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攻堅多種鈦合（hé）金零（líng）件加工難題需要利（lì）器（qì）協助

2018-9-10 來源：航空工業西飛作者：尹佳、白鈺,

創建於1958年的中航工業（yè）西（xī）安飛機工業（集團）有限責任公司（以下簡稱“西飛”）是我國大中（zhōng）型軍民用（yòng）飛機研製生（shēng）產的重要基地，先後研製、生產了20餘種型號（hào）的飛機，在航空（kōng）零部件產品中（zhōng）更是美（měi）國波音、法航等世界巨頭的領先供應商。2017年，西飛營業（yè）收入首次突破200億元，在經（jīng）濟規模（mó）、綜合實力邁上新台階的同時（shí），也已成為中國乃至世界航空產（chǎn）業不容忽視的中堅力量。

短短幾十年就能取得（dé）如此耀眼的成績（jì），這與西飛不懼挑戰、勇於變革的精神是（shì）分不開的。在新的工業革命浪潮和航空裝備升級換代的雙重考驗下，西飛的領導（dǎo）班子果斷認識到，必須在新一輪科技和（hé）產業革命（mìng）中把握機遇、迎接（jiē）挑戰、率先發展，大力推進以“智能製造”為核心的製造方式（shì）的（de）轉變。

“要想實現智能製造，提升生產力，‘協同（tóng）’二字至關重要。飛機製造的生產部門眾多，從設（shè）計商、製造（zào）商、供應商，到專業化生產單位和航空公司，環環相扣，缺一不可。隻有優化各種製（zhì）造資源、選擇優質可（kě）靠（kào）的供應商，才能完成生產（chǎn）任務滿（mǎn）足客戶市場需求，從而助力企業長遠發（fā）展。”西飛（fēi）精益加工中心某負責人（rén）說道，“近（jìn）年來（lái），西（xī）飛精益（yì）中心就（jiù）通過（guò）多種優化手段，不斷提（tí）升我們鈦合金（jīn）航空零部件（jiàn）的加工效率（lǜ）和（hé）工件（jiàn）的綜合性能。而在這其中，結合自身實際需求篩選優秀的（de）刀具供應商就是最重要的措（cuò）施之一。擁有完整產品係列（liè）的山高對於多種（zhǒng）航空零（líng）件都能提供高效（xiào）的刀（dāo）具產品和解決方案，這非常符合我們（men）當前的需求。”

航空零件（jiàn）普遍具有材料和結構（gòu）雙重（chóng）難加（jiā）工的特性（xìng），加工刀具成本（běn）高、加（jiā）工質量和加工（gōng）效（xiào）率難（nán）以保證是生產中極易遇到的挑戰（zhàn），鈦合金結構件（jiàn）更是如（rú）此。現代飛機設計技（jì）術的發展，為具有優越綜合性能的鈦（tài）合金應用提供了廣闊的發展空間。但同時，麵對鈦合金結（jié）構設計（jì）複雜化的趨勢，整體（tǐ）結構（gòu）、深腔結構、薄壁結構等大量被采用，為刀具（jù）選型及切削方式的確定提出（chū）嚴峻挑戰。西飛一直站在先進製造的前沿（yán），精益中心對（duì）鈦合金零件的（de）加工不斷創新。“在我們（men）的技術團隊針對航空鈦合金結構件不同材料性能、幾何特征（zhēng），製定出（chū）刀具選型（xíng）方法及切削策略後，山高總能在第一時間提供相應的產品和解決方案，並成功實現工件加工精度和加工效率要求，還有效降低了刀具損耗。”該負責人補充道。

複（fù）雜型腔優選高效粗加工刀具

不規則的複雜型腔是航空零件的典型結構（gòu），針對西飛鈦合金（jīn）複（fù）雜型腔的粗加工，精益中心技術（shù）優化團（tuán）隊認為大進給刀（dāo）具是最佳的刀（dāo）具類型。

由上式可知，在切削深度（dù）加大時，可采用增加圓弧刃的半徑，降低主偏角來保（bǎo）持較薄（báo）的切削厚（hòu）度，提高刀具壽命，縮短加工時間。

大進給刀（dāo）具可實現較高的（de）進給速度。如圖1所示（shì），相比於（yú）傳統端銑，大進給（gěi）刀具采用大圓弧刃半徑，較小的主偏角設（shè）計，降低了軸向切深，減小了切削厚度。這種減薄切屑厚度的大進給銑削方式可有效減小主切削刃負載，同時厚度極（jí）小的切屑也可帶走大量的切削熱（rè），提高刀具耐用度，縮短加工時間。而這一優勢對於複雜型腔的粗（cū）加工也非常適用。

圖 1大進給刀具與傳統立銑刀對比（bǐ）

在西飛精益中心複雜型腔粗加工過程中，山高為其提供了一款可（kě）轉位大進給（gěi）銑刀，不僅幫助西飛在加工（gōng）中實（shí）現了較高的切削速度和進給速度，由於大進（jìn）給銑削方式帶來（lái）的較小的銑削深度，還可（kě）實現較均勻銑削餘量，有利於後續加工的穩定銑削。

插銑刀可作為深槽（cáo）加工（gōng）的首選

“對於航空鈦合金（jīn）結構件的深槽（cáo）加工，由於其材料本身的難加工特性加上深槽腔和轉角的幾何特征等（děng），使其加工的精度和穩定（dìng）性非常（cháng）難保證，一度十分困擾我們。山高在了解（jiě）我（wǒ）們的需求（qiú）和難點後，給出了插銑刀具的方（fāng）案，達到了很好的（de）效果，遠遠超（chāo）過我們的預期（qī）。”精益中心負責人介紹說。

圖 2 插銑刀典（diǎn）型結構

插銑是一（yī）種針對較（jiào）深腔槽或轉角的高效加工方法。對（duì）於複雜結構件深腔加工、轉角加工等難（nán）題，插銑加（jiā）工技術具有（yǒu）獨特的優勢（shì）。“在實際加工中，插銑與傳統銑削非常不同，插銑使用刀具末端進行切削，而不是側部，主（zhǔ）要產生軸向力。插銑（xǐ）刀可用於（yú）刀具懸伸量大（dà）的應用場（chǎng）合，在深槽加工或難加工材料方麵，結合（hé）韌性好的刀片材質和鋒利的槽型，可助力客戶取得良好的生產效率、加工（gōng）效果以及經濟優勢。”來自山高技術團隊的賈建平補充道。

圖 3 插銑刀具（jù）加工示例

圓刀片銑刀以其靈活性提高加工效率

為更好（hǎo）地助推西飛鈦合金加工（gōng），針對航空結構件（jiàn）中存在的多類（lèi）型麵特征，山（shān）高采用了可適應各種類型麵加工的圓（yuán）刀片銑刀，提高加工效率。

圖4 典型圓刀片銑（xǐ）刀

“山高的圓刀（dāo）片因其特有的幾何角度，擁有（yǒu）很高的強度,非常適用於（yú）鈦合金這種難加工材料的加工，並（bìng）且能獲得很高的金屬切除率和刀（dāo）具壽命。”西飛精益中心負責人介紹說。

“圓刀片銑刀還可（kě）用於很（hěn）多類型的切削方式，如圓周（zhōu）插補和螺旋插補斜坡銑、方肩銑削、銑槽、插（chā）銑和斜坡銑，是三維銑削中靈活（huó）性最好的刀具。”賈建平補充（chōng）道。

不同（tóng）需求不同應對

不（bú）同的零件（jiàn）結構（gòu），其（qí）在加工中的需求和著重點也不（bú）一樣。對（duì）於較為簡單的輪廓或型腔結構，加工（gōng）中的經濟性不容忽略；而對於開槽加工，嚴格標準下的安全性則至關重要。“山高的技術團隊（duì）在給出每一個解決方案前都（dōu）會與我們進行深入的溝通，了解我們的加工需求，真正做到不同需求不同應對。”精益中心（xīn）負責人介（jiè）紹說。

在輪廓或簡單型腔結（jié）構加工中，西飛精（jīng）益中心選用了山高的玉米式銑刀。玉米銑刀不（bú）僅可實現（xiàn）大切（qiē）深、大切寬強力（lì）銑削方（fāng）式，還能極大增加切（qiē）削（xuē）力和切削效率。最重要的是，玉米銑刀在實際加工中，可使用各種幾何形狀刀片且（qiě）每個刀片都可多次轉位的（de）優勢，幫助精益中心最大程度地降低了大型鈦合金零件粗（cū）加工的切削成本。

圖 5 玉米銑刀

航空部件的成本非常高，生產過程中的安全性（xìng）至（zhì）關重要。為匹配自（zì）己強大的產品實力，西飛精益中心對鈦合金的開槽加工有著極為嚴格的要求（qiú），而這恰恰是已積累豐富經驗的山高可（kě）以提供的。針（zhēn）對西飛航空鈦合金結構件存在諸多狹窄槽腔的（de）幾何特征（zhēng），山（shān）高開發的JCO710波紋（wén）銑刀，可（kě）提（tí）供較長的刀具壽命和非常高的加工安全（quán）性，非常適合（hé）大軸向切深的不鏽鋼和鈦合金的（de）高效粗加工，應用於航空（kōng）航天工業中大型部件的加（jiā）工後，達到良好（hǎo）的（de）效果。

圖 6波紋（wén）銑刀

新一（yī）代航（háng）空裝備的研發和大量新材料、新結構、新技術的應用，對航空製造提出了更高（gāo）的要求。麵對機遇和挑戰，西飛將在山（shān）高這樣優秀供（gòng）應商的陪伴下，持續創新、不斷變革，為建設新時代航空強國貢獻力量。

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