技术

       航空制造技术不但是一个国家国防能力的重要保证，同时也是其工业制造技术和经济发展水平的主要标志之一。从20世纪90年代开始，我国逐渐成为世界飞机零部件的重要转包生产国，波音、麦道、空客等世界著名飞机制造公司都在我国转包生产尾翼、机身、舱门和发动机等各种零部件。目前国家又从战略高度决定自主研制大型民用客机，即大飞机项目。这些飞机零部件的加工生产必须采用先进的加工装备和加工工艺。为此，国内各飞机制造公司均进行了大规模的技术改造，引进了大量国外先进的加工装备，使我国的飞机制造业设备的数控程度越来越高。与此同时，大量高速、高效、柔性、复合、环保的国外切削加工新技术不断涌现，使切削加工技术发生了根本的变化。刀具在航空加工领域的应用技术进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的新阶段。但我国的装备制造业和以制造业为主要服务对象的传统的工具工业目前还不能满足航空航天工业对现代制造装备和先进加工工艺的要求。本文结合我国航空制造技术发展的现实要求，分析了我国刀具制造技术的未来发展趋势。

航空制造技术的发展趋势及其对切削加工技术的要求

1 航空零件结构和材料发展的新趋势

　　（1）以整体件为代表的铝合金结构件。

　　在航空产品制造中，铝合金切削加工量很大。首先，铝合金构件比重大。在一架高性能的战斗机中，高强度铝合金构件占飞机整机重量的比例高达70%～80%。其次，材料去除率高。为了提高零件的可靠性和减轻重量，传统的铆接结构逐步被整体薄壁的机加工结构件所代替。这类零件多数采用整体实心铝合金材料制成，70%～95%的材料要在加工中去除。如机身隔框毛坯是重达0.5t铝合金锻件，加工成薄壁整体结构框架时，重量仅有40kg左右。再次，薄壁、细筋结构件多，不能承受较大切削力。

　　（2）以钛基和镍基合金零件为代表的难切削材料零件。

　　由于钛（镍）合金具有比强度高、热强度好、化学活性大等特点，目前飞机发动机重要部件采用钛基和镍基合金材料的逐渐增多。这类材料的加工特点是：切削力大、切削温度高、加工硬化和粘刀现象严重、刀具易磨损。

（3）以碳纤维复合材料零件为代表的复合材料结构件。

　　复合材料现已成为新一代飞机机体结构主要材料之一，如飞机上的大型整体成形的翼面壁板、带纵墙的整体下翼面等。主要切削工艺是切长边和大量孔加工。

2 航空结构件的切削加工技术要求及国产刀具应用情况

　　从航空零件结构和材料的发展趋势和特点可以看出，航空结构件的切削加工技术主要包括针对铝合金结构件的高速切削加工技术和针对钛（镍）基合金等难加工材料的切削加工技术2个方面，而切削加工中的突出问题是提高生产效率、降低切削力和控制切削温度。

　　（1）铝合金高速切削加工技术。

　　近年来，国内两大航空集团的飞机制造骨干企业均进行了大规模的技术改造，引进的数控金切机床总数就已超过500台，绝大多数是从欧洲、美国、日本进口的高速加工机床，主轴转速一般都在10000r/min以上，有的高达60000～100000r/min，切削速度达2000～5000m/min，加工进给速度达2～20m/min，材料的去除率达到30～40kg/h，工作台的加（减）速度达到1～10g。但由于高速加工的相关配套条件（如刀具技术、高速加工工艺技术）未能及时跟上，大多数设备在生产中的实际使用主轴转速在10000r/min左右，未能充分发挥设备的效能。有的企业采用国产刀具仅能在6000r/min以下使用，15000r/min以上必须采用进口刀具。

　　（2）难加工材料的切削加工技术。

　　航空动力部门大量采用镍基合金（如Inconel718）和钛合金（如TiAl6V4）制造飞机发动机零件。对于这些难加工材料，目前国内的切削加工技术水平还比较低，仅少数企业开展了部分研究应用，切削速度仅能达到80～100m/min，还没有在生产中大规模应用。

高速切削加工技术的优点

　　（1）加工效率高，时间短。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍，铝合金切削速度可提高到100m/min以上，为常规切