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超出期望 - 肯纳金属HARVI III
作者:肯纳金属
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当世界最大的飞机制造商邀请您洽谈业务时,这将是您展现自己最佳形象的时刻。

获奖者是……肯纳金属公司出品的 HARVI III,这款刀具不仅出现在主要飞机制造商的内部刀具目录中,也应当出现在您的刀具目录中。

在 2015 年,美国一家大型飞机制造商的工程师面临一个困境,他们要确定哪家刀具制造商生产的刀具产品最适合进行 Ti-6Al-4V 钛合金材料的切削。这家公司邀请肯纳金属以及其他 10 家全球性的刀具供应商来到英国谢菲尔德大学的先进制造研究中心(AMRC),在那里,各个团队展开了激烈的竞争。这项活动需要几个月才能完成,但肯纳金属公司在竞争中胜出,其获胜刀具的性能超过了众多竞争产品;这款获胜刀具可为该公司提高生产率,延长刀具使用寿命,从而创造更多价值。最终,这款产品被这家航空业巨头收录于其内部刀具产品目录中。

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制定规则
这家飞机制造商为“传统铣削法”和“高速铣削法”分别制定了三组切削参数。它们分别被归类于“现有性能”,“符合期望”,以及“超出期望”三个类别。在传统测试回合中,采用了 0.1 英寸(2.54 毫米)的径向切削深度 (DOC) 参数,切削速度范围为“目前性能”的 150 SFM(46 米/分钟),“符合期望”的 200 SFM(61 米/分钟),直至“超出期望”的 250 SFM(76 米/分钟)。

“在第一轮测试中,我们直接采用了‘超出期望’的参数值,从而为其他竞争对手设置了障碍。”参加测试的肯纳金属工程师丹尼·戴维斯这样说道。在随后的高速切削测试中,切削深度参数已降低至 0.02 英寸(0.508 毫米),但表面切削速度则分别增加至 400 SFM(122 米/分钟)、450 SFM(137 米/分钟)和 500 SFM(152 米/分钟)的级别。

这两种加工方法都对刀具槽型有严格的要求:参加者必须使用直径为 1.25 英寸(31.75 毫米)的立铣刀,其刃口长度为 4 英寸(101.6 毫米),刀尖圆角半径为 0.09 英寸(2.29 毫米),切削刃数量为 5 刃或 6 刃。“肯纳金属是唯一从开始就使用 6 刃刀具的竞争选手,”戴维斯继续说道,“我们从比赛管理人员处得知‘自由发挥’的规则,所以我们从一开始就全力以赴。”在测试期间,要求刀具的 Z 轴切深达到 2 英寸(50.8 毫米),并且从刀柄部位的悬伸长度应精确至 4.5 英寸(114.3 毫米)。
只允许使用英制刀具(没有相应的公制刀具)。刀具涂层、硬质合金基体材料,以及最佳刀具槽型则由刀具供应商自行确定。

公平竞争

毫无疑问,这家公司的工程师为所有参与者制定了一套明确的规则,每个参与竞争的公司都派出了自己最强的人员参加这次测试。肯纳金属公司对多种采用不同基体材料、槽型、涂层、以及刃口处理方式的刀具进行了评估。我们也尝试了高压和低压冷却刀具,有时采用内冷刀具,有时则采用外冷刀具。肯纳金属也进行了内部测试,分别在德国菲尔特工厂、田纳西州拉韦尔涅工厂、北卡罗来纳州阿什伯勒工厂使用五种加工中心进行了测试,并在这次测试中提出了三项专利的申请备案。我们使用了高速相机对切屑流和切屑的形成进行了分析,并因此开发了新的刀具磨削工艺。总之,我们为这个项目生产了 300 种不同的刀具,进行了 15,000 立方英寸(246,000 cm3)的钛合金材料切削。

测试结果给人留下了深刻的印象。在最后一轮测试中,肯纳金属使用了 Safe-LockTM热套配合刀柄,并在所有测试项目中采用了“超出期望”类别的切削参数。在采用传统铣削方法的情况下,一小时后可观察到的刀具磨耗小于 0.001 英寸(0.025 毫米),表面粗糙度为 23 μin Ra (0.6 μm)。在高速切削测试中,其测试结果具有更好的可比性,刀具磨耗小于 0.0014 英寸(0.035 毫米),表面粗糙度要优于 27.5 μin Ra (0.7 μm)。两种测试结果都满足了这家飞机制造商的要求,并且金属去除率比竞争对手提高了 20%,因为肯纳金属公司选择了 6 刃刀具,而不是 5 刃刀具。

赢得客户的信赖

在这项测试的进行过程中,这家公司的工程师还对肯纳金属刀具进行了内部测试,根据刀具在实际使用过程中的标准进行了刀具性能测试。他们对多款刀具进行了测试,运转时间达到了 2,000 分钟,其磨耗不超过 0.00157 英寸(0.039 毫米)。

对于其他客户而言,这意味着什么?肯纳金属公司最近发布了其月度测试结果,测试产品应该是大家比较熟悉的。HARVI III 航空行业拓展系列整体硬质合金立铣刀采用多项最新刀具技术,因此受到客户广泛的欢迎。该刀具有 6 个不对称刃口,可以在高进给加工中避免振刀现象。其较低的切削力和偏心圆弧后角设计可延长刀具使用寿命,锥形芯部设计可在重型切削加工中提高刀具的稳定性。“有意思的是,无论对现有的 HARVI III 进行怎样的改装和测试,其结果总是与目前的产品设计非常接近,在过去 5 年一直都是这样的,”戴维斯这样说道。“最终的修改非常微小,我们计划只对旧型 HARVI III 进行升级。”

新型 HARVI 产品采用 KCSM15 Beyond 材质,这种材质在钛合金材料以及不锈钢材料的加工中具有极为出色的性能,其过心刃口设计为客户提供了极好的灵活性,即可用于粗加工应用,又可用于精加工应用。“总共研发了 303 种标准型系列产品,并收录在产品目录中,”戴维斯说道。这些产品包括球头型和方头型立铣刀产品,有多种刀尖半径型号和多种长度型号。标准型产品包括直径范围为 1/2 英寸至 1-1 / 4 英寸的现货产品,还有 1-1 / 2 英寸的定制产品,交货周期非常短。这表明我们对开发新系列产品非常重视,该系列产品要比以往发布的任何 HARVI 系列都拥有更多的型号

“HARVI III 航空拓展系列已经被这家航空业巨头收录在其内部刀具目录中,”肯纳金属公司的重要客户主管彼得·劳森说道。“这对他们是非常有益的,但对于那些加工钛合金材料,希望能延长刀具寿命的加工厂而言,该系列产品对他们更为有益,他们可以使用这款久经测试的刀具产品,为其创造更大的价值。HARVI III 系列不仅可以加工出更多的零部件,具有更好的可预测性,比竞争产品有更短的加工时间,它还具备更好的切屑控制性能和更长的刀具寿命,对于任何一个加工厂而言,这是一款可以带来双赢的刀具产品。被选中参加这次竞争测试是一种荣誉,能为众多客户提供满足其应用需求的刀具产品也让我们感到非常开心。”

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特殊排屑槽设计、六个非对称刃口、偏心圆弧后角研磨,以及 KCSM15 材质 - 这些特点构成了一款性能极佳的刀具产品。

肯纳金属公司简介

肯纳金属公司是先进材料创新领域的领导者,75 余年以来,肯纳金属公司在全球领域应用先进的行业技术,通过材料科学,刀具产品,以及耐磨损解决方案帮助客户提高生产效率。来自航空航天、筑路与采矿、能源、通用机械加工,以及交通行业领域的客户信赖肯纳金属公司的产品,帮助他们在生产应用中更加精确,更加高效。每天,将近 11,000 名公司员工为分布在 60 余个国家的客户保持竞争力提供帮助。肯纳金属公司在 2017 财政年度创造了 21 亿美元的经济效益。了解更多信息请登录 http://www.kennametal.com/
文章内容仅供参考 (投稿) (2017-12-4)
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