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蓝色闪电划出——GE航空和三井精机联合推出蓝弧机床
2017-09-11

【据航空航天制造杂志2017年6月2日报道】GE航空和三井精机联合开发了世界首台“蓝弧”加工机床,蓝弧这项专为航空航天难加工组件生产而商业化的工艺,可以使镍基超合金发动机整体叶盘和压缩机叶片的粗加工速度提升三倍,同时节省70%的工装成本。

据报道,目前一系列加工试验正在GE航空位于底特律的制造厂内进行,使用的是三井精机HW63-TD混合五轴加工中心原型。蓝弧工艺使用电腐蚀工艺实现高速粗加工,电能在刀具和工件之间产生火花,按设定好的路径熔化金属,之后用强力冲洗去除熔化的材料。GE估计,使用这项技术可在5年内节省2亿美元。

三井精机(美国)销售和市场副总裁Tom Dolan表示:“该工艺就像使用热切削技术反转焊接过程,针对各行业的传统难加工组件加工,该工艺开启了一个实现巨大时间和成本节省的机遇。蓝弧还减少了使用昂贵、大型和高功率机床进行粗加工的需求,因而减少了三分之一的资本投资,以及昂贵刀具的成本。”他表示,与用于粗加工的常规多轴加工中心相比,刚度属性使蓝弧机床的占地面积可以减少达50%。因为蓝弧是一个低压力操作,可以使用低水平的刚度实施,而不需要像大切深铣削那样的机床刚度。

三井精机混合HW63-TD基于一个五轴卧式加工中心,使用了与蓝弧工艺相兼容的标准主轴和组件。金属去除过程在空气中执行,铜电极置于机床主轴中,通过电极使主轴实现加压贯穿进给。机床轴线长是X轴1000mm、Y和Z轴850mm,使用发那科的F30Im-B控制。

由于从工件去除材料是电热加工,可以使用常规刀具机械接触的方法快五倍。工艺不受材料性能影响,意味着可以使用低成本的铜电极,而不是更贵和不稳定的碳化物或立方氮化硼(CBN)刀具。目前一些新材料极难用传统刀具加工,而切削产生的热量进一步降低了刀具的寿命,增加了停机时间并降低了机床利用率。不过,采用蓝弧的话,由材料加工产生的任何热影响区域将在更常规的半精加工或精加工操作中被消除。

蓝弧最初作为一种放电加工(EDM)工艺在GE开发,2011年与三井精机开发团队合作创造了基于“气切削”的应用,铜电极以低电压(30V)和高电流(4000A)接触工件,放出的电火花产生热量,局部熔化工件材料。与铣削相比,蓝弧粗加工过程的能耗需求不到其四分之一。一个高压多射流冲洗系统从切削区域去除无用的材料,压力高达1000psi。

蓝弧可以应用于低刚度系数的、更紧凑的机床框架,并且价格更低。当前的三井精机五轴HW63-TD原型以及BS50锥柄,加上120把刀具的容量,意味着在蓝弧粗加工之后,该机床还能够继续兼容更详细的半精加工或精加工操作。这些可包括仿形切削、开槽、钻孔和端面加工等,无需拆卸工件和重设机床。(航空工业发展研究中心 刘亚威)

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