航太結構加工–高速切削應用(要點說明僅供參考)
刀具/刀把- 航太建議使用HSM刀把, HSK刀具
主要優點:
靜動態剛性較高
刀具重複精度較高
換刀行程與時間較短
適合重切削與高速切削應用
減少對主軸軸承的負載
手動與自動換刀均適
補充說明:
@HSK高轉速會反鎖(扣)會越緊鎖,SO適高速加工
@如要高轉高精度,刀把可選用HSK E 系列
@溫機時要連同刀把一起(因溫機變熱,刀把是冷,兩者會產生誤差問題)
@機台與刀具要做動平衡校正，確認OK再加工。
@一般航太用雙面拘束刀把即可
刀具基材選用– 鈦/鎳 .選用 S(種) S01~S30
刀具基材不同，渡層一樣，價位差異多、切削效果不同 ，”so 基材很重要”。
刀具鍍層選用- TiAIN(鍍氮化鈦鋁合金) 可切削材質、硬度 55 HRC或以上
CBN(立方氮化硼)刀具材料(高溫硬度2000°C),也可用於鎳基合金鑽石燒結一般用於複合材料
引擎壓力與溫度特色
加工件需確認哪一段與材質
引擎前段都是鈦(Ti)
引擎後段都是鎳(Ni)
cutting speed Vc[m/min] 5~10
航太材料 – 鈦基 / 鎳基 HRC40~50 , 複合材料 , 鋁材鎳基合金比鈦難加工,主要是韌性不好切
Ni 在(800)度軟化
Ti 在(600~650)度軟化
（在上述這溫度較易切削）
控制器- 航太用
FANUC- 18M / 18i /30i /31i – (高速HPCC)
Mitsubishi-M65S / M70
SIEMENS-810D / 840D (航太加工用最多)
Heidenhain-TNC426 / iTNC530/640(640 預讀5000單節, 530 1024單節)
高速高精度加工要件
-CNC位置、速度控制
(預讀能力格外重要，因預讀單節越多CNC的緩衝時間越長，可以將多單節的進給連貫提升加工速度。)
-伺服的應答性、外部干擾的抑制能力
(伺服的反應對於加工面變化較大或背隙有相當大的影響。反應速度快才能真實描繪加工程式的形狀與高速處理的功能來提升反應性並有效抑制外部干擾。)
高速加工必要功能: 前饋控制/Jerk加減速/預讀單節
前饋控制開啟-誤差可縮短至零、較不會失真，幾何精度會較好。
Jerk加減速功能-震動會較小，尤其在轉角速度。
預讀單節能力強-加減速的表現會越優。
夾持-會影響工件的加工變形(Which support, How many are~)
航太加工不良率多半是夾持出問題。
金屬切削切削劑-鈦及鈦合金具有非常低的熱傳導性，在切削壓力下切削刀具有熔接的趨向。解決方法可採用較低切削速度及採用高含量極壓添加劑的切削油。
選用切削劑
(1)粗加工時，應選冷卻效果好的切削液。
(2)精加工時，應選潤滑效果好的切削液。
(3)加工孔時，應選濃度大的乳化液或極壓切削液。
(4)深孔加工時，應選用含有極壓添加劑濃度較低的切削液。
(5)用硬質合金、陶瓷和PCD、PCBN刀具切削時，一般不用切削液。
MQL (Minimal Quantity of Lubricant)微潤滑切削
MQL (Minimal Quantity of Lubricant)微潤滑切削
MQL法切削液的用量一般僅0.0005~0.0033 1/min (普通的傳統澆注方式，切削液用量高達20~100 1/min，為MQL用量的六萬倍左右)
優點: 高速霧化細小油液粒子容易進入切削區做冷卻，潤滑效果較好、較乾淨無汙染易回收處理。
補充說明: 使用MQL須注意油與水的比例
加工工法
加工路徑之選擇:
高速F進給，如何維持刀具均勻之切削量(即AP and AE力求一致)以保護刀具
避免刀具中心切削靜點受力，避免(1)鑽銑 (2)上銑(逆銑) (3)推式切削
避免滿刀切削(可採動態擺線加工)
加工範圍內有孔先填補，避免刀具容易磨損崩裂。
加工到外圍凸狀三角料時，避免產生此種路徑刀具容易磨損崩裂。
轉角圓弧化路徑佳
圓弧進、退刀路徑佳
航太加工採圓鼻刀具/或成型刀具，提高吃入量,做高進給高剛性高效率加工。
使用此類刀具、工件R角加工到位
可減少加工工序與刀具支數
航太加工方式:
直壁－避免使用沿加工面往複式XY 或 YZ切削，刀具受力不均勻易受損，切削速度慢，加工時間長，工件表面粗度差。建議採等高等量高速加工，刀具受力均勻，刀具壽命長，完工品質與表面粗度佳切削速度快加工時間短。
切屑的硬度比原工件材高很多(因差排物理性)切屑避免落在工件上被二次切削刀具會產生磨耗
切屑顏色-銀白色約200度、黃色約400度、深藍色約600度，通常高速切削前端刀面溫度約600~900度、有的高達1000度(溫度被切屑帶走反而是好事)
如切屑厚度的理論值與實際值有差距，表示切削條件或刀具不OK。切屑的顏色、厚度、捲曲狀況，可判斷切削的理想狀況是否OK
粗切下刀通常採螺旋加工方式較佳
點的高精度分佈優化重要
銑削切削條件計算， 採建議標準運算再做調整
Vc=n*d/318 , fz=vf/z*n
鋁合金 Side milling-ae≦0.2D(D>3), ae≦0.5D(D≧3),ap≦1D(Max12mm)
合金鋼 Side milling－ap≦1.5 D , ae≦0.2D
模具剛 ap≦1.5 D (under HRC55) , ap≦1D (over HRC55)
難切削材，因不易導熱，所以易刀具產生擴散與氧化磨耗。通常處理方式提高F值、提升加工的溫度，主要讓材料軟化較易切削。
鈦合金切削參數
公式：
Vc為切線速度(m/分)
進給速度為0.5 ~ 0.15 (mm/每刃)
S = Vc x 320 / D
F = 刃數 x 材料係數 x S
範例： 鈦合金
S = 40 x 320 / 直徑6 = 2133
F = 2刃 x 0.05 x 2133 = 213
碳化鎢捨棄式刀片Vc值
不銹鋼 ——– 165
耐熱合金 —— 45
鈦合金 ——– 40 ~ 60
碳化鎢刀Vc值
不銹鋼 ——— 40
耐熱合金 ——- 45
鈦合金 ——— 40
鋼 ———— 200
HSS刀Vc值
不銹鋼 ———- 12~13
鈦合金 ———- 7(12~13)
鋼 —————- 25~30
陶瓷Vc值
耐熱合金 (銑)850 (車)150-200
鈦合金材質
9號
6號
64號…
範例：刀具直徑6 切削條件
S (轉速) F (切削速度) p (刀間距) t (預留量)
粗加工 S = 4000 F = 600 0.3 0.5
中胚 S = 6000 F = 500 0.4 0.15
精修 S = 6000 F = 500 0.2 0
備註：注意刀桿夾頭的設定、鍍層削掉需換刀、 切削液 + 硫
鎳基合金:
材質有分630/780
要領: 刀具要利(碳化鎢(400奈米_200太硬),因遇熱則越應 (800度時會軟化)
粗加工_國內外都ok 不用用太好 容易磨耗 (切削速率約60m/min)
精加工_進口刀較適合(加工壽命時間需掌控與換刀,避免加工問題(材料貴)
切削液_濃度要高,流動性要好/水流強方向要ok
