1 引言
隨著現代飛機、航天器性能要求的不斷（duàn）提高，許多骨架零件尤（yóu）其是主承（chéng）力結構件(如飛機的大梁（liáng）、隔框、壁板；火箭的整（zhěng）流罩、艙體和戰略武器戰鬥部殼體等) 普遍采用由大型整塊毛坯直接“掏空”而加（jiā）工成複雜槽腔、筋（jīn）條（tiáo）、凸台和減輕孔（kǒng）等（děng）整體結構件。整（zhěng）體結（jié）構件體積大、壁薄、剛度差、易變形、切削加工餘量大，加（jiā）工周期長，加工質量和精度很難控製，對此類航空整體結構件實現高精度、高效率（lǜ）和高可靠性（xìng）的切削加（jiā）工（gōng）一直是航空製造業（yè）麵臨（lín）的一個重要課題。
隨著高速切削加工機床（chuáng）和刀具的快速發展，高速切削加工以其加工效率高（gāo）、切削力小、工件的熱變形和熱膨脹小、加工（gōng）表麵質量好、經濟效益高及適宜加工複雜和細長薄壁件等獨特優（yōu）勢首先在航空航天整體結構件（jiàn）的加工中得到了廣泛的應用。本文分析和討論了高速切削加工整體結構（gòu）件中，影響加工質量和（hé）加工效率（lǜ）的因素包括刀具選（xuǎn）擇、切削加工參數、走刀策略、裝（zhuāng）夾方式（shì）等的問題。
2 切削刀具的選擇
飛機機體的60%～70%為（wéi）加（jiā）入Si、Cu、Mn等合金元素的7075、7050、2024、6061類熱處理預拉伸變形鋁合金材料，物理和機械性能如表1所示（shì）。其硬度與熔（róng）點低（dī），具有極好的易切性，但切削時容易粘刀（dāo）、產生積屑瘤（liú），降（jiàng）低了加工表麵質量。同（tóng）時隨（suí）著鋁合金矽含（hán）量的增加，加工難度也增大。鈦合金具有比（bǐ）強度和熱強（qiáng）度高、耐腐（fǔ）蝕性能（néng）好（hǎo）和低溫性能好等（děng）優點，被廣泛應用在飛（fēi）機上的許多構件上，如發動機（jī）構件、骨架、緊固件、起落（luò）架、壁板等（děng）。鈦合（hé）金（jīn）屬於難加（jiā）工材料（liào），其導熱性差、化學活性大（dà）、彈（dàn）性模量小，在高速加工中有切削溫度很（hěn）高、單位麵積（jī）上（shàng）切削力大、加（jiā）工冷硬現象嚴重、刀具易磨損等缺點（diǎn）。
基於航空鋁、鈦（tài）合金等材料的性能特（tè）點，選擇與（yǔ）之合理匹配的刀具材料和幾何參數是決定切削性能優劣的關鍵（jiàn）。
刀具材（cái）料的選擇（zé）
高速（sù）切削加工的刀具材料除了滿（mǎn）足高硬度、耐磨性、強度、韌性、抗氧化性及抗粘結性、工（gōng）藝性和經（jīng）濟性的要求（qiú）外，還應具備高的耐熱性、抗熱（rè）衝擊性，良好的高溫力（lì）學性能（néng）和高可靠性。不同的刀具材料，適用加工的工件材料不同。
PCD刀具耐磨（mó）性、導熱性（xìng）、刀刃鋒利性好，硬度高，是高速加工鋁合（hé）金最廣（guǎng）泛采用的刀具材料。鋁合金中含矽量不（bú）同，PCD刀片的粒度也不同。加工矽含量<12%的鋁合金，選擇PCD刀片的粒徑為8～9μm；而（ér）加工矽（guī）含量>12%的高矽鋁（lǚ）合金，PCD粒徑為10～25μm時加工效果最好。塗層硬質合金和超細晶粒硬質合金刀具（jù）加（jiā）工鋁合金也可達到很好的效果。對於整體結構件中常見鋁合金複雜型麵的高速切削加（jiā）工，多采用整體超細晶粒硬質合金（jīn）加工。一般不用氧（yǎng）化鋁基陶瓷刀具加工鋁合（hé）金，因為（wéi）鋁與氧化鋁基陶瓷的（de）化學（xué）親和力易產（chǎn）生粘結現象。
選擇加工鈦合金刀具的材料時，應從降低切削溫（wēn）度（dù）和減少粘結磨損（sǔn）兩方麵考慮，選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金（jīn）化學親和力（lì）差的材料。普通塗層刀具加工鈦（tài）合金磨損較為嚴重，天然金剛石刀（dāo）具的加工效果很好，但受成本製約，無法得到廣泛（fàn）應用（yòng）。與普通（tōng）硬質合金（jīn）刀具相比，TiN塗層硬（yìng）質合金刀具、PCD刀具高速切削加工鈦（tài）及鈦合（hé）金的效果較（jiào）好。通常切削鈦及其合金選用的刀具（jù）材料以不含或少含TiC的（de）硬（yìng）質合金刀具為主。大量試驗證明，YT(P)類硬質合金（jīn）加工時（shí）磨損嚴重。目前主要采用（yòng）YG類硬質合金刀具(YG8、YG3、YG6X等)和PCD切削（xuē）鈦及合金（jīn），在乳化液冷卻（què）的條件下，切削速度可（kě）達200m/min。對於加工鈦（tài）合金用的多刃、複雜（zá）刀（dāo）具，可選用高（gāo）速鋼類材料，如生產中常用的高釩高速鋼W12Cr4V4Mo， 鋁高速鋼W6Mo5Cr4V2Al等。
幾何參數的選擇
鋁合金的（de）高速切削加工，速度很高，刀具前刀麵（miàn）溫升高，前（qián）角比常規切削時（shí）的刀具前角約小10°，後角稍大（dà）約5°～8°，主副切（qiē）削刃連（lián）接處需修圓或導角，以增大刀尖角和刀具的散熱體積，防止刀（dāo）尖處的熱磨損，減少刀刃破損的概率。在PCD刀具超（chāo）高速（sù）切削鋁合金時，切削厚度（dù）較小，屬於微量切削，後角及後刀麵對加工
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