【編者按】航空發(fā)動機(jī)零件上有許多槽钦勘，槽加工由于是三面受力淀散，切削力大、切削熱高桃笙，散熱氏堤、排屑、冷卻和剛性等條件差搏明。為此三菱開發(fā)了三面鎖緊的GY系列刀柄鼠锈，大大地提高了剛性和抗振性能，再配以合適的各種斷屑槽星著，可進(jìn)一步改善切削购笆。

　　我國航母艦載飛機(jī)和重載飛機(jī)等的試飛的成功，標(biāo)志著我國航空設(shè)計(jì)制造水平已邁上新的高度良稽，也激勵著我們?nèi)パ芯块_發(fā)更高質(zhì)量挥挚、更高效和更經(jīng)濟(jì)的加工技術(shù)以保證先進(jìn)產(chǎn)品的不斷研發(fā)制造。 　　

　　以航空工業(yè)先進(jìn)的美國波音飛機(jī)為例坞裂，原有的747型飛機(jī)目前已發(fā)展到787型卜伟，其機(jī)體部分材料構(gòu)成，原來廣泛應(yīng)用的鋁合金由81%降為20%声碴，鋼由13%降為5%米原，而鈦合金由4%增加到15%，復(fù)合材料由4%大幅度增加到50%扫应。同樣歐洲的最新型空客A350XWB数芝，目前鋁合金只占20%，鋼僅占7%伪给，而鈦合金增至14%改宅，復(fù)合材料更高達(dá)52%。 　　

　　在噴氣發(fā)動機(jī)中盲如，低溫低壓部分一般用鈦合金姓迅，最近也有部分使用碳纖維復(fù)合材料（CFRP）。高溫高壓部分多用的是鎳基等超耐熱合金如Inconel718俊马、Hastelly丁存、Waspaloy以及Rene41等。在一定切削條件下柴我，切削不同材料的難易程度由一般材料解寝、高硅鋁合金扩然、不銹鋼、鈦合金聋伦、高硬度鋼夫偶、超耐熱合金、CFRP以及陶瓷觉增，加工難度逐步增大兵拢。當(dāng)今航空材料主要有金屬材料的鈦合金與超耐熱合金以及以CFRP為代表的復(fù)合材料等，可知均屬難加工材料逾礁。 　

　　鈦合金特性為：⑴切削過程中生成的切削熱高说铃，而導(dǎo)熱性差（大約為鋼的1/7，鋁的1/16）栗柴，切削時(shí)溫度集中在刀尖刃口碟荐，可高達(dá)1000℃以上，使刀具高熱易損憎材。⑵鈦合金彈性模量小眉藤，易振動。切削受力后邪笆，彈性恢復(fù)琴邻，會加劇刀具前后刀面的摩擦，進(jìn)一步增加切削溫度熏尉，加速刀具磨損赂燎。⑶易被加工硬化，且自身化學(xué)活性大潜路，易與空氣中氧等反應(yīng)向膏，使表面變硬，加劇刀具的磨損罚午。⑷鈦與耐熱合金的切屑易黏結(jié)在刀具上逞迟，在加工中粘結(jié)物被持續(xù)的后加工強(qiáng)制除去時(shí)，刀具會造成粘結(jié)損傷恕沫，而降低刀具壽命监憎。最廣用的鈦合金是α-β相的Ti-6Al-4V。波音787型用的鈦合金是β相的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr婶溯，更難加工鲸阔。 　

　　鎳基超耐熱合金合金成分比率多，合金元素與碳構(gòu)成各種碳化物和復(fù)雜碳化物迄委，這些碳化物不溶于合金褐筛，而是以極細(xì)顆粒形式彌散分布在晶界，強(qiáng)化晶界，阻止在外力作用下滑移渔扎，使得合金顯示超強(qiáng)硬的性質(zhì)硫狞，比強(qiáng)度大，要加工它們晃痴，必須作更大的功残吩，產(chǎn)生更多的熱。其導(dǎo)熱性又差愧旦，切削中生成的熱量不易排出，使溫度達(dá)到更高充贿。鈦合金的難加工特點(diǎn)許多在超耐熱合金中顯示得更劇烈锥桐，它們的機(jī)械，粘結(jié)差炮，擴(kuò)散和氧化等磨損更嚴(yán)重鳄砸，因此它們比鈦合金更難以加工。 　

　  　刀具新材料的開發(fā) 　　

    　新刀具開發(fā)的方向應(yīng)是更耐熱戴砍，導(dǎo)熱更好惧圆，更耐磨，韌性也更高枯邓。循此方向三菱公司開發(fā)了RT9005和RT9010等新型硬質(zhì)合金瘦镶。因?yàn)閿嗬m(xù)切削需更高的韌性，就直接使用了超細(xì)微粒硬質(zhì)合金TF15（晶粒在1μm以下具細(xì)小組織掰媚，其強(qiáng)度澳坟、硬度和韌性綜合性能均高）。

　　對于鈦合金习棋，RT9005較硬孤殿、耐熱、耐磨且耐塑性變形满俗，但韌性稍差转捕，故用于對其高速連續(xù)加工；RT9010耐磨性韌性較平衡唆垃，一般為車削時(shí)的首選五芝；TF15則用于斷續(xù)表面不穩(wěn)定加工時(shí)。在這三種刀片上用MIRACLE先進(jìn)物理涂層技術(shù)涂以AlTiN時(shí)辕万，其硬度和氧化起始溫度提高与柑，與基體結(jié)合力也好，而摩擦系數(shù)降低蓄坏，適用于超耐熱合金的相應(yīng)加工价捧。這類刀片材料除了用于車削外，也可用作銑刀的可轉(zhuǎn)位刀片材料。

　　斷屑槽設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)代斷屑槽的概念不僅是為斷屑和排屑结蟋，還包含在保證刀片足夠的強(qiáng)度條件下脯倚，在粗、半精和精加工等不同的加工階段的切削用量下嵌屎，以不同的斷屑槽結(jié)構(gòu)鸯流，減少切削力和切削熱，使切屑順利被切下滴督，及時(shí)彎曲址靶，折斷并排出。斷屑槽的合理設(shè)計(jì)選用和能否實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量瘫碾、高效率乔盹、低成本及無人化加工等直接相關(guān)。三菱公司專為加工難加工材料奴爷，研究開發(fā)了具有12°~20°可變前角特殊結(jié)構(gòu)斷屑槽叨剧，其中有適宜于準(zhǔn)重切削的GJ斷屑槽和適宜半精加工到精加工的MJ斷屑槽，這兩種用于模壓制出M級精度刀片擂门。

　　航空發(fā)動機(jī)零件上有許多槽秩旬，槽加工由于是三面受力，切削力大自畔、切削熱高淘客，散熱、排屑杨匕、冷卻和剛性等條件差统台。三菱開發(fā)了三面鎖緊的GY系列刀柄，大大地提高了剛性和抗振性能啡邑，再配以合適的各種斷屑槽贱勃，可進(jìn)一步改善切削。在冷卻系統(tǒng)上谤逼，切外圓槽時(shí)采用雙向冷卻孔噴射冷卻液贵扰，在內(nèi)圓切槽時(shí)，噴出的冷卻液利用工件的旋轉(zhuǎn)力流部，沖向刀尖戚绕，故加工效率很高，加工精度與表面質(zhì)量好枝冀。

　　銑削刀具設(shè)計(jì)

　　三菱公司最近在鈦合金粗銑加工方面研發(fā)制造了VFX系列立銑刀舞丛，其外圓周刃可加工側(cè)面和臺階面的立面。底刃可加工平面果漾。粗大的刀體結(jié)構(gòu)和立裝刀片使其整體剛性提高球切。刀片下部形狀為V形谷誓，刀片被在刀體上的雙V形定位塊定位。雙V形塊的角度較大晃烟，有一定的厚度蕾崔，再加側(cè)面定位，刀片在刀體上被定位卡緊后安裝剛性很高翠柄。高剛性使刀具在加工中變形氧蔼，振動得以改善，立銑刀與工件相對位置穩(wěn)定皿完，加工精度和加工表面質(zhì)量可保證提高夫蚜。VFX系列銑刀的刀片材料是MP9030，這是針對鈦合金新開發(fā)的狈馏。刀片的刀刃呈曲線形功刽，切入工件平穩(wěn)，切削力減小咸耍，生成熱量較小淘巩，加工的質(zhì)量得以提高服英。內(nèi)部的冷卻液可直接作用在剛分離的切屑上努儒，使切屑抬離前刀面，并強(qiáng)制排出探橱，以防止黏結(jié)在刀片上申屹，從而延長刀具壽命，并能提高切削用量和加工效率隧膏。VFX系列銑刀的冷卻潤滑液噴嘴可據(jù)機(jī)床所供壓力進(jìn)行更換哗讥，不同的壓力有不同的孔徑，不同的流量的噴嘴胞枕。VFX系列鈦合金加工用立銑刀粗加工效率特別高杆煞，以直徑為63mm為例，最大排屑量可達(dá)400cm3/min腐泻。

　　較粗大帶可轉(zhuǎn)位立銑刀為保證冷卻液的良好供應(yīng)必須裝有帶冷卻孔的刀盤决乎。一般立銑粗加工大工件時(shí)，為經(jīng)濟(jì)起見可用帶可轉(zhuǎn)位刀片的立銑刀派桩，而精加工則多應(yīng)用精度較高的整體立銑刀构诚。三菱公司為精加工鈦合金，耐熱合金等開發(fā)了一系列整體硬質(zhì)合金立銑刀铆惑，大大提高了抗振性能和加工質(zhì)量范嘱，排屑更順暢，有利地實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定加工员魏。

　　另外斤间，在上述整體硬質(zhì)合金立銑刀型號的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的CoolStar系列整體立銑刀穆烹，其最大特點(diǎn)是整個立銑刀切削部分分布許多冷卻液孔，這些冷卻液孔的位置均經(jīng)過優(yōu)化仿扩，能夠發(fā)揮優(yōu)異的冷卻作用极求，提高加工穩(wěn)定性。由于刀具整體各處均能穩(wěn)定地供應(yīng)冷卻液种鳖，可以順利地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的各種加工惹你。

　　復(fù)合材料的加工刀具

　　復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同特性材料組合，從而具有某種特定性能的材料哈滥。碳纖維復(fù)合材料主要用在飛機(jī)機(jī)體糊扑，故它的加工多用鉆削和銑削。鉆削通常用的麻花鉆由于頂部存在橫刃喷总，橫刃不產(chǎn)生切削作用樟闽，只是擠壓滾卷纖維，是鉆削軸向分力和切削熱的主要來由柳卒。再加上碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)熱性極差笨扁，很易造成燒傷。

　　三菱新開發(fā)的MCS型鉆頭首先在其后刀面（頂面）修磨去橫刃并構(gòu)成三重后刀面列疗，減少了軸向力和頂端的摩擦發(fā)熱滑蚯。主刀刃設(shè)計(jì)為專適用于CFRP及其與鋁合金的復(fù)合板加工用的鋒利波形刃。它優(yōu)化了主刀刃各處的前角分布抵栈，從而減少了切削力和可能產(chǎn)生的毛刺告材。為了減少切削熱，MCS型鉆頭設(shè)計(jì)具有三角形冷卻孔的TRI-cooling技術(shù)古劲，并在鉆頭結(jié)構(gòu)上增大了容屑排屑空間斥赋。為使鉆頭在這樣嚴(yán)酷的條件下還能耐磨，其表面采用獨(dú)創(chuàng)的CVD法沉積的多層微粒金剛石涂層DD220产艾，其耐磨性與平滑性俱佳疤剑。它在加工CFRP及其與鋁合金的復(fù)合板時(shí)，進(jìn)出口處及鋁合金兩端精度都較過去大幅度提高闷堡。

　　在立銑刀方面三菱也是采用了以CVD法構(gòu)成的金剛石涂層隘膘。立銑刀的結(jié)構(gòu)有兩種，一是重視加工表面質(zhì)量的DFC-4JC型缚窿，其螺旋角小棘幸，可降低軸向阻力，減少毛刺和分層妨舟，從而獲得良好的加工表面问乌；一是重視加工效率的DFC-JRT型，其采取交叉分屑槽結(jié)構(gòu)邦叶，從而降低切削力和切削熱寂齐，實(shí)現(xiàn)高效加工绅厘。二者加工時(shí)的冷卻方式是吹壓縮空氣。有些情況下GFRP（玻璃纖維復(fù)合材料）使用較多時(shí)肃逐，切削加工用各種刀具基體材料可同上缤纽，表面可用三菱特殊開發(fā)的DLC（類金剛石）涂層，加工效率高袄肩，而且非常經(jīng)濟(jì)讨绝。

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