【編者按】山高在發(fā)展迅猛的工業(yè)品市場上畔濒， 擁有著穩(wěn)定且完善的客戶群顽悼。由于汽車工業(yè)孝赫、航空航天央颈、電站設(shè)備等構(gòu)成了山高最大的客戶來源， 山高已在這些加工領(lǐng)域里積累了多年的生產(chǎn)經(jīng)驗岗制。在中國械耙，山高的產(chǎn)品受到了廣泛應(yīng)用。

作為最典型的航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件刷男，其高效加工的實現(xiàn)一直以來都倍受關(guān)注袖蝙。上海航天精密機械研究所（以下簡稱800所）在對一種典型折疊式翼板進行高效加工工藝改進過程中搪狈，應(yīng)用來自山高刀具的解決方案，令該零件加工效率提升3倍以上羊耸，產(chǎn)品尺寸精度及表面質(zhì)量得到了有效保證延幻。

隨著科技的不斷發(fā)展、國際形勢的瞬息萬變葵伟，來自于新領(lǐng)域探索及國土安全的多方需求林品，目前我國航天產(chǎn)品已經(jīng)逐漸步入高密度發(fā)射時期，各類航天產(chǎn)品的制造需求量逐年遞增夕谬，迫使航天制造企業(yè)必須大幅提升產(chǎn)能增队，這其中最重要的途徑就是提升加工效率。

航天典型零件目前最常采用的是高強度鋁合金材料（例如2A12）哲银，屬于易切削塑性材料扛吞，具有強度和硬度較低，同時熔點低荆责、導(dǎo)熱性好滥比、抗拉強度低的特點。但航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件往往因為復(fù)雜的形狀結(jié)構(gòu)草巡，材料去除量大守呜、薄壁易變形等特點，對零件加工精度山憨、質(zhì)量及加工效率等各方面具有更高的要求查乒。

例如某航天典型薄型多面體零件由多個角度斜面組成，整體壁厚薄且漸變郁竟。該類零件毛坯一般采用預(yù)拉伸鋁板玛迄，加工后最薄處僅為2mm，零件材料去除率大于50%棚亩。在機械加工工藝安排上最常采用厚度方向正反面對稱銑削的方法蓖议，均勻去除材料釋放材料內(nèi)部應(yīng)力，以控制零件變形腹瞒。正是由于該零件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜毁几，圓角和斜面很多，導(dǎo)致加工工藝復(fù)雜孝尺，刀具軌跡繁瑣陵租，加工效率較低。

圖1 航天典型薄型多面體零件二維示意圖及三維模型

高效加工需進行系統(tǒng)優(yōu)化

高效加工技術(shù)的特征是加工過程中的高材料去除率和更短的單件加工時間洼宪，并通過切削參數(shù)優(yōu)化以保證加工精度和表面質(zhì)量育床，相對于普通加工，它對整個加工系統(tǒng)有著更高的要求绒霹。在航天整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控銑削加工過程中松浆，要保證零件加工質(zhì)量和加工精度窑竖，提高加工過程的材料去除率，首先必須針對由機床-刀具-工件及其相互間接口（刀柄和夾具）組成的切削加工系統(tǒng)進行系統(tǒng)優(yōu)化旧晴，保證高速切削過程中整個系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠适固。

粗加工的主要目的是去除材料，為精加工留合適的余量遮尚，因此粗加工一般不需要考慮工件的尺寸精度問題瘟则、表面質(zhì)量問題以及變形。而在精加工中需要充分考慮裝夾枝秤、走刀、工藝參數(shù)對零件內(nèi)部應(yīng)力的影響慷嗜，切削時切削力淀弹、切削熱對零件結(jié)構(gòu)的影響，控制變形庆械，避免由于效率提升引起的變形造成零件精度及表面質(zhì)量破壞薇溃。

切削刀具的選擇

選擇更加合理的刀具可以直接提高生產(chǎn)效率。鋁合金材料的切削加工對刀具材料要求并不高缭乘，一般采用硬質(zhì)合金銑刀即可沐序，涂層可使用無涂層或金剛石涂層。在粗加工中由于不必考慮精度及質(zhì)量問題堕绩，最大限度高效切除金屬材料策幼，因此可以選擇大直徑刀具，減少走刀次數(shù)奴紧，縮短走刀時間特姐。另外，在粗加工中盡量選擇密齒刀具替代疏齒刀具冬蝶，可以增加每轉(zhuǎn)進給量裁鸦，在相同的轉(zhuǎn)速下切削速度可以得到增加。在精加工中瘟气，除了考慮材料高效去除的問題肮脱，還應(yīng)充分考慮薄壁構(gòu)建在切削中受力變形控制問題。航天鋁合金薄壁件精加工宜選用K系列硬質(zhì)合金刀具（相當于我國原鎢鈷類断憨，主要成分為WC+Co夜痊，代號為YG）。刀具前角不能太小披蚕，否則增大了切削變形和摩擦力尖坦，前刀面磨損加大，降低刀具使用壽命讹渴。

優(yōu)化走刀軌跡

提速增效中一個較為有效的方法就是優(yōu)化走刀軌跡装屈，在高速切削時要保證刀位路徑的方向性,即刀具軌跡盡可能簡化,少轉(zhuǎn)折點,路徑盡量平滑,減少急速轉(zhuǎn)向怒晕；應(yīng)減少空走刀時間,盡可能增加切削時間在整個工件中的比例；應(yīng)盡量采用回路切削,通過不中斷切削過程和刀具路徑,減少刀具的切入和切出次數(shù)路学，獲得穩(wěn)定嚼吞、高效、高精度的切削過程蹬碧。

在航天整體結(jié)構(gòu)件的大型復(fù)雜曲面高速切削加工中,曲面曲率變化大時,應(yīng)以最大曲率半徑方向作為最優(yōu)走刀方向,如圖2.1所示舱禽；曲面曲率變化小時,曲率半徑對走刀方向的影響減弱,宜選擇單條刀軌平均長度最長的走刀方向,如圖2.2所示。

在斜面加工時恩沽，若采用圖3.1所示的橫向水平走刀誊稚，每一段走刀距離都很短，在切削過程中主軸需要頻繁換向罗心，切削穩(wěn)定性差里伯。且由于切削的是斜面，水平走刀需要X或Y軸與Z軸的聯(lián)動渤闷，不利于切削速度的提升疾瓮。因此，針對此類斜面加工飒箭，走刀軌跡盡量安排為平行于最長斜邊（如圖3.2）狼电，不但走刀軌跡最長、換向次數(shù)最少弦蹂，而且單道走刀都只是在XY平面運動切削哥钉，Z軸方向運動都是安排在工件輪廓之外的位置羹唠，即使在高速切削下亦可減小刀具損傷虐译。

切削參數(shù)的確定

在粗加工時，一般可選擇大進給量與適當大的切削深度并配以中等切削速度的“大功率”高效切削撑停，更能達到高材料切除率鲤瞪，從而極大提高生產(chǎn)效率牢介。而對于精加工來說只有提高轉(zhuǎn)速和增大齒數(shù)是可行的，而增大每齒進給量可能會降低表面精度揉拯，產(chǎn)生殘余應(yīng)力導(dǎo)致變形泳厌。所以往往通過高切削速度、低每齒進給量的“輕切快切”來保證生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品的精度及表面質(zhì)量液斩。

切削參數(shù)可通過切削加工有限元分析和切削加工實驗最終確定起驱。例如，加工現(xiàn)場通過有限元分析谤赛，獲得了最高轉(zhuǎn)速達24000r/min的機床主軸若要能夠很好的滿足航天典型鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件的高速加工工藝需求鹊获，主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍為15000r/min～20000r/min，同時每齒進給量和切削深度不應(yīng)過大，可選擇范圍為0.15～0.25mm/z和3～5mm刹碾。

在有限元分析所得參數(shù)可選范圍內(nèi)設(shè)計切削實驗燥撞，以切削效率、表面粗糙度迷帜、加工表面形貌為評判標準最終選取最優(yōu)切削參數(shù)物舒。

典型折疊式翼板的工藝改進

800所需要對一種典型折疊式翼板進行高效加工工藝改進。翼板零件的各個型面材料去除量占到了整個零件材料去除量的70%戏锹，在加工中時間占比也非常高冠胯，根據(jù)以上改進思路，通過改進刀具锦针、優(yōu)化切削參數(shù)荠察，要求實現(xiàn)提升型面加工效率，同時大幅縮短翼板類零件制造時間奈搜。

圖4 零部件局部割粮，各個型面材料去除量非常之大

根據(jù)該零件多角度斜面、圓弧面過渡媚污、高精度孔槽特點，選用DMG高精五軸加工中心作為加工設(shè)備廷雅。同時皿掂，設(shè)計制造了專用液壓可調(diào)工裝，以一臺液壓動力單元為專用液壓工裝提供動力源唆逻，油液通過管道進入工裝主體內(nèi)部液壓缸般供，以控制夾持原件的夾緊和松弛運動。

改進后采用山高刀具 (Seco Tools) 的R220.69-0050-10-5Aφ50鑲片式立銑刀頭搭配XOEX10T304FR-E05,H15刀片完成各型面的粗加工唇墅。鑲片式銑刀較之前所用的整體式銑刀擁有剛性好栅告、經(jīng)濟性高的特點，此次選用的φ50鑲片式立銑刀特奇，尤其適用于方肩銑域抚，鑲嵌刀片長度為10mm，最大切深可達9mm剧么，一把刀可同時完成翼板零件各個端面以及側(cè)面的加工涵蔓。為了提升加工效率，走刀時幾乎采用滿切寬進行切削苫治，每齒進給fz約為0.05mm/tooth滋遗，進給速度約為900m/min。

圖5 山高刀具 φ50鑲片銑刀刀盤及刀片

在翼板零件型面精加工過程中零院，由于零件側(cè)壁較高溉跃，必須選擇懸伸較長的刀具進行切削，因此對刀具的剛性提出了更高的要求。800所選用了山高刀具 (Seco Tools) φ20 整體硬質(zhì)合金立銑刀撰茎，搭配熱縮夾持刀柄嵌牺，進一步提升了切削剛性，如圖6所示乾吻。

圖6 熱縮刀柄夾持的山高刀具 φ20整體硬質(zhì)合金立銑刀

經(jīng)過對翼板零件型面的粗精加工高效改進髓梅，該零件加工效率提升3倍以上，產(chǎn)品尺寸精度及表面質(zhì)量得到有效保證绎签，改進前后加工出的型面表面形貌如圖7所示枯饿。另外，在精加工高速切削時诡必，金屬材料被迅速切斷并脫離工件表面奢方，因此加工出零件周邊毛刺明顯減少，后續(xù)鉗工挫修工作量大幅減少爸舒，進一步縮短零件整體加工時間蟋字。

圖7 改進前后加工出的型面表面形貌

上海航天精密機械研究所

中國航天科技集團公司第八研究院第800 研究所，又名上海航天精密機械研究所材又，是上海航天局的導(dǎo)彈總裝單位枫须。第800 研究所系以工藝制造為主的研究所，涉及專業(yè)30 余個药屠，擁有各類先進的制造和檢測技術(shù)新俗，設(shè)備及儀器儀表。研制和批產(chǎn)的型號產(chǎn)品有長征系列運載火箭崇旺、航天器等都鸳。主要承擔(dān)防空導(dǎo)彈總裝總測、結(jié)構(gòu)件加工设哀、強度和環(huán)境試驗以及運載火箭箭體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)任務(wù)猪楣。在導(dǎo)彈總裝綜測、強度和環(huán)境試驗甥迷、精密機械加工象掖、鎂合金鑄造、鋁合金和不銹鋼薄板焊接歹恬、無損檢測等方面具有較強的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢认扼。

山高刀具

山高總部設(shè)在瑞典法格斯塔市，致力于開發(fā)創(chuàng)新的金屬切削解決方案重贺，并與客戶密切合作以全面理解和專注于滿足他們的需求骑祟，因此譽滿全球。我們在 50 個國家/地區(qū)雇用了 5000 多名員工气笙，并通過培訓(xùn)次企、發(fā)展和員工認同計劃以及開放的溝通環(huán)境來提升我們團隊成員的能力怯晕。我們的員工展現(xiàn)了三個核心價值觀 – 熱忱待客、家庭歸屬感和個人承諾缸棵，它定義了我們的經(jīng)營之道以及我們與客戶舟茶、供應(yīng)商和其他合作伙伴之間的交往方式。如需了解更多信息堵第，請訪問 www.secotools.com吧凉。

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