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之日起就用在了航空工業結構件的加工中，目前，該技術更是已經成為了提升飛機結構件加工質量，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勢以及實際應用進行了分析，希望能夠對該技術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切削技術擁有非常明顯的優勢，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對零部件整體進行加工，進而降低零部件的數量以及總體重量。

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域。

（2）刀具的選擇

如果想要有效的發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

高速切削作業時會產生大量的熱量，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 高速切削的數控編程技術

（1）高速切削數控編程的特點

高速切削的數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控加工有很大的區別，高速銑削數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，如轉角前后，要降低走刀速度，確保加工過程的穩定性。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生碰撞。⑦要對數控系統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的精準度與加工過程的安全性。

（2）數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，充分發揮機床的有效功率，提高切削效率。其次根據零件形腔的轉角半徑，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角半徑，這樣有利于在轉角處形成圓滑的過渡曲線，避免切削力在轉角處突然增大，使刀具折斷。同時也要注意，粗、精加工刀具直徑相差太大，將會在零件轉角處的腹板上產生三角形殘留。

（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，加工用量也會根據其需求的不同出現很大的不同。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，實踐已經證明，和傳統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勢，同時還對該技術實際使用過程中的應用方案以及數控編程技術展開了探討，旨在促進該技術在現代飛機零部件加工中的運用。

參考文獻

[1]王峰麗，馬為清，解飛，等.航空航天領域的發展趨勢和制造技術需求分析[J].制造技術與機床，2011，（7）：66-68.

[2]隋少春，湯立民，楚王偉，等.飛機結構件復雜結構數控分度頭加工技術的應用研究[J].制造技術與機床，2012，（2）：24-27.

[3]蘇艷，孫樹強.民機產品結構件加工中高速切削技術的應用[J].科技展望，2016，（10）：127.

（作者單位：沈陽飛機工業（集團）有限公司）