目前，全世界大約有17000架客機(jī)和貨機(jī)在運(yùn)行之中双竣，天空似乎變得更加擁擠矛塑。專家猜測(cè)，到2025年劫漠，還需要25000架新的飛機(jī)仲它。盡管發(fā)展迅速，但航空制造業(yè)仍然面臨著原材料價(jià)格上漲拄弯、難加工材料的應(yīng)用日益增加兜飒，以及生產(chǎn)能力有限等題目，為了提供新的贞盯、加工過(guò)程可靠的解決方案音念，就需要采取新的加工策略。

　　鈦合金躏敢、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)合材料正在替換傳統(tǒng)的鋁合金闷愤，成為航空工程使用的主要材料整葡。航空零件制造商經(jīng)常需要對(duì)復(fù)合在同一個(gè)零件上的多種材料進(jìn)行加工，由于一種金屬(如鈦)可能被夾在多層復(fù)合材料之間讥脐，以增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性遭居。

　　隨著航空公司尋求大幅度降低燃油消耗，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)正在變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)和規(guī)范攘烛。例如魏滚，德國(guó)漢莎航空公司希看飛機(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)坟漱。然而鼠次，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對(duì)于零件制造商而言卻是一個(gè)昂貴的命題芋齿，由于輕質(zhì)材料的加工需要對(duì)新的機(jī)床和切削加工方案進(jìn)行大規(guī)模投資齿矗，這可能包括從由大型龍門(mén)式機(jī)床(具有六個(gè)或更多個(gè)軸)組成的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為在采用加工中心的單臺(tái)設(shè)備上加工零件，以進(jìn)步加工柔性秤瞒。不過(guò)爷凫，這些本錢(qián)可以通過(guò)采用獨(dú)創(chuàng)的加工新概念而得到補(bǔ)償。

　　在如今的飛機(jī)制造業(yè)侵透，延長(zhǎng)刀具壽命和使加工可靠性最大化至關(guān)重要罪团。除了需要加工富有挑戰(zhàn)性的工件材料，還需要實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的加工率逞脚。換句話說(shuō)嗤渔，加工機(jī)床必須將90%的時(shí)間用于切削加工。

　　挖掘符合經(jīng)濟(jì)原則的加工潛力

　　很多航空零件仍然需要用整塊毛坯加工而成霸篡，這樣做是有理由的薯湾，由于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)力吹毫，為了消除這些零件發(fā)生碎裂和其它損壞的可能性线满，必須在很大程度上開(kāi)釋?xiě)?yīng)力，而這可以通過(guò)用整塊毛坯加工零件來(lái)實(shí)現(xiàn)龟卷，但是同诫，要完成這種零件的加工，往往需要耗費(fèi)大量工時(shí)樟澜。

　　那么误窖，有什么進(jìn)步生產(chǎn)率的方法嗎？考慮到切削速度與刀具負(fù)荷密切相關(guān)往扔，零件制造商必須在一定的速度限制內(nèi)進(jìn)行加工贩猎。他們不能期看對(duì)大多數(shù)難加工材料的加工速度有突破性的進(jìn)展熊户，例如萍膛，加工鈦合金時(shí)吭服，將切削速度從150sfm(45.7m/min)進(jìn)步到200sfm(61m/min)就已經(jīng)被以為是高速切削了。

　　因此蝗罗，對(duì)于用戶而言艇棕，挖掘新的潛力的唯一途徑就是改變加工策略。就在幾年以前串塑，航空產(chǎn)業(yè)中的機(jī)械加工還是以使用高速鋼刀具為主沼琉，其適用的切削速度要低于硬質(zhì)合金刀具。但是桩匪，隨著傳統(tǒng)高速鋼刀具材料的讓位琉枚，整體硬質(zhì)合金刀具和可轉(zhuǎn)位刀具憑借可進(jìn)步生產(chǎn)率的上風(fēng)，正大舉進(jìn)進(jìn)航空制造業(yè)冶侮。但這需要投資新機(jī)床或花大價(jià)錢(qián)對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行升級(jí)改造更鼻，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)行加工们萄。這就對(duì)制造商提出了一個(gè)重大課題措铸，他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)需要花費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間焦驰。

　　簡(jiǎn)單地?fù)Q用更高檔的刀具可能已經(jīng)不足以解決這一題目废含。因此，刀具制造商正與機(jī)床制造商和終極用戶協(xié)作搭照，從生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)程的出發(fā)點(diǎn)出發(fā)锰玩，對(duì)整個(gè)制造流程進(jìn)行通盤(pán)問(wèn)慮。

　　以較低本錢(qián)保證飛行安全

　　在汽車制造業(yè)选癣，刀具制造商從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段就已涉足其中练代。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(kāi)發(fā)完成后才被要求參與杰刽，這在很大程度上是由該行業(yè)的固有傳統(tǒng)所決定的菠发。

　　在過(guò)往幾十年里，航空公司都很少關(guān)注本錢(qián)贺嫂，由于飛行安全是必須不惜一切代價(jià)確保的重中之重滓鸠。但隨著全球化的發(fā)端以及廉價(jià)空中旅行的急劇增長(zhǎng)，不計(jì)本錢(qián)的時(shí)代已經(jīng)終結(jié)第喳。航空業(yè)正逐步熟悉到糜俗，盡管飛行安全是最重要的因素，但也應(yīng)該以可承受的較低本錢(qián)來(lái)實(shí)現(xiàn)曲饱。這就給飛機(jī)制造商及零部件供給商帶來(lái)了巨大的定價(jià)壓力悠抹，他們迫切希看鑒戒其他行業(yè)(特別是汽車制造業(yè))的經(jīng)驗(yàn)，其中最大的挑戰(zhàn)就是與低本錢(qián)的亞洲制造商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)楔敌。

　　例如啤挎，通過(guò)將制造業(yè)務(wù)大規(guī)模分包給不同的供給商，汽車制造業(yè)的原始設(shè)備制造商可在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中與其一卵凑、二級(jí)供給商分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)庆聘。然后，由這些供給商為總裝線交付已加工好的零部件淋话。

　　終極用戶應(yīng)該在生產(chǎn)計(jì)劃的各個(gè)階段向刀具制造商提供所需的數(shù)據(jù)商寝，讓刀具制造商的研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以確定最優(yōu)化的刀具切削刃幾何結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試使其與涂層相互匹配性里。這些工作的重點(diǎn)就是要進(jìn)步刀具壽命愁淀。

　　在飛機(jī)制造中，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)谨冷，因此涉及到數(shù)目巨大的凹腔銑削加工掸枉。因此，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)重要疑拯。在使用高效刀具銑削凹腔時(shí)磷妻，天生大小適當(dāng)(厚度0.15－0.20mm)的切屑的經(jīng)驗(yàn)方法是以1.5－2.0mm的切深、0.38－0.50mm/齒的進(jìn)給量進(jìn)行加工矿矿。確定正確的加工策略不僅涉及到工件材料搁赘，而且涉及到機(jī)床、刀具和工裝夾具等棋躬。

　　例如愁反，一種方法是在凹腔的轉(zhuǎn)角處先鉆一個(gè)起始孔，然后用方肩銑刀通過(guò)二軸銑削逐層往除工件材料剪勿。根據(jù)機(jī)床的扭矩和馬力贸诚，每一層的適當(dāng)切深為3.8－5.1mm。

　　另一種可選方法是：用戶可在整個(gè)切削深度上以較小的切削寬度切除金字塔形的毛坯材料厕吉，這樣酱固，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。當(dāng)工件材料(如不銹鋼)輕易使刀具或刀片產(chǎn)生刻痕時(shí)經(jīng)常采用這種加工方式头朱。由于切深刻痕是軸向的运悲，并分布在沿切削刃的不同位置，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项钮。當(dāng)?shù)毒邞疑燧^長(zhǎng)時(shí)班眯，采用插銑通常是一種正確的加工策略。

　　涂層的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　盡管精確設(shè)計(jì)了合適的切削刃幾何外形烁巫，但在加工航空材料時(shí)署隘，對(duì)切削速度仍然存在技術(shù)限制宠能。大幅度進(jìn)步生產(chǎn)率的唯一方式就是應(yīng)用多齒刀具和延長(zhǎng)刀具壽命。這就取決于選擇正確的刀具涂層磁餐。最優(yōu)化的涂層不僅可以減少磨損盼掘，而且還能保護(hù)切削刃免受切削熱的影響。例如耸颁，PVD氧化鋁涂層特別適合加工航空材料，其主要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的耐高溫性能塑赁，可有效避免在切削刃上形成積屑瘤和產(chǎn)生微崩刃舞绝。

　　切削鈦合金時(shí)，在切削刃上產(chǎn)生的熱量是個(gè)大題目糠味。由于工件材料導(dǎo)熱性差吆踏，使大部分熱量傳進(jìn)切削刃≡ǚィ可是轩丁，當(dāng)在切削刃上涂覆了耐熱性能極好的涂層后，熱量被迫流向其他方向(如傳進(jìn)切屑)多析。加工鈦合金時(shí)仙商，PVD氧化鋁涂層提供的熱屏障可使刀具使用壽命進(jìn)步50%，并且在很多情況下初祠，無(wú)需換刀即可完成一個(gè)工件形貌(如凹腔)的加工钞钙，從而縮短了機(jī)床的加工輔助時(shí)間。

　　另一個(gè)例子是改進(jìn)的Al2O3涂層声离。該涂層沉積在刀具上時(shí)芒炼，通常表面比較粗糙。為此术徊，Walter公司在其Al2O3涂層上面再涂覆一層TiCN涂層本刽，然后通過(guò)噴丸處理往除前刀面的頂層。這樣赠涮，就提供了一個(gè)光滑的涂層表面子寓，當(dāng)切屑碰撞切削刃時(shí)可以減少摩擦，從而延長(zhǎng)了刀具壽命笋除。利用該方法别瞭，還制造出了一種看起來(lái)與眾不同的雙色刀片，能夠很輕易地識(shí)別其后刀面磨損株憾。

　　新的加工方法

　　在制造航空零件時(shí)蝙寨，為了進(jìn)步生產(chǎn)率，一方面可以采用適合所用機(jī)床特定需求的高效刀具嗤瞎，另一方面可以采用新的加工方法墙歪。采用現(xiàn)代加工中心，可以大幅度縮短加工周期。例如抄瀑，通過(guò)改變起落架零件的加工方法旧匈，可以縮短加工周期。該零件高達(dá)3m隆惊，由10-2-3或5553鈦合金材料制成(依型號(hào)而定)闯智。過(guò)往，是采用螺旋銑刀在三軸機(jī)床上進(jìn)行前后往復(fù)切削蹬寸，將工件加工到要求的尺寸犹耻。而采用新型的五軸車/銑復(fù)合加工中心，工件本身可以旋轉(zhuǎn)广柴，以適應(yīng)車刀春探、輪廓銑刀和方肩銑刀的加工要求，對(duì)于車削加工達(dá)不到的部位才嘀，可以采用車銑加工辑皿。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，每次切除一層材料跋炕。這些在工具和模具制造業(yè)被以為相當(dāng)傳統(tǒng)的加工方法現(xiàn)在又在航空制造業(yè)找到了用武之地赖晶。

　　變革加工方法的另一個(gè)例子是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。一架飛機(jī)包括4個(gè)主要部分：機(jī)身辐烂、動(dòng)力系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)嬉探、發(fā)電機(jī))、起落裝置和飛行控制系統(tǒng)棉圈。每一部分都需要用不同的材料和不同的加工方法來(lái)制造涩堤。制造發(fā)動(dòng)機(jī)需要加工鈦合金、Inconel鎳基合金等能夠承受高動(dòng)態(tài)負(fù)荷和熱負(fù)荷的材料分瘾。為了制造發(fā)動(dòng)機(jī)的后部零件(如高壓/低壓渦輪)胎围，需要加工Inconel合金。這種加工可以采用標(biāo)準(zhǔn)的大進(jìn)給銑刀來(lái)完成德召，為了適應(yīng)小功率機(jī)床的加工需要白魂，一些刀具制造商已對(duì)這種刀具進(jìn)行了改進(jìn)。

　　考慮到飛機(jī)制造業(yè)的高速發(fā)展上岗，機(jī)床數(shù)目完全不能滿足需求的增長(zhǎng)福荸，因此，必然會(huì)導(dǎo)致交貨期的延長(zhǎng)膀概。這種現(xiàn)狀必須從根本上加以改變疤草，由于來(lái)自俄羅斯和中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不僅在定價(jià)上，而且在創(chuàng)新上度限，都在對(duì)老牌飛機(jī)制造商施加壓力孩板。一些初步加工難度不大的航空零件(如發(fā)動(dòng)機(jī)罩)已經(jīng)在這些國(guó)家進(jìn)行生產(chǎn)怨拍，這些國(guó)家的制造商早晚會(huì)獲得裝備和技術(shù)訣竅，生產(chǎn)出全部復(fù)雜零件蛆删。

　　目前灰蒋，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(lái)的能力。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)捅悦，未來(lái)幾年將會(huì)產(chǎn)生全新的加工策略萍捌，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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