数控技术在新型复杂航空结构件上应用

　　5 钛合金/高温合金蜂窝芯体的高精度数控加工技术

　　钛合金、高温合金蜂窝是一种新型性能优良的航空材料，影响蜂窝芯零件最终加工质量的主要因素是固持方法，因为蜂窝芯沿六方孔格纵向有一定的强度，其横向伸缩性大，碰伤或压倒后难以修复，正是由于蜂窝材料的这种结构特殊性，它的加工成形不能简单沿用传统的加工工艺和装夹方法。

　　由于钛合金、高温合金强度高、韧性好，数控切削时切削力比传统铝蜂窝要大很多，因此不仅需要更大的固持力，而且蜂窝芯格壁加工过程中由于切削力大及材料特性更容易出现倒边现象（图9），所以钛合金、高温合金蜂窝芯高速铣削加工固持方法更加困难，且后续的钎焊工艺要求窝芯加工尺寸误差很小，对清洁度要求也很严格，所以对后续清理工作也要求很严，这对固持填充物的要求又更加严格，困难更进一步。采用高速铣削方式，能有效抵抗切削力减小倒边现象。

图9 蜂窝芯格壁数控加工出现倒边现象

　　国外有将超声加工应用于对蜂窝芯的切割加工，其切割力小，切割精度高、切割边缘平滑、无破损碎屑，该技术还有待于我们探索。

　　6 高强度钢民机起落架高效数控加工技术

　　起落架材料大量采用超高强度的300M钢。300M钢添加镍、硅等元素，强度可达2000MPa，其内外圆表面、凸台、孔等均需要进行数控加工，且几何和形位公差要求较高。民机起落架（图10）体积庞大，安全系数高，现在面临的突出问题就是超大型300M钢件的数控切削加工效率和质量。

图10 波音787主起落架

　　300M高强钢加工刀具寿命是加工的瓶颈所在，尤其是淬火后其硬度强度大增，刀具的耐用度急剧降低。先进刀具有三大技术基础：材料、涂层和结构创新。刀具的刚性应该是高强钢加工中被重视的主要问题。刚性不足会引起刀具的振动或发生刀具倾斜，影响加工精度、加工效率。并且因为刀具的振动会加快刃具的磨损，甚至影响刀具及机床设备的寿命。在满足加工要求的前提下，要尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工300M钢的刚性。高强度钢的高效粗加工属于典型重型切削，对数控机床的最基本要求是高刚性与高功率。起落架零件的高精度加工对机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求。

　　300M高强钢加工刀具寿命是加工的瓶颈所在，新型涂层刀具材料及刀具结构设计已成为起落架加工的重要关注，在刀具没有突破性进展的情况下，切削参数优化技术和加工工艺设计是研究的重点。

　　超高强度钢加工需要严格控制表面不被烧伤，表面局部烧伤将严重影响其疲劳寿命。在切削加工阶段，甚至在钳工打磨阶段，使用不当的打磨工具，例如电动角磨机，都会造成局部烧伤。因此此类零件的加工必须严格控制切削参数，确保大流量水冷，采用合适的打磨工具，确保表面质量的完整性。

结束语

　　上述几类新型复杂航空结构件都是飞机关键承力件，其数控加工技术体现了我国航空制造业数控加工的技术水平。近年来中航工业北京航空制造工程研究所105室对这些飞机关键部件的数控加工工艺进行了卓有成效的探索与实践，突破了很多关键技术，积累了一定的数控实践经验与切削参数，提升了我国航空制造业的数控加工工艺技术水平。