飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的高速銑削工藝
【編者按】飛機(jī)結(jié)構(gòu)件是構(gòu)成飛機(jī)機(jī)體骨架和氣動(dòng)外形的主要部件，功能重要谣拣。高速銑削是該類零件機(jī)械加工的最主要方法囚痴。高速數(shù)控加工中心和高速銑床已在航空制造企業(yè)中廣泛應(yīng)用叁怪。有關(guān)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件及航空鋁合金的高速數(shù)控加工工藝，工藝人員及研究者已多有論述深滚。本文總結(jié)歸納其中的若干關(guān)鍵問(wèn)題奕谭，并評(píng)述其發(fā)展動(dòng)態(tài)。
高速銑削優(yōu)越性
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的材料主要有3類：航空鋁合金痴荐、鈦合金和復(fù)合材料血柳，其中航空鋁合金所占比重最大[1]。鋁合金切削性能好生兆，但切削時(shí)容易粘刀难捌、產(chǎn)生積屑瘤。隨著鋁合金硅含量的增加鸦难，加工難度在增大垮允。鈦合金切削性能差：切削溫度很高、單位面積上切削力大拘挡、加工冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重疚都、刀具易磨損。
從結(jié)構(gòu)上看掌社，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件壁薄哥笤、尺寸大、加工余量大簇茉、相對(duì)剛度較低协悼。圖1所示零件為壁板。為了減輕重量哈寂，進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì)残昔，往往在結(jié)構(gòu)件上形成各種復(fù)雜槽腔、筋佑茴、凸臺(tái)和減輕孔等要素物即。整體結(jié)構(gòu)件尺寸更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜壁薄键闺、易變形寿烟，零件槽間距離可能僅為2~5mm，腹板厚度也僅有2~4mm辛燥， 筋頂形狀復(fù)雜筛武，切削時(shí)很容易產(chǎn)生變形。
切削效率低和切削易變形是制約鋁合金結(jié)構(gòu)件加工的主要問(wèn)題[2]辉懒。鈦合金結(jié)構(gòu)件的主要問(wèn)題是切削溫度高，刀具磨損嚴(yán)重谍失。高速銑削可以較好地解決這些問(wèn)題[3]眶俩。
首先，由于高的切削速度铝比，單位時(shí)間內(nèi)的材料切除率（切削速度荠补、進(jìn)給量和背吃刀量的乘積，v×f×ap）增加穷筒，切削加工時(shí)間減少宁线，切削效率大幅度提高，從而加工成本也降低弦撤。
同時(shí)僻一，在高切削速度范圍內(nèi)，切削力降低鼠基，減少了切削變形引起的加工誤差冀肆，從而有利于薄壁件或剛性差零件的切削加工。
此外假怔，高速切削時(shí)凄恤，切屑以很高的速度排出，帶走大量的切削熱怕收。切削速度提高愈大嘿辟，帶走的熱量愈多（大約在90％以上），傳給工件的熱量大幅度減少片效，有利于減少加工零件的內(nèi)力和熱變形红伦，提高加工精度。
高速切削時(shí)淀衣，工作平穩(wěn)昙读、振動(dòng)小，零件的加工表面質(zhì)量高舌缤。原因有2個(gè)方面：高速切削時(shí)，機(jī)床的激振頻率高某残，遠(yuǎn)離了工藝系統(tǒng)的固有頻率国撵，避免了顫振；切削力是切削過(guò)程中的主要激勵(lì)源，高速切削時(shí)切削力降低介牙，使得激勵(lì)源減小壮虫。
高速切削也可有效地減少刀具磨損，提高零件加工的表面質(zhì)量环础。
高速切削的理論基礎(chǔ)與常規(guī)速度的切削有很大不同囚似，有關(guān)高速切削的理論最早源自于薩洛蒙假說(shuō)，相關(guān)理論目前仍在探索完善中岗翔。
刀具及刀具材料
1刀具材料
高速銑削刀具應(yīng)具有高耐磨性幌蹈、高抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性、良好的耐熱沖擊性能蹲鱼，同時(shí)要求刀具表面的粗糙度低转迷，以減小與鋁合金的摩擦和粘結(jié)。
目前哲耐，航空結(jié)構(gòu)件高速切削中普遍采用超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金刀具乞易、涂層的硬質(zhì)合金刀具[4]，精加工時(shí)也常采用聚晶金剛石（PCD）刀具鳞爱，但成本高毕蠢。
超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的含鈷量在10%~12%左右，WC晶粒的平均粒度在0.2~0.5μm之間便师。具有高硬度雁唁、高強(qiáng)度和高韌性。刀尖可以刃磨得非常鋒利乙淡，能夠降低切削力和振動(dòng)绊含。對(duì)于表面粗糙度要求不超過(guò)Ra3.2、尺寸精度在0.2mm左右的航空結(jié)構(gòu)件具有良好的適應(yīng)性炊汹。
硬質(zhì)合金涂層刀具基體采用硬質(zhì)合金材料躬充，表面采用先進(jìn)的涂層材料。既具有高強(qiáng)度讨便、高韌性及抗沖擊能力充甚，又具有更高的硬度、耐磨性和抗月牙洼磨損的能力霸褒，摩擦系數(shù)小伴找，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)。應(yīng)用于切削鋁合金的刀具涂層材料有TiC废菱、TiN技矮、TiCN、TiAlN殊轴、DLC衰倦、CrAlN袒炉、TiB2等。
根據(jù)刀具直徑和加工部位的不同验恕， 可分別選用可轉(zhuǎn)位式銑刀和整體式銑刀思早。整體式硬質(zhì)合金刀具有良好的剛性和切削穩(wěn)定性，加工效果好梅砰，應(yīng)用廣包萧。但由于制造難度大，對(duì)材質(zhì)要求高姨篮，整體式硬質(zhì)合金銑刀目前主要依賴進(jìn)口荠划。國(guó)外品牌有Fraisa、Hanita咬钝、Sandvik杀铆、SGS等。正在努力實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的廠家有廈門金鷺特種合金有限公司哈堵、自貢硬質(zhì)合金有限公司等抚袁。
可轉(zhuǎn)位刀具一般為大直徑（≥φ25）刀具，刀片與刀體的連接方式正在由單螺釘式向雙螺釘式演化比荡，從而提高了連接剛度多尺。未來(lái)，可轉(zhuǎn)位刀具所占比重將會(huì)提高嘱巾。
PCD刀具耐磨性憨琳、導(dǎo)熱性及刀刃鋒利性均較好，硬度高旬昭，非常適合于高速加工鋁合金篙螟。根據(jù)鋁合金中含硅量的不同，選用不同粒度的PCD刀片问拘。加工硅含量< 12%的鋁合金遍略，選擇PCD刀片的粒徑為8~9μm；而加工硅含量>12%的高硅鋁合金骤坐，PCD 粒徑為10~25μm時(shí)效果最好绪杏。
PCD材料在鋁合金高速、高精度切削中的應(yīng)用在擴(kuò)大纽绍，同時(shí)蕾久，隨著鈦合金材料在結(jié)構(gòu)件中比例的提高，PCD刀具也已開始應(yīng)用于高速切削鈦合金拌夏。PCD也是干式綠色高速切削的理想材料[5]僧著。
需要特別指出的是，正如不用金剛石刀具加工鐵基材料一樣辰诉，一般不用氧化鋁基陶瓷刀具加工鋁合金圣治，因?yàn)殇X與氧化鋁基陶瓷的化學(xué)親和力強(qiáng)那赘，易產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。
2刀具角度
對(duì)高速銑削質(zhì)量和成本影響較大的刀具角度有前角呆埃、后角和螺旋角等。
刀具前角決定切削刃的鋒利程度和強(qiáng)度弓聋。增大前角视片，能夠減小切屑變形和切削力，降低切削溫度纷炼，抑制積屑瘤的產(chǎn)生赢凫，提高刀具的壽命，但前角過(guò)大會(huì)使楔角減小桂葛，降低刀刃強(qiáng)度样矢，造成崩刃，致使切削溫度升高秀裂，刀具壽命下降那岁。研究表明，刀具前角是影響高速切削鋁合金刀具壽命的主要因素魔种。高速銑削鋁合金時(shí)析二，刀具前刀面溫升高，一般节预，前角應(yīng)比常規(guī)切削時(shí)的前角小約10°叶摄，一般來(lái)講，高速銑削航空鋁合金時(shí)的前角范圍在12°~25°[3]安拟。
刀具材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性大蛤吓，前角可以取得大些。如超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金比普通硬質(zhì)合金的前角大糠赦。粗加工時(shí)会傲，切削力比較大，切削溫度高愉棱，沖擊載荷大唆铐，應(yīng)適當(dāng)減小前角以提高刀具壽命。精加工時(shí)奔滑，切削力比較小艾岂，為使切削刃鋒利，減小工件變形或得到較高的表面質(zhì)量迈壤，前角可以取大一些以赤。
后角主要影響表面粗糙度。增大后角可以減少后刀面與過(guò)渡表面之間的接觸面積趟雄，減少摩擦劣饺，并使刃口鋒利而減輕刃口對(duì)金屬的擠壓印姑，有利于提高刀具的壽命和加工表面質(zhì)量。若后角過(guò)大契片，刃口強(qiáng)度和散熱條件變差狮贪，反而會(huì)降低刀具壽命。如果后角過(guò)小汛欺，摩擦嚴(yán)重尾杆，刀刃變鈍，切削溫度升高琉语。
后角的選擇主要按軸向切深與徑向切深比值（ap /ae）選取狗丙，ap /ae的值越大，切削力大密哈，切削溫度也高暇昂，則后角減小。一般高速銑削刀具的后角在6°~18°之間[4]伴嗡。
在PCD 刀具超高速切削鋁合金時(shí)急波，切削厚度較小，屬于微量切削瘪校，后角及后刀面對(duì)加工質(zhì)量的影響較大幔崖，刀具最佳前角為12°~15°，后角為13°~15°渣淤，以減小徑向切削力[4]赏寇。
鈦合金塑性低，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度短价认，應(yīng)選用小前角嗅定，以增加切屑與前刀面的接觸面積，改善散熱條件用踩，加強(qiáng)切削刃渠退，一般取γ0=5°~15°。從提高刀具壽命和切削加工的表面質(zhì)量考慮脐彩，鈦合金加工應(yīng)盡可能選用大后角α0=8°~15°[3]论艰。當(dāng)然，具體的角度值與刀具材料有關(guān)发刨。
整體式銑刀的螺旋角對(duì)刀具的切削性能和壽命有一定的影響勇袋。當(dāng)螺旋角較大時(shí)，刀具參加切削的刃較長(zhǎng)太队，作用在單位切削刃上的切削力減小淑助，刀具的切入切出比較平穩(wěn)，有利于提高刀具壽命痢玖。粗加工時(shí)選用較小的螺旋角光稽，有利于排屑粟辛；精加工時(shí)選用較大的螺旋角，可提高表面加工質(zhì)量也拳。
薄壁腹板銑削加工時(shí)應(yīng)盡量選擇刀具圓角半徑為零芙掖、小螺旋角、齒數(shù)少的刀具绝迁。
此外汉惫，刀尖圓弧半徑的選擇應(yīng)適當(dāng)，圓弧半徑過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低刀具使用壽命著摔。刀齒不能太密， 刀齒較密定续，刀具容屑空間小谍咆，切削易堵塞，限制了進(jìn)給量的提高私股，容易產(chǎn)生冷作硬化層摹察，加劇刀具的磨損。
3刀具破損倡鲸、刀具壽命與切屑
高速切削時(shí)供嚎，刀具在比普通切削加工更為惡劣的條件下工作，具有不同的失效機(jī)理峭状，切削溫度及熱應(yīng)力對(duì)刀具磨損破損的影響最為顯著克滴。
高速銑削航空鋁合金時(shí)，在刀具磨損初期以刀具微崩刃為主优床，后期以前刀面的片狀剝落為主劝赔。粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損是高速銑削航空鋁合金時(shí)的主要失效機(jī)理[3]。
相比普通銑削胆敞，高速銑削時(shí)刀具的破損更加嚴(yán)重诸痢。這是因?yàn)椋咚巽娤鲿r(shí)刀具承受更高的切削溫度和熱應(yīng)力沖擊酝梧，熱疲勞造成熱裂紋斜回，而高周循環(huán)的機(jī)械載荷使裂紋擴(kuò)展，造成刀具的崩刃與剝落掸阶。
切屑形態(tài)對(duì)切屑排出和斷屑凳贰、刀具磨損方式有直接的影響。工件材料及其熱力學(xué)性能對(duì)切屑形成的形態(tài)起著決定性作用窟著。航空鋁合金在很大的切削速度范圍內(nèi)容易形成連續(xù)帶狀切屑儡绩，而鈦合金更容易產(chǎn)生集中剪切滑移(或絕熱剪切)，從而產(chǎn)生鋸齒狀切屑程鸵。
銑削參數(shù)與銑削方式
1銑削參數(shù)
高速銑削參數(shù)主要包括銑削速度鹿磁、銑削深度（包括軸向銑削深度和側(cè)面銑削深度）蒜吱、進(jìn)給速度（每齒進(jìn)給量）以及銑削刀具的懸伸長(zhǎng)度等。影響高速銑削參數(shù)的因素非常多骆喉，其中最主要的是工件材料和銑刀材料的匹配關(guān)系诚凰。選擇合理的切削用量可以提高刀具的壽命，發(fā)揮刀具的最佳潛能哀澈。一直有相當(dāng)多的研究者在關(guān)注高速切削用量的選擇問(wèn)題[6]牌借。
通常采用的切削方案為：高切削速度、中進(jìn)給量和小切削深度割按。但實(shí)際加工中膨报，并不是切削速度越高，效果越好适荣，要對(duì)工件现柠、刀具以及設(shè)備綜合考慮，制訂合理的加工方案弛矛。
」环浴（1）銑削速度。
高速切削鋁合金的速度范圍一般為1000~7000m/min丈氓。這一速度值越過(guò)了薩洛蒙曲線的波峰周循，能獲得高速切削的效益，即切削力和切削溫度降低或不顯著升高万俗，避開了機(jī)床顫振區(qū)湾笛。
工件和刀具性能的不同，切削速度也不同辆泄。使用涂層硬質(zhì)合金刀具時(shí)半摔，高速切削鋁合金的切削速度范圍一般在1000~5000m/min。鋁合金含硅量越高演易，切削速度越低脏偏，加工高硅鋁合金時(shí)切削速度在300~1500m/min時(shí)效果較好。
“优肌（2）徑向切深和軸向切深掺胖。
從切削力、殘余應(yīng)力醉檐、切削溫度等方面考慮盾叭，采用較小的軸向切深和較大的徑向切深是有利的。通常粗加工時(shí)勿镇，軸向切深ap=（0.1~1）D肄高，徑向切深ae<0.5D，D為刀具的直徑。
∑庹恪（3）每齒進(jìn)給量膘掰。
一般，在粗加工時(shí)取0.3~0.5mm佳遣，精加工時(shí)取0.1~0.2mm[4]识埋。
2銑削方式
一般采用順銑方式銑削。刀具緩慢切入工件零渐，以降低切削熱并減小徑向力窒舟。大切除量的整體結(jié)構(gòu)件加工(如大型件的槽加工) 時(shí)，一般采用分層切削诵盼、小切深惠豺、中進(jìn)給。在加工內(nèi)部型腔時(shí)风宁，當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)到拐角處時(shí)洁墙，采用擺線切削，可避免切削力突然增大杀糯，否則產(chǎn)生的熱量會(huì)破壞材料的性能。
在銑削鈦合金結(jié)構(gòu)件時(shí)可采用不對(duì)稱順銑法苍苞，使刀齒前面遠(yuǎn)離刀尖部分首先接觸工件固翰，刀齒切離時(shí)的切屑很薄，不易粘結(jié)在切削刃上耕粪。而逆銑則相反治盆，容易粘屑，當(dāng)?shù)洱X再次切入時(shí)切屑被碰斷妨宙，造成刀具材料的剝落崩刃矫摸。
走刀路徑
高速銑削均為數(shù)控銑削。走刀路徑（或稱刀軌）在很大程度上影響加工效率伐歇、工件變形和表面質(zhì)量烧锋。
高速銑削時(shí)，走刀路徑應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化磁姻，少轉(zhuǎn)折點(diǎn)密梯，路徑盡量平滑，減少急速轉(zhuǎn)向革睬。在保證加工精度的前提下安影，應(yīng)減少空走刀時(shí)間，盡可能增加切削時(shí)間在整個(gè)工件中的比例竣康，以提高加工效率膏蚓。進(jìn)、退刀位置應(yīng)選在不太重要的位置，并且使刀具沿零件的切線方向進(jìn)刀和退刀驮瞧，以免產(chǎn)生刀痕氓扛。先加工外輪廓，再加工內(nèi)輪廓剧董。
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上的加工特征主要有輪廓幢尚、槽腔、曲壁翅楼、筋尉剩、孔、下陷和凸緣毅臊、凸臺(tái)理茎、面、開口等管嬉。以下簡(jiǎn)單討論槽腔和筋的高速銑削走刀路徑皂林。
1槽腔走刀路徑
槽腔是周邊封閉、有底的一種結(jié)構(gòu)蚯撩。槽腔特征是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最主要的加工特征密巷，占整個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征的80%以上。直壁槽腔最常見饲悟。按底面形狀槽腔可以分為平底槽循贝、斜底槽和曲底槽。槽腔內(nèi)可以有子槽和島嶼等子特征根朱，如圖2所示尉利。 槽腔包含底面、側(cè)面敏盒、轉(zhuǎn)角3個(gè)加工要素汤顷。底面精度要求較高，為槽腔的主要加工要素翁凳。
底面加工一般采用平底銑刀递促，也可用圓角銑刀（如圓角加工和精加工）。走刀路徑有行切县趴、環(huán)切和混合切3種方式橘蹭。通過(guò)分層銑削實(shí)現(xiàn)最終的加工要求。
行切法的走刀路徑短页衙，但在每?jī)纱芜M(jìn)給的起點(diǎn)與終點(diǎn)間留下殘留面積摊滔，表面粗糙度高。環(huán)切法則反之店乐〖杼桑混合法的走刀方法是，先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法切一刀腺兴，既能使總的走刀路徑較短左电，又能獲得較好的表面粗糙度。3種走刀方法在槽腔加工中都有采用页响。斜底槽腔一般采用行切加工篓足。對(duì)于整體結(jié)構(gòu)件中常見的薄壁框體零件，采用單一的環(huán)切闰蚕、螺旋切削時(shí)栈拖，腹板變形很難控制，而采用分步環(huán)切法走刀后没陡，通過(guò)零件未加工部分自身的剛性涩哟，可達(dá)到減小腹板變形的目的。
槽腔子特征按其底面在加工坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)大小由高向低加工焊循，如圖3所示帝愉。 先將各子特征的底面按Z坐標(biāo)值從高到低排列，得到有序Z向底面隊(duì)列沈跷；再通過(guò)識(shí)別系統(tǒng)按底面Z的大小依次調(diào)用隊(duì)列中的底面暖麻，從而按照由高到低的順序生成底面刀軌[7]。圖4為含半島的槽腔底面的走刀路徑亮铛。 進(jìn)刀點(diǎn)的選取與槽腔的類型有關(guān)瘾手，重點(diǎn)考慮進(jìn)刀點(diǎn)位置的開敞性、對(duì)側(cè)面的無(wú)干涉要求卑聚。有以下重要原則[8]：
∫６省（1）從槽中心進(jìn)刀卧蒂。
∨唷（2）開口槽從槽腔開口處輪廓外進(jìn)刀。
≡蚕纭（3）有島嶼的槽從槽側(cè)面與島嶼側(cè)面之間進(jìn)刀掰腌。
（4）有孔的槽在孔中心進(jìn)刀炸渡。
進(jìn)/退刀方式的選擇是影響加工質(zhì)量的另一個(gè)重要因素。槽腔加工主要采用直線、折線及圓弧3種進(jìn)刀方式桃焕。
直線進(jìn)刀的路徑最短契沫；折線進(jìn)刀可實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀的切削力最小吼畏；圓弧進(jìn)刀一般不用于封閉的槽腔加工進(jìn)刀督赤，而是通常用在工件外進(jìn)刀。直線進(jìn)刀時(shí)刀具垂直切入工件中，刀具的軸向負(fù)載瞬間變大躲舌，會(huì)導(dǎo)致刀具偏斜丑婿，影響加工質(zhì)量，另外没卸，刀具磨損也很大羹奉，尤其是高速加工時(shí)。一般優(yōu)先選擇折線和圓弧進(jìn)刀方式约计。薄壁件選擇圓弧進(jìn)刀方式诀拭，因?yàn)檩S向載荷最小。開口槽或有狹長(zhǎng)空間的封閉槽腔可用折線進(jìn)刀方式鸦呆。當(dāng)槽腔為開口槽腔時(shí)可以在零件外部進(jìn)刀瓣挂，或在毛坯上預(yù)先鉆好進(jìn)刀孔，選用加工效率更高一些的垂直進(jìn)刀方式畔香。
下刀角度影響切削平穩(wěn)性及加工效率类埋，相對(duì)小一些的下刀角度會(huì)使切削加工較平穩(wěn)但效率低。
退刀時(shí)應(yīng)使刀具平緩離開工件以防止在已加工表面產(chǎn)生刀痕猪褐，一般采用直線及圓弧兩種退刀方式鼓辈。在加工獨(dú)立槽特征時(shí)一般優(yōu)先選用直線退刀；在加工含孔和子槽的槽加工時(shí)一般在孔處直線或圓弧退刀和蛀；在加工含凸臺(tái)的槽時(shí)一般優(yōu)先在凸臺(tái)和槽之間的位置直線或圓弧退刀失跷。
在槽腔加工過(guò)程中要注意島嶼的避讓。槽腔銑的刀軌規(guī)劃實(shí)際上主要是解決如何生成等距線以及等距線的自交搂棱、輪廓等距線和島嶼等距線相交以后重新組環(huán)的問(wèn)題叔梆。對(duì)于有島嶼的薄壁腹板的加工可以通過(guò)控制加工順序和切削用量來(lái)防止彈刀現(xiàn)象的出現(xiàn)。在加工槽腔轉(zhuǎn)角時(shí)也可以采用插銑方式和控制殘留余量防止彈刀現(xiàn)象的發(fā)生偏控，而且可以提高加工效率筑凫。
2筋的走刀路徑
筋是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中另一種常見的加工特征。筋通常起加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度的作用并村，一般位于槽腔巍实、輪廓之間，或位于槽腔內(nèi)部哩牍。如圖5所示棚潦，筋有開口筋、耳片筋膝昆、曲頂筋等丸边。一般筋寬只有3~4mm，屬于一種薄壁結(jié)構(gòu)荚孵。高速銑削時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮變形對(duì)加工質(zhì)量及精度的影響妹窖。 筋特征主要是由筋頂面挠唆、筋側(cè)面和約束面3部分組成，如圖6所示嘱吗。筋頂面的加工是筋加工的主要部分玄组。大部分的筋側(cè)面在銑槽腔的內(nèi)壁面或飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的外輪廓面時(shí)被順帶加工完成。小部分的開口筋或者獨(dú)立筋中谒麦，若加工時(shí)筋的強(qiáng)度不夠杏住，此時(shí)筋側(cè)面需要進(jìn)行繞圈銑的單獨(dú)加工，但當(dāng)筋位于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的輪廓時(shí)開口筋和獨(dú)立筋一般不采用單獨(dú)繞圈進(jìn)行加工援愁。 若筋頂面贫拭、筋側(cè)面和約束面都要加工，則各部分的加工順序?yàn)椋杭s束面→筋頂面→筋側(cè)面径揭。
筋頂面多為平面耍叮，也有斜面和曲面。筋頂面加工時(shí)多采用圓角刀3軸側(cè)刃加工雌夕，一般選擇合適的刀具半徑使筋頂面盡量一次加工完成滋评。影響加工質(zhì)量的主要因素是加工刀軌及刀軌之間的行距。筋頂面加工一般采用等高銑削派憨，順銑购廊、行切的走刀方式，刀軸方向?yàn)閆向笔碌，通常采用斜線進(jìn)刀或圓弧進(jìn)刀刃镶，如圖7所示。 筋的約束面大部分為平面甚脉，也有小部分靠近輪廓的約束面為直紋曲面丸升。一般多用圓柱形的平底刀對(duì)約束面進(jìn)行側(cè)銑加工。對(duì)于平面型的約束面牺氨，常用平底刀三坐標(biāo)加工狡耻，刀軸方向?yàn)閆向，通常采用圓弧進(jìn)退刀波闹，如圖8所示酝豪。對(duì)于直紋面型的約束面涛碑，常用五坐標(biāo)加工精堕，加工時(shí)刀具的刀軸方向相對(duì)于工件的方向在一定的角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。 筋側(cè)面多采用圓鼻刀側(cè)銑蒲障。筋屬于薄壁結(jié)構(gòu)歹篓，加工側(cè)面時(shí)由于受力不均勻易發(fā)生變形，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┤嘌帧．?dāng)筋是一端無(wú)連接支撐的開口筋庄撮，或是兩端無(wú)支撐連接的獨(dú)立筋的側(cè)面時(shí)背捌，一般會(huì)采用繞圈銑逐層加工方式，以減少變形湘乐，如圖9所示蝌飘。 筋頂面加工的刀軌計(jì)算是筋頂面加工的一個(gè)重要部分，以一端有過(guò)渡圓弧面的筋頂面加工為例扇胀，如圖10所示跑既。其中，O點(diǎn)是圓角刀的刀尖點(diǎn)忌党，O′是圓角刀的倒角圓心點(diǎn)轿白。ABC為加工過(guò)程中刀觸點(diǎn)的軌跡，A′B′C′為加工過(guò)程中倒角圓心點(diǎn)的軌跡铺举，A″B″C″為刀尖點(diǎn)加工時(shí)形成的刀軌線罢摧。 筋頂面加工的進(jìn)刀點(diǎn)與筋約束面和筋頂面的形狀有關(guān)，其中劫伊，待加工的筋頂面的類型是確定進(jìn)刀點(diǎn)的重要因素拆聋，重點(diǎn)考慮進(jìn)刀點(diǎn)位置的開敞性、對(duì)約束面無(wú)干涉的要求姊呐。在確定進(jìn)刀點(diǎn)時(shí)有下列原則：
±衣伞（1）從筋開敞的一端進(jìn)刀；
》（2）從筋頂面的的平面處進(jìn)刀缸沃；
（3）從筋頂面的最低處進(jìn)刀修械；
≈耗痢（4）一端有過(guò)渡圓弧的筋頂面從無(wú)過(guò)渡圓弧的另一端進(jìn)刀；
】衔邸（5）兩端有過(guò)渡圓弧的筋頂面從頂面的中間進(jìn)刀翘单。
裝夾方式
飛機(jī)結(jié)構(gòu)件大多為表面由數(shù)個(gè)槽腔和孔組成的雙面結(jié)構(gòu)，機(jī)械加工時(shí)裝夾困難蹦渣，易產(chǎn)生加工變形哄芜，表面加工質(zhì)量很難控制。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到如下要求：翻面加工時(shí)能提供較好的定位和支撐柬唯、較薄的結(jié)構(gòu)能提供輔助支撐认臊、外輪廓加工時(shí)能連續(xù)進(jìn)行切削。
目前锄奢，普遍采用的裝夾方式有機(jī)械失晴、液壓可調(diào)夾具、真空吸附裝夾工划、電控永磁吸盤等幾種滑信。
夾具元件可能會(huì)與走刀路徑干涉占找。利用液壓可調(diào)夾具，即壓板在零件加工過(guò)程中可以松開煞恭，并可移出刀具加工區(qū)络务，保證刀具切削軌跡的連續(xù)性。刀具切過(guò)壓緊位置后井翅，夾具系統(tǒng)再使壓板返回原來(lái)的壓緊位置蟹嫁。
由于結(jié)構(gòu)件大多是薄壁件，確定夾緊力非常重要英谢。目前大多還是采用經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定裝夾力大小讹玉、位置及作用順序，沒(méi)有考慮高速切削熱力耦合對(duì)工件變形的影響等問(wèn)題刃伞，很難保證工件的加工精度挡辩，并給加工后的工件校形帶來(lái)很大的困難。理論計(jì)算法（例如采用有限元方法）仍存在很多困難钥嫌，計(jì)算結(jié)果也并不一定符合實(shí)際垃杖。
在實(shí)際的工裝設(shè)計(jì)中，常常會(huì)有很多工藝瓶頸需要克服丈屹，例如调俘，雙面結(jié)構(gòu)件在加工中，有些加工部位缺少支撐旺垒，容易產(chǎn)生局部加工變形而導(dǎo)致零件結(jié)構(gòu)厚度難于控制彩库；國(guó)內(nèi)常采用的預(yù)留工藝凸臺(tái)方法加工剛度差的薄壁件，造成材料的浪費(fèi)先蒋；若在零件內(nèi)部壓緊骇钦，被壓緊的薄壁部位可能對(duì)零件產(chǎn)生變形甚至損傷，很難達(dá)到理想效果竞漾。
由于結(jié)構(gòu)件品種多眯搭、批量小，柔性?shī)A具是未來(lái)發(fā)展方向[9]业岁。應(yīng)借鑒組合夾具或成組夾具的若干概念鳞仙。利用更換夾具的部分組件或改變?cè)恢靡赃m應(yīng)不同零件的裝夾要求，如可換基礎(chǔ)墊板笔时、組合夾具等展松。
結(jié)束語(yǔ)
切削效率高和切削變形小是飛機(jī)結(jié)構(gòu)件采用高速銑削方法并取得較好效益的主要原因。在刀具材料慌缨、刀具幾何角度氏走、銑削參數(shù)资妇、銑削方式娱背、走刀路徑以及夾具設(shè)計(jì)等各方面讥燎，雖然各航空廠積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但仍然存在較多問(wèn)題需要解決烂秘。目前掰魁，面臨的主要問(wèn)題包括減小加工變形、夾具柔性化裳雕、切削參數(shù)優(yōu)化低流、刀具材料國(guó)產(chǎn)化等。
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