目前涨颜，全世界大約有17000架客機和貨機在運行之中沐兵，天空似乎變得更加擁擠曙旭。專家預測盗舰，到2025年，還需要25000架新的飛機桂躏。盡管發(fā)展迅速钻趋，但航空制造業(yè)仍然面臨著原材料價格上漲、難加工材料的應用日益增加剂习，以及生產能力有限等問題蛮位，為了提供新的、加工過程可靠的解決方案进倍，就需要采取新的加工策略土至。

　　鈦合金、Inconel鎳基合金和其它高強度耐熱合金以及碳纖維增強型復合材料正在替代傳統(tǒng)的鋁合金猾昆，成為航空工程使用的主要材料陶因。航空零件制造商常常需要對復合在同一個零件上的多種材料進行加工，因為一種金屬（如鈦）可能被夾在多層復合材料之間帅珍，以增強復合結構的穩(wěn)定性忠牛。

　　隨著航空公司尋求大幅度降低燃油消耗，輕質結構正在變?yōu)闃藴屎鸵?guī)范司报。例如克鼠，德國漢莎航空公司希望飛機的人均耗油量達到1.25加侖（即每位乘客飛行100英里的耗油量為1.25加侖）全乙。然而，要實現這一目標滚尼，對于零件制造商而言卻是一個昂貴的命題侄伟，因為輕質材料的加工需要對新的機床和切削加工方案進行大規(guī)模投資，這可能包括從由大型龍門式機床（具有六個或更多個軸）組成的生產線轉換為在采用加工中心的單臺設備上加工零件鉴吕，以提高加工柔性撇委。不過，這些成本可以通過采用獨創(chuàng)的加工新概念而得到補償捌唾。

　　在如今的飛機制造業(yè)汪仰，延長刀具壽命和使加工可靠性最大化至關重要。除了需要加工富有挑戰(zhàn)性的工件材料吆视，還需要實現高達90％的加工率典挑。換句話說，加工機床必須將90％的時間用于切削加工啦吧。

　　挖掘符合經濟原則的加工潛力

　　許多航空零件仍然需要用整塊毛坯加工而成您觉，這樣做是有理由的，因為這些零件不僅要受到極端環(huán)境條件的影響丰滑，而且通常需要承受極高的機械應力顾犹，為了消除這些零件發(fā)生碎裂和其它損壞的可能性，必須在很大程度上釋放應力褒墨，而這可以通過用整塊毛坯加工零件來實現炫刷，但是，要完成這種零件的加工郁妈，往往需要耗費大量工時浑玛。

　　那么，有什么提高生產率的方法嗎噩咪？考慮到切削速度與刀具負荷密切相關顾彰，零件制造商必須在一定的速度限制內進行加工。他們不能期望對大多數難加工材料的加工速度有突破性的進展胃碾，例如蜻罕，加工鈦合金時，將切削速度從150sfm提高到200sfm就已經被認為是高速切削了样京。

　　因此涯贝，對于用戶而言，挖掘新的潛力的唯一途徑就是改變加工策略品痕。就在幾年以前跃呛，航空工業(yè)中的機械加工還是以使用高速鋼刀具為主，其適用的切削速度要低于硬質合金刀具府贰。但是秦砌，隨著傳統(tǒng)高速鋼刀具材料的讓位埃账，整體硬質合金刀具和可轉位刀具憑借可提高生產率的優(yōu)勢，正大舉進入航空制造業(yè)经聊。但這需要投資新機床或花大價錢對現有機床進行升級改造唱棍，以提供使用脆性更大的硬質合金刀具所需的剛性，以及采用適合硬質合金刀具的更高切削參數進行加工守譬。這就對制造商提出了一個重大課題逛镶，他們發(fā)現，實現投資回報需要花費太長的時間疗韵。

　　簡單地換用更高檔的刀具可能已經不足以解決這一問題。因此侄非，刀具制造商正與機床制造商和最終用戶協(xié)作蕉汪，從生產發(fā)展進程的起點出發(fā)，對整個制造流程進行通盤考慮逞怨。

　　以較低成本保證飛行安全

　　在汽車制造業(yè)者疤，刀具制造商從產品開發(fā)的早期階段就已涉足其中。與此不同的是叠赦，刀具制造商的航空產品加工專家通常是在產品開發(fā)完成后才被要求介入驹马，這在很大程度上是由該行業(yè)的固有傳統(tǒng)所決定的。

　　在過去幾十年里除秀，航空公司都很少關注成本糯累，因為飛行安全是必須不惜一切代價確保的重中之重。但隨著全球化的發(fā)端以及廉價空中旅行的急劇增長册踩，不計成本的時代已經終結泳姐。航空業(yè)正逐步認識到，盡管飛行安全是最重要的因素囤檐，但也應該以可承受的較低成本來實現门烧。這就給飛機制造商及零部件供應商帶來了巨大的定價壓力，他們迫切希望借鑒其他行業(yè)（特別是汽車制造業(yè)）的經驗膊护，其中最大的挑戰(zhàn)就是與低成本的亞洲制造商進行競爭鹅棺。

　　例如，通過將制造業(yè)務大規(guī)模分包給不同的供應商淋渤，汽車制造業(yè)的原始設備制造商可在開發(fā)項目中與其一脂性、二級供應商分擔風險。然后决癞，由這些供應商為總裝線交付已加工好的零部件委勤。

　　最終用戶應該在生產計劃的各個階段向刀具制造商提供所需的數據，讓刀具制造商的研發(fā)團隊可以確定最優(yōu)化的刀具切削刃幾何結構榴廷，并通過一系列標準化測試使其與涂層相互匹配宴甩。這些工作的重點就是要提高刀具壽命证账。

　　在飛機制造中，由于存在大量復雜結構零件（如金屬鍛件或以眾多凹腔為特征的平板件）沾尔，因此涉及到數量巨大的凹腔銑削加工除踱。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）至關重要吩抓。在使用高效刀具銑削凹腔時涉茧，生成大小適當（厚度0.15－0.20mm）的切屑的經驗方法是以1.5－2.0mm的切深、0.38－0.50mm/齒的進給量進行加工疹娶。確定正確的加工策略不僅涉及到工件材料伴栓，而且涉及到機床、刀具和工裝夾具等雨饺。

　　例如钳垮，一種方法是在凹腔的轉角處先鉆一個起始孔，然后用方肩銑刀通過二軸銑削逐層去除工件材料额港。根據機床的扭矩和馬力饺窿，每一層的適當切深為3.8－5.1mm。

　　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移斩，這樣肚医，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。當工件材料（如不銹鋼）容易使刀具或刀片產生刻痕時常常采用這種加工方式向瓷。因為切深刻痕是軸向的肠套，并分布在沿切削刃的不同位置，這種加工技術可以分隔切深刻痕并使其沿切削刃方向延伸恒欣。當刀具懸伸較長時移良，采用插銑通常是一種正確的加工策略。

　　涂層的優(yōu)化設計

　　盡管精確設計了合適的切削刃幾何形狀髓界，但在加工航空材料時辰稽，對切削速度仍然存在技術限制。大幅度提高生產率的唯一方式就是應用多齒刀具和延長刀具壽命咪犹。這就取決于選擇正確的刀具涂層爷瓜。最優(yōu)化的涂層不僅可以減少磨損，而且還能保護切削刃免受切削熱的影響遭屑。例如享偎，PVD氧化鋁涂層特別適合加工航空材料，其主要優(yōu)點是優(yōu)異的耐高溫性能贴袖，可有效避免在切削刃上形成積屑瘤和產生微崩刃漏匹。

　　切削鈦合金時，在切削刃上產生的熱量是個大問題。由于工件材料導熱性差硫朦，使大部分熱量傳入切削刃贷腕。可是咬展，當在切削刃上涂覆了耐熱性能極好的涂層后泽裳，熱量被迫流向其他方向（如傳入切屑）。加工鈦合金時破婆，PVD氧化鋁涂層提供的熱屏障可使刀具使用壽命提高50％涮总，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）的加工祷舀，從而縮短了機床的加工輔助時間瀑梗。

　　另一個例子是改進的Al2O3涂層。該涂層沉積在刀具上時裳扯，通常表面比較粗糙夺克。為此，Walter公司在其Al2O3涂層上面再涂覆一層TiCN涂層嚎朽，然后通過噴丸處理去除前刀面的頂層。這樣柬帕，就提供了一個光滑的涂層表面哟忍，當切屑碰撞切削刃時可以減少摩擦，從而延長了刀具壽命秃囚。利用該方法融确，還制造出了一種看起來與眾不同的雙色刀片，能夠很容易地識別其后刀面磨損测佣。

　　新的加工方法

　　在制造航空零件時醒横，為了提高生產率，一方面可以采用適合所用機床特定需求的高效刀具忽件，另一方面可以采用新的加工方法禁舌。采用現代加工中心，可以大幅度縮短加工周期涌俘。例如权煎，通過改變起落架零件的加工方法，可以縮短加工周期昔永。該零件高達3m狱揩，由10-2-3或5553鈦合金材料制成（依型號而定）。過去缺钓，是采用螺旋銑刀在三軸機床上進行前后往復切削彻犁，將工件加工到要求的尺寸。而采用新型的五軸車/銑復合加工中心，工件本身可以旋轉汞幢，以適應車刀驼鹅、輪廓銑刀和方肩銑刀的加工要求，對于車削加工達不到的部位急鳄，可以采用車銑加工谤民。另一種可選加工方法是用輪廓銑刀在Z軸進給平面連續(xù)往復切削，每次切除一層材料疾宏。這些在工具和模具制造業(yè)被認為相當傳統(tǒng)的加工方法現在又在航空制造業(yè)找到了用武之地张足。

　　變革加工方法的另一個例子是飛機發(fā)動機的制造。一架飛機包括4個主要部分：機身坎藐、動力系統(tǒng)（發(fā)動機为牍、發(fā)電機）、起落裝置和飛行控制系統(tǒng)岩馍。每一部分都需要用不同的材料和不同的加工方法來制造碉咆。制造發(fā)動機需要加工鈦合金、Inconel鎳基合金等能夠承受高動態(tài)負荷和熱負荷的材料浇沧。為了制造發(fā)動機的后部零件（如高壓/低壓渦輪）盆篡，需要加工Inconel合金。這種加工可以采用標準的大進給銑刀來完成坏扣，為了適應小功率機床的加工需要春异，一些刀具制造商已對這種刀具進行了改進。

　　考慮到飛機制造業(yè)的高速發(fā)展则徒，機床數量完全不能滿足需求的增長氛坪，因此，必然會導致交貨期的延長冠幕。這種現狀必須從根本上加以改變骡侮，因為來自俄羅斯和中國的競爭對手不僅在定價上，而且在創(chuàng)新上雇蚁，都在對老牌飛機制造商施加壓力束沼。一些初步加工難度不大的航空零件（如發(fā)動機罩）已經在這些國家進行生產，這些國家的制造商遲早會獲得裝備和技術訣竅讥高，生產出全部復雜零件部爱。

　　目前，航空制造業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)是必須具備將高質量與高生產率結合起來的能力岭埠。為了應對這一挑戰(zhàn)盏混，未來幾年將會產生全新的加工策略，甚至有可能為其他行業(yè)提供先進的加工模式惜论。

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