高速切削技術在飛機結構件加工中的應用研究

杜巍巍

摘 要：高速切削是近些年發(fā)展非常迅速的一種先進的零件加工技術。高速加工技術從出現(xiàn)之日起就用在了航空工業(yè)結構件的加工中，目前，該技術更是已經(jīng)成為了提升飛機結構件加工質(zhì)量，提升加工效率的一種重要途徑。本文對高速切削技術在飛機結構件加工中的優(yōu)勢以及實際應用進行了分析，希望能夠?qū)υ摷夹g的使用起到一定的促進作用。

關鍵詞：高速切削技術；飛機結構件；數(shù)控編程

高速切削技術在飛機結構件加工中應用之后比傳統(tǒng)切削技術擁有非常明顯的優(yōu)勢，且速度快、效率高、成本低。因此對該技術的應用研究進行探析具有一定的實際意義。

1 高速切削技術在飛機結構件加工中應用的原因以及優(yōu)勢

1.1 高速切削技術在飛機結構件加工中應用的原因分析

（1）在飛機結構件加工過程中，為了盡可能的降低零部件的重量并同時滿足其他的需求，很多零部件在加工過程中都會選擇使用“整體構造法”，即在較大的毛坯上直接進行加工，從而將零部件加工成薄壁結構。而這種加工方式在切削過程中會消耗大量的時間，所以想要提升零部件的加工效率唯一的方式就是使用高速切削技術。

（2）飛機零部件的結構比較復雜，且對精度有著非常高的要求，這些結構件在加工過程中需要盡可能的不出現(xiàn)徑向切削力以及熱變形，因此應用高速切削技術就成為唯一的選擇。

（3）高速切削技術在使用過程中能夠?qū)α悴考w進行加工，進而降低零部件的數(shù)量以及總體重量。

1.2 高速切削技術在飛機結構件加工中應用的優(yōu)勢

（1）能夠極大的提升對金屬的去除率；（2）提升零部件的精度；（3）提升表面粗糙度；（4）降低加工過程中零件變形的可能性，提升薄壁零件的質(zhì)量；

2 高速切削技術在飛機結構件中的應用

2.1 高速切削技術應用方案

（1）定位以及裝夾的選擇

在對毛坯進行加工時，實際生產(chǎn)中最為普遍的加工定位方案為一面兩孔型，即合理使用零部件上的基準平面以及孔進行定位。裝夾方式基本上都使用真空吸附以及輔助螺栓壓板夾緊。另外，需要注意的是，銑切夾具在使用過程中，必須要考慮到高速切削的特征，在其定位過程中也要避開正在進行加工的區(qū)域。

（2）刀具的選擇

如果想要有效的發(fā)揮出高速切削技術的先進性，必須要對刀具進行合理的選擇，這樣才能夠有效的保證零件的質(zhì)量。在刀具的選擇過程中，要遵循下面一些原則：①選擇剛性好，結實的刀具來進行高速切削；②如果條件允許就選用長徑比較小的刀具，以免刀具長度過長；③選用平衡性良好的刀具；④刀具中應該設置寬大的排屑槽；⑤刀具要有牢固的固定。

（3）高速切削冷卻潤滑技術

高速切削作業(yè)時會產(chǎn)生大量的熱量，因此該技術必須配套相應的快速降溫、冷卻以及潤滑的措施。目前我們實際生產(chǎn)中使用最廣的冷卻方式為微量油霧，采用這種方式進行冷卻不但能夠降低刀具和零部件間的摩擦力，同時還能夠帶走更多的熱量。

2.2 高速切削的數(shù)控編程技術

（1）高速切削數(shù)控編程的特點

高速切削的數(shù)控編程具有一定的特殊性，在切削方式、刀具軌跡等方而都和普通數(shù)控加工有很大的區(qū)別，高速銑削數(shù)控編程的特殊要點包括：①避免切削過程中刀具速度的快速變化，在走刀方向變化比較大的位置設置過度段。在切削量比較大的位置，如轉(zhuǎn)角前后，要降低走刀速度，確保加工過程的穩(wěn)定性。②盡可能減少銑削負荷的變化，使加工余量盡量控制均勻。③原則上均采用順銑方式。④切入和切出盡量采用切向進刀。刀具進入材料盡可能采用連續(xù)的螺旋和圓弧軌跡進行銑削，以保證恒定的切削條件。⑤粗加工不是簡單的去除材料，要注意保證本工序和后續(xù)工序加工余量均勻。⑥必須考慮高速加工刀具幾何結構的特殊性，即有效切削部分往往小于加工深度，而切削刃的直徑要大于刀柄直徑，在編程時不要讓刀柄和零件發(fā)生碰撞。⑦要對數(shù)控系統(tǒng)中本身具備的方針功能進行充分的、合理的利用，在零部件開始加工之前運用仿真功能進行驗證，以便于確保刀位參數(shù)的精準度與加工過程的安全性。

（2）數(shù)控編程時刀具尺寸的選擇

在編程過程中，選擇粗加工刀具時，應盡可能選用大直徑刀具，充分發(fā)揮機床的有效功率，提高切削效率。其次根據(jù)零件形腔的轉(zhuǎn)角半徑，選擇精加工刀具的尺寸。精加工刀具的半徑要小于零件形腔最小轉(zhuǎn)角半徑，這樣有利于在轉(zhuǎn)角處形成圓滑的過渡曲線，避免切削力在轉(zhuǎn)角處突然增大，使刀具折斷。同時也要注意，粗、精加工刀具直徑相差太大，將會在零件轉(zhuǎn)角處的腹板上產(chǎn)生三角形殘留。

（3）高速銑削用量

高速銑削加工用量的決定主要由實際的加工效率、刀具磨損程度、成本以及零部件表明質(zhì)量等因素所決定。在使用不同的刀具對飛機結構件進行加工時，加工用量也會根據(jù)其需求的不同出現(xiàn)很大的不同。一般情況下，隨著切削速度的不斷提升，在加工效率提升的同時也會加劇刀具的磨損程度。對于刀具本身的使用壽命來講，每齒進給量與軸向切深都具有一個實際意義上的最佳選擇范圍，但是這一范圍非常小。

3 結語

高速切削技術在飛機結構件加工中的應用是非常廣泛的，實踐已經(jīng)證明，和傳統(tǒng)的切削加工方式相比，使用高速切削技術進行零件加工能夠顯著提升加工效率，縮短加工時間，并且還能夠減少鉗工作業(yè)時間。本文分析了高速切削技術在飛機結構件加工中的應用優(yōu)勢，同時還對該技術實際使用過程中的應用方案以及數(shù)控編程技術展開了探討，旨在促進該技術在現(xiàn)代飛機零部件加工中的運用。

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（作者單位：沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司）