新刀具技术在起落架加工中的应用

相比较传统制造行业，航空航天业的被加工材料具有更高的强度，高温合金、耐热合金、钛合金等无一不是难加工材料。同时，零件本身的高昂价格和数量少也决定了：加工方案的首要要求是保证稳定，保证质量，不允许出现加工报废。

起落架的主要材料是高强度钢、铝合金、钛合金等，随着飞机制造技术的发展，更轻、强度更高、体积更大已经形成了一个趋势。这样，其加工的难度也不断提高，不夸张地说，它一直在挑战着机床、刀具以及编程技术。从传统机床到数控机床、多轴加工中心以及现在的车铣中心，随着机床技术以及零件材料的进步，加工工艺也在逐步地发生变化；对刀具的要求也是不断提高的，其中一些典型例子有：

图1
图2

传统钻-扩-铰，到如今的粗、精镗孔；

传统的长钻头两头钻深孔，到如今的深孔枪钻一次完成；

传统的成型板钻加工深孔底部形状，到如今深孔镗刀多次走刀车内孔形状；

传统的玉米铣刀逐步被高进给、小切深的刀具替代；

传统的硬质合金铣刀精铣轮廓，到如今可换式精铣刀加工；

……

如今的加工技术让我们眼花缭乱，刀具的快速发展也使得传统工艺中的难点轻松解决，下面本文将以几个案例来阐述新型刀具在起落架加工的应用：

案例一：加工某零件(如图3)

材料：Ti5553；
加工工序：铣侧立面，宽度123mm；
要求：Ra1.6，目视检查无接线。

分析材料后知道，Ti5553是一种近似b相钛合金材料，其热处理后硬度超过HRC50，加工硬化现象非常严重，属难加工材料。

最初的常规方案是采用玉米铣刀粗加工后留0.3mm余量，再用8刃D32硬质合金铣刀，刃长 130mm总长220mm，材料K10，螺旋角15°，最后精加工，加工结果很不理想，刀齿崩刃非常厉害，后改用4刃刀具，崩刃情况有所好转，但加工两个面后，表面粗糙度已经达不到要求了，需要换刀，重磨后的刀具寿命更差，基本上只能加工一个面，生产成本很高。

最后经过多方比较，选中了山特维克可乐满新开发的精加工长刃铣刀(图1)，进行了大量的试切，最终取得了成功。

我们知道，一般铣刀由于刀片之间的定位误差，造成加工的表面始终没办法达到整体刀具的粗糙度，而山特维克可乐满出人意料地将刀片之间的定位精度缩小到0.005mm以下，由于刀片之间极高的定位精度，使得其加工表面可以匹敌整体/焊接刀具的表面加工质量，实际的切削中，我们得到的表面质量约为Ra1.0左右，稍微低于硬质合金的加工效果，完全满足要求，这样我们的成本节省了68%，效率提高了20%左右，更重要的是避免了因刀具质量不稳定造成零件报废的危险。

这种刀具解决了一向困扰我们的整体刀具切削不稳定、成本高昂、修磨后切削性能下降等问题，不失为一种整体合金刀具的理想替代刀具，应该大力推广。

案例二：加工某零件(如图4)

材料：300M；
加工工序：加工内孔，孔口直径D86.61，孔深545，孔底部圆弧R19.05，10°斜度；
要求：Ra1.6，目视检查无线，浇模检查无明显接线。

经过分析，由于300M强度高，切削力大，让刀现象严重，而且深孔加工排屑困难，底部圆弧处接刀要求高。原来国外最初采用的工艺方案为：

数控铣床——加工台阶定位孔D76.5、D62；
深孔钻床——深孔钻加工并扩孔钻扩孔至(图5)尺寸；

图5
数控车床——用深孔镗刀加工内孔至D78.4；
数控车床——成型板钻加工底孔(图6)；

图6
数控车床——车形状完成。

这种工艺方法存在不少问题：零件在不同机床转移，造成很多非加工时间和装夹准备时间。这是很大的浪费，成型板钻价格高昂，而且加工精度底，况且平底钻削，轴向力非常大，时常造成机床过载“闷车”，另外圆弧接刀处修磨困难，质量不稳定，一旦出现接线，难以通过打磨等方法处理，是一个老大难问题。

经过研究后，作出如下改进：

采用肯纳金属公司生产的HTS钻(图2)代替深孔钻，取消深孔钻床和前面的铣床加工工序，仅使用一台数控机床加工完成；
采用标准镗头加工内孔，去除多余的余量；
采用非标深孔镗头，直接加工出底部形状。

这样，虽然非标镗头切削效率低，但是节省了几道工序，使得整个加工时间大大缩短，镗刀的高精度也避免了接刀线的产生，其让刀用程序补偿消除，保证了稳定的品质。

通常情况，航空业由于其本身控制体系的严密性，文件审批手续烦琐，造成很多新技术、新思想实施较慢，有的加工工艺十几年一直不变，但是从上面两个例子我们看出，高效率与高精度的刀具对生产效率的提高是有很大潜力可挖的，尤其是整体刀具有很大的可替代空间，正逐渐被可转位刀具代替。所以，只要我们坚持不懈的走改善的路线，大胆设想，小心求证，逐步地实施，终究会使整个行业上一个新的台阶。

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