高速切削技术在飞机结构件加工中的应用研究

杜巍巍

摘 要：高速切削是近些年发展非常迅速的一种先进的零件加工技术。高速加工技术从出现之日起就用在了航空工业结构件的加工中，目前，该技术更是已经成为了提升飞机结构件加工质量，提升加工效率的一种重要途径。本文对高速切削技术在飞机结构件加工中的优势以及实际应用进行了分析，希望能够对该技术的使用起到一定的促进作用。

关键词：高速切削技术；飞机结构件；数控编程

高速切削技术在飞机结构件加工中应用之后比传统切削技术拥有非常明显的优势，且速度快、效率高、成本低。因此对该技术的应用研究进行探析具有一定的实际意义。

1 高速切削技术在飞机结构件加工中应用的原因以及优势

1.1 高速切削技术在飞机结构件加工中应用的原因分析

（1）在飞机结构件加工过程中，为了尽可能的降低零部件的重量并同时满足其他的需求，很多零部件在加工过程中都会选择使用“整体构造法”，即在较大的毛坯上直接进行加工，从而将零部件加工成薄壁结构。而这种加工方式在切削过程中会消耗大量的时间，所以想要提升零部件的加工效率唯一的方式就是使用高速切削技术。

（2）飞机零部件的结构比较复杂，且对精度有着非常高的要求，这些结构件在加工过程中需要尽可能的不出现径向切削力以及热变形，因此应用高速切削技术就成为唯一的选择。

（3）高速切削技术在使用过程中能够对零部件整体进行加工，进而降低零部件的数量以及总体重量。

1.2 高速切削技术在飞机结构件加工中应用的优势

（1）能够极大的提升对金属的去除率；（2）提升零部件的精度；（3）提升表面粗糙度；（4）降低加工过程中零件变形的可能性，提升薄壁零件的质量；

2 高速切削技术在飞机结构件中的应用

2.1 高速切削技术应用方案

（1）定位以及装夹的选择

在对毛坯进行加工时，实际生产中最为普遍的加工定位方案为一面两孔型，即合理使用零部件上的基准平面以及孔进行定位。装夹方式基本上都使用真空吸附以及辅助螺栓压板夹紧。另外，需要注意的是，铣切夹具在使用过程中，必须要考虑到高速切削的特征，在其定位过程中也要避开正在进行加工的区域。

（2）刀具的选择

如果想要有效的发挥出高速切削技术的先进性，必须要对刀具进行合理的选择，这样才能够有效的保证零件的质量。在刀具的选择过程中，要遵循下面一些原则：①选择刚性好，结实的刀具来进行高速切削；②如果条件允许就选用长径比较小的刀具，以免刀具长度过长；③选用平衡性良好的刀具；④刀具中应该设置宽大的排屑槽；⑤刀具要有牢固的固定。

（3）高速切削冷却润滑技术

高速切削作业时会产生大量的热量，因此该技术必须配套相应的快速降温、冷却以及润滑的措施。目前我们实际生产中使用最广的冷却方式为微量油雾，采用这种方式进行冷却不但能够降低刀具和零部件间的摩擦力，同时还能够带走更多的热量。

2.2 高速切削的数控编程技术

（1）高速切削数控编程的特点

高速切削的数控编程具有一定的特殊性，在切削方式、刀具轨迹等方而都和普通数控加工有很大的区别，高速铣削数控编程的特殊要点包括：①避免切削过程中刀具速度的快速变化，在走刀方向变化比较大的位置设置过度段。在切削量比较大的位置，如转角前后，要降低走刀速度，确保加工过程的稳定性。②尽可能减少铣削负荷的变化，使加工余量尽量控制均匀。③原则上均采用顺铣方式。④切入和切出尽量采用切向进刀。刀具进入材料尽可能采用连续的螺旋和圆弧轨迹进行铣削，以保证恒定的切削条件。⑤粗加工不是简单的去除材料，要注意保证本工序和后续工序加工余量均匀。⑥必须考虑高速加工刀具几何结构的特殊性，即有效切削部分往往小于加工深度，而切削刃的直径要大于刀柄直径，在编程时不要让刀柄和零件发生碰撞。⑦要对数控系统中本身具备的方针功能进行充分的、合理的利用，在零部件开始加工之前运用仿真功能进行验证，以便于确保刀位参数的精准度与加工过程的安全性。

（2）数控编程时刀具尺寸的选择

在编程过程中，选择粗加工刀具时，应尽可能选用大直径刀具，充分发挥机床的有效功率，提高切削效率。其次根据零件形腔的转角半径，选择精加工刀具的尺寸。精加工刀具的半径要小于零件形腔最小转角半径，这样有利于在转角处形成圆滑的过渡曲线，避免切削力在转角处突然增大，使刀具折断。同时也要注意，粗、精加工刀具直径相差太大，将会在零件转角处的腹板上产生三角形残留。

（3）高速铣削用量

高速铣削加工用量的决定主要由实际的加工效率、刀具磨损程度、成本以及零部件表明质量等因素所决定。在使用不同的刀具对飞机结构件进行加工时，加工用量也会根据其需求的不同出现很大的不同。一般情况下，随着切削速度的不断提升，在加工效率提升的同时也会加剧刀具的磨损程度。对于刀具本身的使用寿命来讲，每齿进给量与轴向切深都具有一个实际意义上的最佳选择范围，但是这一范围非常小。

3 结语

高速切削技术在飞机结构件加工中的应用是非常广泛的，实践已经证明，和传统的切削加工方式相比，使用高速切削技术进行零件加工能够显著提升加工效率，缩短加工时间，并且还能够减少钳工作业时间。本文分析了高速切削技术在飞机结构件加工中的应用优势，同时还对该技术实际使用过程中的应用方案以及数控编程技术展开了探讨，旨在促进该技术在现代飞机零部件加工中的运用。

参考文献

[1]王峰丽，马为清，解飞，等.航空航天领域的发展趋势和制造技术需求分析[J].制造技术与机床，2011，（7）：66-68.

[2]隋少春，汤立民，楚王伟，等.飞机结构件复杂结构数控分度头加工技术的应用研究[J].制造技術与机床，2012，（2）：24-27.

[3]苏艳，孙树强.民机产品结构件加工中高速切削技术的应用[J].科技展望，2016，（10）：127.

（作者单位：沈阳飞机工业（集团）有限公司）