航空零部件车铣加工技术的应用与发展.pdf

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1、．i!i盟￡QyE垦曼工QBY航空零部件车铣加工技术的应用与发展冰孙涛坦，傅玉灿1，何磊1。侯军明1(1．南京航空航天大学机电学院，南京210016；2．徐州工程学院机电工程学院，徐州221111)[摘要】进行了航空材料和结构特征对车铣加工技术的需求分析，总结了车铣加工技术在航空难加工材料典型零部件加工中的应用现状，分析了车铣加工技术在推广应用中存在的问题，提出了进一步开发航空零部件车铣加工技术潜力的构想。关键词：航空；车铣加工；难加工材料；典型结构DOI：10．16080／j．issnl671-833x．2016．06．024孙涛博士研究生，副教授。主

2、要研究方向为高效精密加工技术。为了满足超高速、高空、长航时、超远航程的新一代飞行器的需要，高强度钢、钛合金、镍基高温合金等难t基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXLXl2_0139)；中央高校基本科研业务费专项资金。24航空制造技术·2016年第6期加工材料在航空零部件中所占的比例越来越大，同时采用此类难加工材料的零件要求的加工精度也越来越高，这就对制造技术提出了更高的要求。尤其对于细长杆、机匣、起落架、叶片等一些具有特殊结构特性的回转类零件，由于存在材料切削加工性差、加工易变形、加工精度高难以保证等问题，采用传统的切削加工方法已难以完全胜任

3、此类零件高效精密加工的技术需求，而车铣加工技术的出现在一定程度上满足了此类零件的加工需求。车铣加工技术是德国学者Schulz在20世纪90年代提出的[I-21发展至今，它已经成为充分适应数控技术条件的一种高新切削技术。车铣加工技术是利用铣刀和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表面粗糙度及残余应力等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。20多年来，国内外学者在运动原理p6l、切屑形貌17-91、切削动力学”㈦9I和加工质量po-251等方面对车铣加工技术进行了不断的探索和研究，相继的研究成果表明车铣加工技术具有如下特

4、点：易于排屑，适合数控自动加工；间断切削利于冷却降温，适用于加工导热系数小的难加工材料；相对于车削，径向力下降有利于加工细长杆和薄壁件；通过工件的低速旋转和铣刀的高速旋转，在降低工件离心力的前提下实现了工件的高速加工，适合于大型回转类零件的加工；在高进给量的条件下仍可实现较低的表面粗糙度值，且加工表面质量优于车削，是一种典型的高效精密加工方法。鉴于车铣加工技术的工艺优势，现阶段车铣加工技术在航空零部件加工中得到了广泛的应用。本文尝试总结车铣加工技术的研究与应用现状，分析存在的问题，提出如何在更高层面上开发车铣加工技术潜力的研究构想。车铣加工技术在航空零部

5、件中的应用车铣加工按铣刀与工件的相对位置分为轴向、正切和正交车铣3类常用的加工方法。它们分别有各自的特点，如图1所示。轴向车铣由于受到刀具长度的限制，所以加工行程不长；正切车铣由于受到刀具长度的限制，所以一般适合于直径较小的细长轴类零件的加工；正交车铣的铣刀回转轴线与工件的回转轴线相互垂直，是加工大型回转体和细长轴类零件的一种高效方法。其中，正交车铣可根据铣刀轴线和工件轴线的距离和方位分为无偏心、上偏心和下偏心3种加工方式。1难加工材料的车铣加工车铣加工技术是否适合于难加铣川轴向运动轴向1i铣}旋转运动"乍铣(c)正交车铣图1车铣加工的主要运动形式Fig

6、．1Mainmotiontypesofturn-milling工材料的加工对于车铣加工技术的min(2越81。推广具有重要的意义。国内外学者对车铣加工难加工材料进行了大量的试验研究，确认了车铣加工技术适用于难加工材料切削的优越性，扩大了车铣加工的应用范围。1．1高强度钢的车铣加工在车铣加工技术领域具有开创性的代表人物是Sehulz【l‘2】，他在首先提出车铣加工概念的同时，采用硬质合金P20／30(对应于我国的YTl4／5牌号)、CBN和复合陶瓷涂层(A1，O，+TiC)刀具对轴承钢lOOCr6(HRC≥62)进行轴向车铣加工，进行了刀具磨损、表面粗糙度

7、、表面形貌试验，结果表明车铣加工可以在工件低速旋转条件下实现高速切削，且断屑容易；其表面粗糙度值远小于车削，加工表面粗糙度月。小于0．5Ixm，R：小于2斗m，可媲美磨削。Schulz的研究成果提供了一种新的可替代车削的加工方式，尤其适用于车削后需要磨削的零件。同时，其研究成果也为车铣加工技术在难加工材料、大型回转类零件以及薄壁类等零部件加工上的应用提供了思路和借鉴。我国学者对于不同刀具材料、不同切削条件下车铣加工高强度钢的刀具磨损规律和机理进行了大量的试验研究工作。结论如下：(1)对于涂层刀具来说，采用干切削的刀具耐用度大大高于采用水溶乳化液冷却的刀具

8、耐用度。这是由于水溶乳化液冷却时高频交变热应力较大，涂层剥落较快；干式切削时，高