1 引言
隨著現代飛機、航天器性能要求的（de）不斷提高（gāo），許多骨架零件尤其（qí）是主承力結構件(如飛機的大梁、隔框、壁（bì）板；火箭的整流罩、艙體和戰略武器（qì）戰鬥部殼體等) 普遍采用由大型整（zhěng）塊毛坯直接“掏空”而加工成複（fù）雜槽腔、筋條、凸台（tái）和減輕孔等整體結構件。整體結構件體積（jī）大、壁薄、剛度（dù）差、易變形（xíng）、切削加工餘量大（dà），加工（gōng）周期長（zhǎng），加工質量和精度很難控（kòng）製，對此類航（háng）空（kōng）整體結構（gòu）件實現高精度、高（gāo）效率和高可（kě）靠性的切削加工一直是航空製造業麵臨的一個（gè）重要課題。
隨（suí）著高速切削（xuē）加工機（jī）床和刀具的快速發展，高（gāo）速切削加工以（yǐ）其加工效率高、切削力小、工件的熱（rè）變形（xíng）和熱膨脹小、加工（gōng）表麵質量好、經濟效益高及（jí）適宜加（jiā）工複雜和細長薄壁件等獨特優勢首先在（zài）航空航天整體（tǐ）結構件的加工中得到（dào）了廣泛（fàn）的應用。本文分析和討論了高速切削加工整體結構件中，影響加工質量和（hé）加工效率的因素包括刀具選擇、切削加工（gōng）參數、走刀策略、裝（zhuāng）夾（jiá）方式等的問題（tí）。
2 切削刀具的選擇
飛機機體的（de）60%～70%為加入Si、Cu、Mn等合（hé）金元素的7075、7050、2024、6061類熱處理預拉伸變形鋁合金（jīn）材料，物理和機械性能如表1所示。其硬度與（yǔ）熔點低，具有極好的易切性，但切削時容易粘刀、產生積（jī）屑（xiè）瘤，降低了加工（gōng）表麵質量（liàng）。同（tóng）時隨著鋁合金矽含量的增加，加工難度也增大。鈦合金具有比強度和熱強度高、耐腐蝕（shí）性（xìng）能好和低溫性能好（hǎo）等優點，被廣泛應用在飛機上（shàng）的許多構件上，如（rú）發動機構件、骨架、緊固件、起落架、壁板（bǎn）等。鈦合金屬於（yú）難加（jiā）工材料，其導熱性差、化學活性大、彈性模量小，在高速加工中有切削溫度很高、單位麵積上（shàng）切削力大、加（jiā）工冷硬現象嚴重、刀具易磨損等缺點。
基於（yú）航空鋁、鈦合金等材料的性能特點，選擇（zé）與之合理匹配的刀（dāo）具材料和幾何參數是決定（dìng）切削性能優劣的（de）關（guān）鍵。
刀具材料的選擇
高速切削加工的（de）刀具材料除了滿足高（gāo）硬度、耐磨性、強度、韌性、抗氧化性及抗粘結性、工藝性和（hé）經濟性的要求外，還應具（jù）備高的耐熱性、抗熱衝擊性，良好的高溫力學（xué）性能和高（gāo）可（kě）靠性。不同的刀具材（cái）料，適用加（jiā）工的工件材（cái）料不（bú）同。
PCD刀具耐磨性、導（dǎo）熱性、刀刃鋒利性好，硬度高，是高速加（jiā）工鋁合金最廣泛采用的刀具材料。鋁合金中含矽量不同，PCD刀片的粒度也不同。加工矽（guī）含量<12%的鋁（lǚ）合金，選擇PCD刀（dāo）片的粒徑為（wéi）8～9μm；而加工矽含量>12%的高矽鋁合金，PCD粒徑為10～25μm時加工效果最好。塗層硬質（zhì）合金和超細晶（jīng）粒硬（yìng）質合金刀具加工鋁合（hé）金也可達（dá）到很好的效果。對於整體結構件（jiàn）中常見鋁（lǚ）合（hé）金複雜型（xíng）麵的高速切削加工，多（duō）采用整體超細晶（jīng）粒硬質合金加工。一般不用（yòng）氧化鋁基陶瓷刀（dāo）具加工鋁合（hé）金，因為鋁與氧化鋁基陶瓷的化學（xué）親（qīn）和力易產生粘結現象。
選（xuǎn）擇加工鈦合金刀具的材料時，應從降低切削溫度和減少粘結磨損兩方麵考（kǎo）慮，選（xuǎn）用紅硬性好、抗彎強（qiáng）度高、導熱性能好、與鈦合金化學親和力差的材料。普通塗層刀具加工鈦合（hé）金磨損較為嚴重，天（tiān）然金剛（gāng）石刀具的加工效果很好，但受成本製約（yuē），無法得到廣泛應用。與（yǔ）普通硬質合金刀具相比，TiN塗（tú）層硬質合（hé）金刀（dāo）具（jù）、PCD刀（dāo）具高速切削加（jiā）工鈦及鈦合金的效果較好。通常切削鈦及其合金選用的刀具材料以（yǐ）不含或少含TiC的硬質合金刀具為主。大量試驗證明，YT(P)類硬質合金加工時磨損嚴（yán）重。目（mù）前主要采用YG類（lèi）硬質合金刀具（jù）(YG8、YG3、YG6X等)和PCD切（qiē）削鈦及（jí）合金（jīn），在乳化液冷卻（què）的條（tiáo）件下，切削速度（dù）可達200m/min。對於加工鈦合金用的多刃、複（fù）雜刀具，可選用（yòng）高速鋼類材料，如生產中（zhōng）常用（yòng）的高釩高速鋼W12Cr4V4Mo， 鋁高速鋼W6Mo5Cr4V2Al等。
幾何參數的選擇
鋁合（hé）金的高速切削加工（gōng），速（sù）度很高（gāo），刀具前刀麵溫升高，前角比常規切削時的刀（dāo）具前角約小10°，後角稍（shāo）大約5°～8°，主（zhǔ）副切削刃連接處需修圓或導角，以增（zēng）大刀尖角和（hé）刀具的散熱體（tǐ）積（jī），防止刀尖處的熱磨損（sǔn），減少刀刃破損的概率。在PCD刀具超高速切削鋁合金時，切削厚（hòu）度較小，屬於微量切削（xuē），後（hòu）角及後刀麵對加（jiā）工
如果（guǒ）您有機床行業、企業（yè）相（xiàng）關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網（wǎng）編輯（jí）部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
