如何加工飞机钛:8比1规则完成墙壁和肋骨

这里是最基本的工具铣钛生产:一个有许多凹槽的立铣刀。

位于圣路易斯的波音研究和技术小组(BR&T)的研究人员解释说，决定如何应用这种工具的最基本指导之一是该小组所称的“8比1规则”。

带有许多凹槽的工具在精加工过程中可以实现较高的金属去除率。钛要求零件的粗加工和加工分步骤进行。铝制飞机部件不是这样的。铣削铝的速度和切屑负荷允许高的金属去除率，即使工具是适当的精加工。但在钛中，最大实际切削速度和切屑负载要低得多。因此，要达到足够的金属去除率必须采取其他策略，如在粗加工过程中采用大深度切削。然而，在加工过程中，由于机加工壁或肋变得足够细，切削力必须降低，因此，大深度的切割不再可能。在精加工中，提高进料速度是提高生产率的关键。这可以使用一个铣刀，它有足够的凹槽，使小碎片负载乘以每分钟英寸的高值。

笛子多少?有多少就用多少。十槽立铣刀可从各种来源。直径1英寸、10槽的刀具以400sfm、每齿0.003英寸的速度下入，进给速度为46ipm。BR&T通常能够以这种速度和进料速度完成钛的加工。该小组有时也应用20槽立铣刀，并试验了45槽立铣刀(下面有更多)。

这些都是整理的工具。他们的障碍是差的切屑间隙造成的紧凑的凹槽。为了进行补偿，切屑载荷通常必须控制在每颗牙齿0.003英寸，1英寸刀具的切削径向深度不得超过0.035到0.050英寸，以便留下足够的空间让切屑脱落。

至于轴向切割的深度，这就是8比1规则的作用所在。

因为它根据肋骨与最终尺寸的接近程度来定义切割的深度，这条规则本质上确定了在铣削钛块时粗加工和精加工之间的区别。

定义的规则

8比1原则可以表述如下:切口的最大轴向深度不应大于切口附近壁或肋的剩余厚度的8倍。

例如，考虑一个必须加工到0.050英寸厚的口袋壁。毛坯孔道在壁上留有足够的多余库存，毛坯后仍然是1/8英寸厚。由于壁被加工到这个厚度，相邻的铣削孔道的深度可以达到这个值的8倍，或1英寸深。(波音公司表示，1英寸也是上述400-sfm工艺的最大轴向深度。)

涂饰沿壁通过，然后使其最终厚度为0.050。这些通道也不能深于加工厚度的8倍。在这种情况下，最大深度为0.40英寸。

避免偏转是这个比率的原因。通过实验，BR&T寻找了一种切割深度准则，该准则可以统一应用于波音部件可能需要的壁和肋高度和厚度范围。右边两个试样的照片说明了这个实验。在1/4英寸处，两根肋的较重部分非常厚，以至于测量到的任何挠度都只能是工具的挠度造成的。因此，该样品为理解工具偏斜的影响提供了一个基线。相比之下，0.030英寸的肋骨是在轴向深度0.250英寸(称为8.3比1)使用8比1规则加工的。这里的偏转可能来自工具和部件，但图表显示了稳定性。对于这个肋骨，总体挠度实际上比工具本身预期的基线挠度要小。

BR&T的研究人员说，钛能处理8:1的切口深度，因为它是一种非常坚硬的材料。如果同样的规则适用于铝，比率将是4:1。

向下完成

用这种方法限制切割的深度意味着深凹壁必须用连续的增量孔道来完成。这与口袋墙通常的加工方式有很大不同。通常，加工是在口袋的全深度上通过一次精加工完成的。这种方法有时被认为不仅更有效率，而且有助于提高口袋的质量，因为它消除了连续传递之间的任何馈线。波音认为这两种观点都是错误的。

单通道，全深度通道通常需要1到3 ipm的缓慢进给速率。相应的金属去除率约为0.1立方英寸/分钟。相比之下，在一系列8比1的降压过程中，46-ipm的金属去除率为2立方英寸/分钟。虽然这代表了20倍的增长，但这仅仅是生产率提高的开始。在全深度通道过程中，无支撑的壁或肋通常会振动，这就需要重复通道(“浮动”通道)来清理移动工件上未切割的工件。由于这个原因，振动往往导致厚度控制不佳，更不用说实际上必须手工混合的颤振痕迹(不像一般无害的饲料线)。8比1的过程不仅更快地削减功能，而且还避免了这些额外的步骤。

但振动仍然是一种危险。为了减少振动，当加工特征出现从库存，连续的通道应从墙或肋的交替的侧面。右边的另一幅图显示了这一点。事实上，正如上图所示，最大化支持的方法是在粗加工和精加工之间交替进行。用这种方式完成肋骨意味着，当工具下降到口袋的下一层时，肋骨不必在每个连续层再次接触。

45长笛

为了使精加工工序更加高效，BR&T公司一直在试验在刀具上塞入多少凹槽是可能的。如图所示的45凹槽工具直径为2英寸。为了使该工具的制造具有成本效益，它具有一个空心的核心，以减少所需的碳化物数量。在400sfm和0.003英寸每齿，该工具允许进给速度大于100ipm。

不过，问题还是存在的。刀具直径越大，跳动误差就会增加到不可接受的切屑载荷变化点。波音公司的研究人员仍在试验如何使这种工具的设计足够实用，以应用于生产。目前，这一工具代表着切割刃——或45刃——钛加工的速度。

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