航空航天领域典型零部件的高效加工

航空航天领域典型零部件的高效加工

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目前，航空航天行业发展迅速，对材料性能要求越来越高，进而使得诸如钛合金、高温合金及复合材料等难加工材料应用越来越广泛，如：钛合金主要应用在整体叶盘、发动机框架、风扇机匣、叶轮及起落架等零部件;高温合金主要应用在轴、盘轴、涡轮盘、燃烧套管、ISO S孔等方面;复合材料主要应用在中央翼盒、垂直尾翼及机翼等方面。

这些都属于典型难加工结构件，具有以下典型特征：①内部结构复杂，如深内凹腔，其刀具异形，悬伸长，加工时易引起振动，排屑困难，在编制加工程序时需要充分考虑刀具与工件之间的安全间隙，还有鸽尾形叶根槽及其他可达性很差的凹槽等。②薄壁结构，在选择刀具时需要充分考虑切削力对工件变形程度的影响。③尺寸精度要求高。

航空航天零部件结构的复杂性、加工要求的严格性以及材料的难加工性，对刀具企业提出了更高的产品及服务要求。国内外的一些刀具企业经过多年的发展，为该行业提供了许多高效的加工方案。

1. 盘轴的加工

盘轴的加工有两项极具挑战性的特性：深内腔和燕尾槽。山特维克可乐满提供的以下方案可安全可靠地完成这极具挑战性的特征加工。采用带山特维克可乐满Capto®接口的防振刀板。加工至150 mm深的内腔时，采用细长的刀具，但是刀具容易产生振动，而且需要从凹槽中去除加工时产生的切屑。

2. 涡轮盘加工

这种零件的材料(如Inconel718、Waspalloy和Udimet 720等)通常都比较难加工，难加工特征通常为型腔的轮廓加工，而且还要避免各种各样的干涉问题。

3. ISO S孔加工

关键航空发动机零件加工时，表面完整性至关重要。ISO S孔加工是最终工序之一，这使得可靠性和安全性对交付高质量的零件而言非常重要。山特维克可乐满提供的以下孔加工解决方案，能很好地满足ISO S孔加工方面的要求。

4. 起落架加工

以飞机起落架为例来说明加工刀具的改进对加工效率提高和加工成本降低的有效性。起落架零件材料为钛合金，加工难度非常大，传统刀具加工一件零件大概需要1个月左右，而且由于零件难加工，导致刀

具磨损非常快，刀具一个切削刃寿命不到1 h，导致加工此类零件的刀具消耗非常大，刀具成本居高不下。在这种状况下，急于寻求一种既能大幅度提高加工效率，又能降低加工成本或者不提高加工成本的刀具。

5. 垂直尾翼的加工

垂直尾翼结构如图13所示，加工此类型结构零件的主要挑战是孔加工、修边等。

(1)CFRP的孔加工如图14所示。工况以及应用需求：①高纤维含量的碳纤维增强复合材料-单向带材料。②纤维碎裂现象最少。③高表面质量和尺寸精度。

④数控加工中心。

(2)工况以及应用需求：①碳纤维蒙皮。②纤维碎裂现象最少。③高表面质量：Ra= um。

未来刀具的设计和使用应考虑刀具材料与工件材料的性能匹配，刀具材料要适应加工对象的需要，特别要适应难加工材料的加工需要，针对不同的工件材料和加工条件确定合理的刀具材料和结构形式。高速、高效及高精度切削加工要求刀具具有多种优异性能，高韧性高强度基体+高硬度高耐磨性刃部是未来刀具的主要发展方向。

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