目前瞒斩，全世界大約有17000架客機(jī)和貨機(jī)在運(yùn)行之中斜脂，天空似乎變得更加擁擠。專家預(yù)測苗踪，到2025年颠区，還需要25000架新的飛機(jī)。盡管發(fā)展迅速通铲，但航空制造業(yè)仍然面臨著原材料價格上漲毕莱、難加工材料的應(yīng)用日益增加，以及生產(chǎn)能力有限等問題颅夺，為了提供新的朋截、加工過程可靠的解決方案，就需要采取新的加工策略吧黄。
　　鈦合金部服、Inconel鎳基合金和其它高強(qiáng)度耐熱合金以及碳纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料正在替代傳統(tǒng)的鋁合金，成為航空工程使用的主要材料竖沦。航空零件制造商常常需要對復(fù)合在同一個零件上的多種材料進(jìn)行加工胎融，因為一種金屬（如鈦）可能被夾在多層復(fù)合材料之間，以增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性舍屠。
　　隨著航空公司尋求大幅度降低燃油消耗美怪，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)正在變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)和規(guī)范圃活。例如，德國漢莎航空公司希望飛機(jī)的人均耗油量達(dá)到1.25加侖（即每位乘客飛行100英里的耗油量為1.25加侖）蒸咏。然而归鲸，要實現(xiàn)這一目標(biāo)，對于零件制造商而言卻是一個昂貴的命題悬坎，因為輕質(zhì)材料的加工需要對新的機(jī)床和切削加工方案進(jìn)行大規(guī)模投資定桃，這可能包括從由大型龍門式機(jī)床（具有六個或更多個軸）組成的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為在采用加工中心的單臺設(shè)備上加工零件，以提高加工柔性伸义。不過何别，這些成本可以通過采用獨(dú)創(chuàng)的加工新概念而得到補(bǔ)償陶啥。
　　在如今的飛機(jī)制造業(yè)肤京，延長刀具壽命和使加工可靠性最大化至關(guān)重要。除了需要加工富有挑戰(zhàn)性的工件材料畜伐，還需要實現(xiàn)高達(dá)90％的加工率丈咐。換句話說瑞眼，加工機(jī)床必須將90％的時間用于切削加工。
　　挖掘符合經(jīng)濟(jì)原則的加工潛力
　　許多航空零件仍然需要用整塊毛坯加工而成棵逊，這樣做是有理由的伤疙，因為這些零件不僅要受到極端環(huán)境條件的影響，而且通常需要承受極高的機(jī)械應(yīng)力辆影，為了消除這些零件發(fā)生碎裂和其它損壞的可能性徒像，必須在很大程度上釋放應(yīng)力，而這可以通過用整塊毛坯加工零件來實現(xiàn)蛙讥，但是锯蛀，要完成這種零件的加工，往往需要耗費(fèi)大量工時次慢。
　　那么旁涤，有什么提高生產(chǎn)率的方法嗎？考慮到切削速度與刀具負(fù)荷密切相關(guān)迫像，零件制造商必須在一定的速度限制內(nèi)進(jìn)行加工辙炒。他們不能期望對大多數(shù)難加工材料的加工速度有突破性的進(jìn)展，例如薇兆，加工鈦合金時牌君，將切削速度從150sfm提高到200sfm就已經(jīng)被認(rèn)為是高速切削了。
　　因此肯矾，對于用戶而言截剩，挖掘新的潛力的唯一途徑就是改變加工策略。就在幾年以前界赦，航空工業(yè)中的機(jī)械加工還是以使用高速鋼刀具為主怠竞，其適用的切削速度要低于硬質(zhì)合金刀具费控。但是拓郑，隨著傳統(tǒng)高速鋼刀具材料的讓位哨遭，整體硬質(zhì)合金刀具和可轉(zhuǎn)位刀具憑借可提高生產(chǎn)率的優(yōu)勢，正大舉進(jìn)入航空制造業(yè)节霸。但這需要投資新機(jī)床或花大價錢對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行升級改造骑跳，以提供使用脆性更大的硬質(zhì)合金刀具所需的剛性，以及采用適合硬質(zhì)合金刀具的更高切削參數(shù)進(jìn)行加工怒医。這就對制造商提出了一個重大課題炉抒，他們發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)投資回報需要花費(fèi)太長的時間稚叹。
　　簡單地?fù)Q用更高檔的刀具可能已經(jīng)不足以解決這一問題焰薄。因此，刀具制造商正與機(jī)床制造商和最終用戶協(xié)作扒袖，從生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)程的起點(diǎn)出發(fā)塞茅，對整個制造流程進(jìn)行通盤考慮。
　　以較低成本保證飛行安全
　　在汽車制造業(yè)季率，刀具制造商從產(chǎn)品開發(fā)的早期階段就已涉足其中野瘦。與此不同的是，刀具制造商的航空產(chǎn)品加工專家通常是在產(chǎn)品開發(fā)完成后才被要求介入飒泻，這在很大程度上是由該行業(yè)的固有傳統(tǒng)所決定的鞭光。
　　在過去幾十年里，航空公司都很少關(guān)注成本泞遗，因為飛行安全是必須不惜一切代價確保的重中之重惰许。但隨著全球化的發(fā)端以及廉價空中旅行的急劇增長，不計成本的時代已經(jīng)終結(jié)史辙。航空業(yè)正逐步認(rèn)識到胜玖，盡管飛行安全是最重要的因素，但也應(yīng)該以可承受的較低成本來實現(xiàn)缓贤。這就給飛機(jī)制造商及零部件供應(yīng)商帶來了巨大的定價壓力基列，他們迫切希望借鑒其他行業(yè)（特別是汽車制造業(yè)）的經(jīng)驗，其中最大的挑戰(zhàn)就是與低成本的亞洲制造商進(jìn)行競爭卿黍。
　　例如军笑，通過將制造業(yè)務(wù)大規(guī)模分包給不同的供應(yīng)商，汽車制造業(yè)的原始設(shè)備制造商可在開發(fā)項目中與其一见拴、二級供應(yīng)商分擔(dān)風(fēng)險擅暴。然后，由這些供應(yīng)商為總裝線交付已加工好的零部件馒毙。
　　最終用戶應(yīng)該在生產(chǎn)計劃的各個階段向刀具制造商提供所需的數(shù)據(jù)项栈，讓刀具制造商的研發(fā)團(tuán)隊可以確定最優(yōu)化的刀具切削刃幾何結(jié)構(gòu)手欣，并通過一系列標(biāo)準(zhǔn)化測試使其與涂層相互匹配。這些工作的重點(diǎn)就是要提高刀具壽命映检。
　　在飛機(jī)制造中癞樊，由于存在大量復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件（如金屬鍛件或以眾多凹腔為特征的平板件），因此涉及到數(shù)量巨大的凹腔銑削加工凛澎。因此霹肝，找到正確的凹腔高效加工策略（包括切屑控制和排屑策略）至關(guān)重要。在使用高效刀具銑削凹腔時塑煎，生成大小適當(dāng)（厚度0.15－0.20mm）的切屑的經(jīng)驗方法是以1.5－2.0mm的切深沫换、0.38－0.50mm/齒的進(jìn)給量進(jìn)行加工。確定正確的加工策略不僅涉及到工件材料最铁，而且涉及到機(jī)床讯赏、刀具和工裝夾具等。
　　例如冷尉，一種方法是在凹腔的轉(zhuǎn)角處先鉆一個起始孔漱挎，然后用方肩銑刀通過二軸銑削逐層去除工件材料。根據(jù)機(jī)床的扭矩和馬力网严，每一層的適當(dāng)切深為3.8－5.1mm识樱。
　　另一種可選方法是：用戶可在整個切削深度上以較小的切削寬度切除金字塔形的毛坯材料，這樣震束，刀具的徑向吃刀量和軸向吃刀量在每一次走刀中都是變化的怜庸。當(dāng)工件材料（如不銹鋼）容易使刀具或刀片產(chǎn)生刻痕時常常采用這種加工方式。因為切深刻痕是軸向的姚转，并分布在沿切削刃的不同位置谋扼，這種加工技術(shù)可以分隔切深刻痕并使其沿切削刃方向延伸。當(dāng)?shù)毒邞疑燧^長時们敢，采用插銑通常是一種正確的加工策略咐准。
　　涂層的優(yōu)化設(shè)計
　　盡管精確設(shè)計了合適的切削刃幾何形狀，但在加工航空材料時慷训，對切削速度仍然存在技術(shù)限制消李。大幅度提高生產(chǎn)率的唯一方式就是應(yīng)用多齒刀具和延長刀具壽命。這就取決于選擇正確的刀具涂層蝉橘。最優(yōu)化的涂層不僅可以減少磨損苔眼，而且還能保護(hù)切削刃免受切削熱的影響。例如润邑，PVD氧化鋁涂層特別適合加工航空材料稽星，其主要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的耐高溫性能，可有效避免在切削刃上形成積屑瘤和產(chǎn)生微崩刃哄谆。
　　切削鈦合金時褥民，在切削刃上產(chǎn)生的熱量是個大問題季春。由于工件材料導(dǎo)熱性差，使大部分熱量傳入切削刃消返≡嘏可是，當(dāng)在切削刃上涂覆了耐熱性能極好的涂層后侦副，熱量被迫流向其他方向（如傳入切屑）侦锯。加工鈦合金時，PVD氧化鋁涂層提供的熱屏障可使刀具使用壽命提高50％秦驯，并且在許多情況下，無需換刀即可完成一個工件形貌（如凹腔）的加工挣棕，從而縮短了機(jī)床的加工輔助時間译隘。
　　另一個例子是改進(jìn)的Al2O3涂層。該涂層沉積在刀具上時洛心，通常表面比較粗糙固耘。為此，Walter公司在其Al2O3涂層上面再涂覆一層TiCN涂層词身，然后通過噴丸處理去除前刀面的頂層厅目。這樣，就提供了一個光滑的涂層表面农灯，當(dāng)切屑碰撞切削刃時可以減少摩擦修诈，從而延長了刀具壽命。利用該方法品扯，還制造出了一種看起來與眾不同的雙色刀片投沃，能夠很容易地識別其后刀面磨損。
　　新的加工方法
　　在制造航空零件時捻钢，為了提高生產(chǎn)率绞艘，一方面可以采用適合所用機(jī)床特定需求的高效刀具，另一方面可以采用新的加工方法稻续。采用現(xiàn)代加工中心妈削，可以大幅度縮短加工周期。例如滔菠，通過改變起落架零件的加工方法逮碾，可以縮短加工周期。該零件高達(dá)3m涕瘸，由10-2-3或5553鈦合金材料制成（依型號而定）涡相。過去，是采用螺旋銑刀在三軸機(jī)床上進(jìn)行前后往復(fù)切削剩蟀，將工件加工到要求的尺寸催蝗。而采用新型的五軸車/銑復(fù)合加工中心切威，工件本身可以旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)車刀丙号、輪廓銑刀和方肩銑刀的加工要求先朦，對于車削加工達(dá)不到的部位，可以采用車銑加工犬缨。另一種可選加工方法是用輪廓銑刀在Z軸進(jìn)給平面連續(xù)往復(fù)切削喳魏，每次切除一層材料。這些在工具和模具制造業(yè)被認(rèn)為相當(dāng)傳統(tǒng)的加工方法現(xiàn)在又在航空制造業(yè)找到了用武之地怀薛。
　　變革加工方法的另一個例子是飛機(jī)發(fā)動機(jī)的制造刺彩。一架飛機(jī)包括4個主要部分：機(jī)身、動力系統(tǒng)（發(fā)動機(jī)枝恋、發(fā)電機(jī)）创倔、起落裝置和飛行控制系統(tǒng)。每一部分都需要用不同的材料和不同的加工方法來制造焚碌。制造發(fā)動機(jī)需要加工鈦合金却值、Inconel鎳基合金等能夠承受高動態(tài)負(fù)荷和熱負(fù)荷的材料。為了制造發(fā)動機(jī)的后部零件（如高壓/低壓渦輪）散氧，需要加工Inconel合金私闭。這種加工可以采用標(biāo)準(zhǔn)的大進(jìn)給銑刀來完成，為了適應(yīng)小功率機(jī)床的加工需要睬嘿，一些刀具制造商已對這種刀具進(jìn)行了改進(jìn)宽用。
　　考慮到飛機(jī)制造業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)床數(shù)量完全不能滿足需求的增長宋睦，因此阁陌，必然會導(dǎo)致交貨期的延長。這種現(xiàn)狀必須從根本上加以改變琐侣，因為來自俄羅斯和中國的競爭對手不僅在定價上奖朴，而且在創(chuàng)新上，都在對老牌飛機(jī)制造商施加壓力汇径。一些初步加工難度不大的航空零件（如發(fā)動機(jī)罩）已經(jīng)在這些國家進(jìn)行生產(chǎn)曼刀，這些國家的制造商遲早會獲得裝備和技術(shù)訣竅，生產(chǎn)出全部復(fù)雜零件史隆。
　　目前魂务，航空制造業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)是必須具備將高質(zhì)量與高生產(chǎn)率結(jié)合起來的能力。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)泌射，未來幾年將會產(chǎn)生全新的加工策略粘姜，甚至有可能為其他行業(yè)提供先進(jìn)的加工模式。
 

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