Освоение труднообрабатываемых материалов в аэрокосмической отрасли 

Технология переработки и проблемы

Явной тенденцией в производстве деталей для аэрокосмической промышленности является увеличение использования труднообрабатываемых материалов. Это отражается на внедрении новых сплавов, обладающих большей прочностью и жаростойкостью, широком использовании композитов, использовании металлокомпозитных гибридных конструкционных материалов.

Чтобы решить проблемы, связанные с этими труднообрабатываемыми материалами, металлообрабатывающая промышленность внедрила новые стратегии резки, основанные на мощных возможностях современных станков с ЧПУ и CAM. системы. Режущий инструмент — это наиболее «консервативный» элемент всего процесса обработки, его развитие происходит довольно медленно, что зачастую препятствует полной реализации потенциала современных станков.  Чтобы преодолеть существующие трудности обработки, необходимо уменьшить параметры резки, что приведет к низкой эффективности производства и увеличению затрат на обработку. Очевидно, что любое небольшое достижение в области режущих инструментов может привести к значительным улучшениям в обработке этих труднообрабатываемых материалов. Поэтому металлообрабатывающая промышленность полна ожиданий от новейших разработок в области режущего инструмента, надеясь, что эти инструменты помогут вывести обработку металла на более высокий уровень.

Так каковы же основные требования к инструментам для эффективной обработки труднообрабатываемых аэрокосмических материалов? Проще говоря, они должны быть прочными, долговечными и точными, чтобы обеспечить эффективную обработку, обеспечивая при этом длительный, предсказуемый и стабильный срок службы инструмента и необходимый уровень точности. Удовлетворение этих разумных требований требует огромных усилий и сопряжено со многими проблемами. Каждая новая разработка включает в себя обширные исследования и разработки, а также обширные испытания.

Таким образом, исследования и разработки инструментов фокусируются на следующих аспектах:

✦ Класс режущего материала

✦ Дизайн инструмента

✦ Цифровые компоненты инструментов

Что касается режущих материалов, основное внимание уделяется повышению твердости, износостойкости и жаропрочности. Это достигается за счет внедрения новых покрытий, особенно на основе нанотехнологий, а также расширения использования сверхтвердых режущих материалов, таких как кубический нитрид бора (CBN) и керамики.

Что касается конструкции инструмента, улучшения направлены на оптимизацию макро- и микрогеометрических форм кромок, таких как конструкция режущего клина и обработка режущей кромки, чтобы улучшить производительность резания. Компьютерное моделирование в сочетании с мощью вычислительной механики и аддитивного производства (АП) открывает совершенно новые возможности для формирования режущих кромок, канавок для стружки и внутренних каналов охлаждения. Это способствует лучшей эвакуации стружки и подаче СОЖ, тем самым улучшая производительность инструмента. Ключевым направлением является повышение виброустойчивости инструмента за счет усовершенствованной геометрии резания, повышение жесткости конструкции инструмента и использование виброгасящих держателей инструмента.

Цифровой компонент инструмента включает в себя цифровые двойники и различные программные продукты, которые могут реализовать виртуальную сборку, моделирование обработки, выбор параметров резания, оценку срока службы инструмента и необходимые расчеты, такие как определение мощности обработки и силы резания.