Stellar 切削速度 主轴转速

摘要:这款整体陶瓷立?#36710;?#22312;手中的感觉可能象塑料材质一样,但它在 Inconel 材料加工中的切削性能要比硬质合金刀具的性能强 20 倍。许多加工厂注重新型切削刀具的原因是为了缩短加工时间,延长刀具寿命,为了?#32435;?#24037;件质量,或是为了同时实现以上三个目标。

  这款整体陶瓷立?#36710;?#22312;手中的感觉可能象塑料材质一样,但它在 Inconel 材料加工中的切削性能要比硬质合金刀具的性能强 20 倍。

  许多加工厂注重新型切削刀具的原因是为了缩短加工时间,延长刀具寿命,为了?#32435;?#24037;件质量,或是为了同时实现以上三个目标。Stellar Precision Components 公司是航天航空行业的一家二级供货商,公司位于宾夕法尼亚州的珍妮特。这家公司注重新型刀具的原因则完全不同。“我们刚得到一份加工一些 Inconel 材质工件的订单,”生产主管 Edward Frieze 说到。“我们对刀具寿命以及这个加工任务的盈利情况没有任何的顾虑 - 我们唯一的顾虑就是如何在八周内交付这批工件。”

  打开机遇之门

  四十年以前,Mike Vucish Sr.为一家海军核设备零件制造商工作,那时他看到了一个开展自己业务的机遇。他购买了一些设备,从一个他教授机械加工晚间课程的技术学校邀请了一些学生,在 1978 年成立了 Stellar Precision 公司。他在白天继续?#37038;?#33258;己原?#26800;?#24037;作,直到他的公司从蹒跚学步变为羽翼丰满;在此期间,他的一些家人也加入进来帮助他。

  ?#26696;?#24320;设的时候,我们从这个地区的一些大型加工厂接了许多超负荷的任务,但后来就转变为对一些核设施项目的支持,因为我父亲在这个领域很有经验,”女儿 Lori Albright 这样说到,她现在是 Stellar Precision 的所有人和总裁。“从那时起,我们成为航天及国防工业内一些知名承包商的主要供货商,包括波音公司、洛克希德公司、?#21672;?#20844;司,还有一些核工业和医疗行业的客户,我们有超过 70 多名员工,销售收入将近 1 千万美元。”

  Stellar 公司对其设备不断进行更新并以此为自豪,公司拥有 Haas Automation 和 Okuma 公司生产的各种高端 CNC 机床;在加工厂旧机床逐渐退役情况下,这两种品牌的机床数量平衡正在稳步地向 Haas 品牌倾斜。Albright 说到,Haas 品牌设备不仅比国外制造的同类竞争设备价格便宜,其“美国制造”的身份在 Stellar 许多客户中也产生了?#35009;!?#36825;种策略也让我们用一种更定期的方式更换我们的设备,从而让我们与最?#24405;?#26415;保持同步。”

  主要设备包括一台 Okuma LB-45 车床,可对直径为 36 英寸,长度达 120 英寸(91 mm x 305 cm)的工件进行车削;以及一台 Haas VF-11 五轴加工中?#27169;?#20854; X 轴行程为 305 cm,工作台的装载量为 4000 磅(1814 公斤)。Stellar 还有几台线切割设备,十余台三轴、四轴、五轴加工中心和车铣两用机床,同时提供增值服务,例如无损测试、?#38468;印?#28909;处理、以及特氟龙涂层处理。

  更高的需求

  Stellar 公司已经习惯于满足?#37327;?#30340;加工应用需求。最近的项目包括 RAM Block II 反舰导弹,CCtCap 商业载人飞船,远程对陆攻击炮弹先进火炮系统,阿特拉斯五型运载火箭发动机外体,以及其他设备的零件加工。但是,这家公司最近的一个项目却对其机械师的勇气和公司的管理能力是一场严峻的考验。

  Frieze 解?#36864;擔琒tellar 刚刚接到一批 Inconel 625 材?#35797;?#22411;材料的加工订单。加工原料的尺寸为 18 英寸宽,3 英尺厚(457 x 457 x 76 mm),单件重量?#36127;?#36798;到 300 磅(134 公斤)。项目团?#30828;?#27809;有因这种原料的难加工性而有过多的困扰,Stellar 公司经常对 Inconel 材料、其他镍基高温合金材料,钨钢、高镍合金钢、60 Rc 4340 (300M),以及工具钢材料进行加工。

  公差要求也不是问题。Frieze 指出,最近加工的一个长度超过 12 英寸(304 毫米)的钛材料工件,其轮廓公差要求为 0.005 英寸(0.127 毫米),相当于 0.2 英寸左?#19994;?#24037;件在加工前的单件成本超过 5000 美元。满足 Inconel 材料较为宽松的公差需求并不是问题。

  问题在于原材料的切除量:在精加工完成后,Inconel 板材的重量大幅减少为 30 磅(13.6 公斤),与最初重量相?#29123;?#23569;了 90%。Frieze 知道,在使用常规硬质合金刀具情况下,白天的加工时间无法实现这么大的金属去除量,更不用说在?#40644;?#38750;常紧迫的情况下。他需要一个更好的解决方案。

  研讨会上的交谈

  那年早些时候,Frieze ?#22270;?#20301;同事曾参加过一个研讨会,这个研讨会由美国刀具及加工协会(NTMA)的一个地方分会举办,举办地点就在位于拉特罗布附近城镇的肯?#23665;?#23646;技术中心。他在那里遇到了产品经理 Matthieu Guillon,并向他介绍了一款他起初?#26800;交?#30097;的切削刀具。“它?#29943;先?#23601;象个塑料玩具立?#36710;叮?#20182;笑道。

  这款刀具是肯?#23665;?#23646;公司的四刃和六刃高性能全陶瓷立?#36710;?#20135;品。刀具采用 SiAlON KYS40 材质的陶瓷材料制成,设计专门用于镍基高温合金材料的粗加工应用,该系列立?#36710;?#30340;加工性能是硬质合金刀具的 20 倍。Guillon 说,“我们建议初始切削速度为 825 SFM,最高为 3300 SFM(250 - 1000 米/?#31181;櫻?#21021;始进给?#35797;?#20026; 0.001 IPT(0.03 毫米),并根据刀具直径和其他条件进行设置。尽管采用更高的切削速度,我们有些客户还是反馈到,这款刀具的使用寿命比硬质合金刀具的使用寿命延长了 2-3 倍。”

  Stellar 并没有立即使用这款陶瓷刀具,而是在对进给率和切削速度进行快速计算之后,Frieze 认识到,这款刀具在正确的应用中是一款非常高效的产品。几个月之后,他们有了这种应用需求,就是 Inconel 板的加工任务。他给 Guillon 打电话说,他可能需要之前谈论过的?#20999;?#38518;瓷刀具,并想了解最快?#35009;?#26102;间可以得到?#20999;?#20992;具。

  疑惑的多马

  Frieze 还是?#26800;交?#30097;。他之前曾在铣削和车削加工任务中测试过可转位陶瓷刀具,结果只是一般。但在目前情况下,他愿意尝试任何方法,只要能满足客户的期限要求。过了几天,Guillon 带着陶瓷立?#36710;?#20135;品到了,Frieze 严格按照肯?#23665;?#23646;公司推荐的进给率和切削速度参数,心中暗自祈求好运,并开始了操作过程。

  “我们当时并不确定会有?#35009;?#26679;的结果,所以我们开始时使用了测试用原材料,”他说到。“你在使用陶瓷刀具的时候不使用冷却液 - 只使用鼓风装置 - 加工厂所有人都聚集在机床?#21592;擼?#35828;,‘哇,你看!’那里火花四溅。这是我们之前从来没有见过的场景。不到一个小?#20445;?#25105;们就知道,这款刀具非常高效。”

  “这些刀具价格也不贵,”他说。“有一次,Lori 办公室内摆放着大?#25216;?#20540; 2 万美元的立?#36710;?#20135;品,我们在那里对这?#37322;?#36164;?#26800;?#30097;惑。但是当你计算了机床成本以及缩短的加工时间,我们认为,如果选择这些刀具产品,成本优势将提高三?#20102;?#20493;。每只立?#36710;?#37117;可将切削时间缩短一半,当时间到的时候,我们就换掉它,不用考虑是否已经磨耗。这个过程有非常好的预测性,因此我们可以采用“无人值守”加工策略。这可以节省大量开支。”

  热力?#32435;?/strong>

  最精彩的是,Stellar 公?#26223;?#26102;完成了工件加工任务,废品率为零,目前正在提交第二份更大的订单。公司所有人 Lori Albright 对结果非常满意。“这?#26234;?#24418;?#20174;?#20102;我们业务的?#23616;省?#25105;们要对客户的需求做出回应,并应用目?#30333;?#20808;进的技术实现这个目标。这也是肯?#23665;?#23646;在这里受到欢迎的其中一个原因。我们一同合作,一同面对挑战。”

  在展望未来?#20445;珹lbright 预计公司将会?#20013;?#22320;增长。Stellar 目前的厂房设施已经扩容六次,她认为现在可能是在周边地区建立一个全新厂房的时机了。她还期望能够吸引更多的年轻人进入机械加工领域。“我们在周边几个学校开设了实习生培训项目,其中一个学校是我父?#33258;?#32463;执教过的,”她说到。“我发现,经常是我们中间的年轻人为我们提供创新的动力。按照原?#26800;?#26041;式运转,不对刀具及机床设备进行投资,也不重视最?#24405;?#26415;,这是人们经常的做法。过去那种大批量,不?#31181;?#22812;的挡板夹加工方式已成为过去,只有不断地?#32435;?#21046;造工艺,公司才能成功并?#20013;?#25104;长。对我们而言,肯?#23665;?#23646;与我们的成功紧密相连。

  Stellar Precision 公司所有人在车间现场与生产主管 Ed Frieze 讨论刀具产品

  Stellar 车间内的各种机床设备是公司不断?#32435;?#24182;应用最?#24405;?#26415;的体现

  在一次早间生产策略?#25945;?#20250;上,Lori Albright 和肯?#23665;?#23646;公司的产品主管 Matthieu Guillon 在一起

  Stellar 公司所有人 Lori Albright 认为,年轻人才和新鲜创意是公司的两大宝贵资产,

  火花四溅。与硬质合金立?#36710;?#36866;用的主轴转速相比,肯?#23665;?#23646;整体陶瓷立?#36710;?#21487;将主轴转速提高 10 倍,而?#19968;?#26377;更长的刀具使用寿命。

  肯?#23665;?#23646;生产的 SiAlON KYS40 四刃和六刃陶瓷立?#36710;?#35774;计用于高生产率和难加工材料的加工应用

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