航空航天结构材料的高效稳定加工

《航空航天结构材料的高效稳定加工》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、１３４工具技术航空航天结构材料的高效稳定加工蒋诚，高永明黛杰工业株式会社上海代表处在机翼，结构架的连接处的孔加工，其质量直接影响!引言整块构件的可靠性，并且由于加工量较大，对刀具的随着航空航天器的大起飞重量和长续航距离的耐磨性也提出了相当苛刻的要求。要求不断提高，其构件结构材料的高强度低比重化铝合金因具有优异的高比强性能，在航天航空要求越发加强，超耐磨、耐高温材料在其构件中的使产业中运用最为广泛。但为了确保材料本身的可靠用已相当普及，同时ＣＦＲＰ、ＫＦＲＰ（纤维强化塑料）、性。大部分铝合金零件是由整块铝合金锻材或锭材ＭＭＣ（

2、金属基复合材料）等高机能新型材料的运用铣削、钻削而成。普通铣削、钻削耗时长，且需要准也日益广泛。而以上这些最新材料的切削加工也是备大量的刀具来满足尺寸和形状的需要，因此铝合最困扰制造现场的一大难题。金加工用刀具的集约化和高效化是现代铝合金加工本文针对航空航天行业最主要的耐热合金、钛必然要面对的一个课题。合金、最新高比强，超难加工轻质材料ＣＦＲＰ以及轻#耐热合金高效稳定加工质材料铝镁合金的最新加工刀具及其技术进行阐述。耐热合金一般分为铁基、镍基和钴基三大类，其中在航空航天产业运用最广泛的为镍基合金，本文"航空航天器主要构件材料

3、及加工问题就以最具代表性的镍基合金ＩＮＣＯＮＥＬ７１８作为对象最新航空航天器主要构造材料为耐热合金、钛进行论述。合金、复合材料及铝合金。耐热合金加工中的主要问题：耐热合金材料是航空航天器动力构件的重要组（１）由于材料的热传导率低，导热性很差，在高成部分。随着发动机推力不断提高，其内部燃烧温温状态下仍保持极高的拉伸和剪断强度，以致刀具度也随之上升，材料的耐温能力也越来越高。而这刃口很难切入材料，无法进行正常的切削。些材料在切削加工中，由于材料的高温强度和切削（２）在切削温度超过６００℃时，其表面容易形成温度均极高，不断导致刀具

4、使用寿命短，而且加工效加工硬化层从而导致刃口边界磨损加快，短时间内率非常低。高效稳定地切削耐热合金是一个亟待解造成刃口崩缺。决的难题。针对以上加工特点，其切削刀具必须具有如下钛合金具有高强度、高断裂韧性以及良好的抗要素和性能：腐蚀性，其用于机身结构件的比例日益增大。由于（１）必须具有足够的刚性和强度，同时刃口必钛合金的热传导率很低，在加工中所产生的热量不须保持最大的锋利度以保证稳定有效的切入。能有效扩散，短时间内造成切削温度急剧上升，加快（２）必须具有最大限度降低切削阻力的几何形刀具磨损。同时由于钛合金的强度高而弹性模量较状

5、，以杜绝颤振的发生。低，在切削时产生的切削力较大，因此在切削力作用（３）刃口必须保持足够的红硬性和化学稳定下构件容易产生变形，构件的加工精度难以保证。性，以提高刀具的使用寿命。复合材料是由两种或者多种材料复合而成的多图１为在各方面满足了上述要求的最新概念铣相材料，其具有密度低、强度高、抗疲劳性和减震性刀ＱＭ系列产品（黛杰）。非常优异等性能，一般多用于受力部件如机翼、以及ＱＭ系列产品采用了达刃径７５％－８０％的超大飞行器结构框架件上。复合材料由于材料易分层、芯厚设计，同时采用具有极优耐热性能的强韧特殊表面剥离、起毛刺以及树脂纤

6、维崩缺的问题，尤其是钢加上表面硬度高达６５ＨＲＣ以上ＧＮ处理刀体材质，极大地提高了刀体的抗热变形能力，高刚性且同收稿日期：２０１２年９月时具有极强的振动减衰性能，可使其刀片使用寿命２０１２年第４６卷Ｎｏ．９１３５至少提高３０％以上。２５ｍｉｎ之后，切削刃口保持完好无崩缺，后刀面磨损该系列刀具刀体采用了轴向＋８°大前角设计，量也比传统产品小（见表１）。因此，在加工耐热合在制作可能的前提下采用尽可能多刃且不等分构金中，ＱＭ迷尔不但可以稳定顺畅地进行切削，而且造，切削阻力低且极大程度地抑制了颤振的发生。其刀具耐用度亦较传统刀具提高

7、１０倍以上。ＱＭ系列另一个最重要的特点如图１ｃ所示，其表１ＱＭ迷尔的刃口状态高效切削部的主偏角仅为１２°，此形状使其切削厚加工时间：１０ｍｉｎ加工时间：２５ｍｉｎ度只有９０°形状的２０％，４５°形状的３０％。因此，不仅极大地降低了切削阻力，而且也保证了在大进给ＱＭ迷尔ＭＰＭ型刀片ＥＯＭＴ０６０２１０ＺＥＲ（ＪＣ５１１８）高效加工中切削阻力不会发生太大变化，保证切削过程的平稳顺畅。同时此形状亦使切削力的分力主图３为以黛杰ＱＭｍａｘ可换式模头加工耐热合要作用于刀具轴向，径向分力很小，不但保证了加工金鼓风机整体叶轮，表２为用ＱＭｍ

8、ａｘ加工耐热合精度也大幅度降低了刀具发生颤振的风险。金鼓风机整体叶轮时与现用刀具的性能比较。现用所有刀具试用的结果最长只能加工０５ｍｉｎ，而ＱＭｍａｘ充分发挥了小切深大进给的特长，加之刀片采用２段正前角断屑槽强力刃尖设计，保证了刃口锋利度的同时也能够及时排屑，不仅使加工效率提高了２０％，