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[摘 要]本文基于现有的铣削机理研究成果基础上，针对钛合金材料的特殊性，结合实际的生产加工经验，对某型机襟翼作动器支座系列零件的加工工艺技术进行研究。分别从零件的工艺流程设计、加工流程、零件在数控机床上的装夹及刀具的选择使用等几点进行详尽阐述，通过对该系列零件的典型加工部位的研究，掌握了钛合金高效精密加工技术，为钛合金零件的高效精密加工奠定了一定基础。
[关键词]作动器支座 钛合金 加工工艺 典型加工部位 高效精密加工
中图分类号：V267 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0086-01
1概述
在航空领域飞机的设计制造中，钛合金零件大多选用在飞机结构中的关键承力部位，对飞机质量安全和性能起着至关重要的作用，该类零件一般结构复杂、金属去除率低、加工难度大，并且同时对使用的机床、刀具、切削参数、工艺方法以及数控程序的编制有相当高的要求。本文以某型机钛合金复杂结构件加工为应用背景，针对复杂结构钛合金整体件的加工工艺技术进行研究分析，促进航空制造业钛合金整体结构件加工技术的提升。
2加工策略制定
通过分析零件的结构外形，采用完全数控三坐标的加工工位分别进行粗、精加工。
粗加工策略：为保证加工效率及产品质量，粗加工时先采用快进给铣刀加工零件各部位的大槽腔，再用立铣刀去除其余地方的余量。零件外形面，分正反两面加工，由于要保证外轮廓面协调、光顺，正反面全选用一把刀，加工策略为先径向，后轴向。针对深槽腔部位，加工时先用短刀加工，然后采用带加长杆的快进给铣刀加工槽子中间及底部，侧壁及底面留少量余量。
精加工策略：腹板采用从中向外层切；外形、内形的加工策略为先径向，后轴向。半精铣、精铣时先插铣转角，后铣内形。铣筋高尽量保证刀具底刃与筋顶垂直。深槽腔部位，粗加工结束后侧壁及底面留有一定余量，最后使用长径比较大的立铣刀采用小切削大切深的工艺思路进行侧壁及底部平面的精加工，保证零件尺寸与粗糙度。
3刀具选用原则
3.1首先应根据零件的结构特点初步确定刀具的直径和悬深。对于钛合金粗加工来说，尽量采用快进给铣刀小切削大进给以达到高效加工目的；快进给不适用而采用普通棒铣刀加工时尽量使用大直径大底角刀具，大直径刀具有刚性好、不易折断，切削参数和切削参数较大，以提高加工效率等优点，而且大底角刀具不易崩刃，使用寿命长；加工深槽腔时，通槽采用长短刀结合加工以提高加工效率，而且能有效提高零件加工质量。
3.2根据零件材料的加工特性来选择适合加工该零件刀具材料。根据钛合金（TC18）材料的特点，采用整体硬质合金刀具，整体硬质合金刀具的優点是刚性好，可以使用高转速、大切削量，可以提高加工效率，缺点刀具硬而脆，耐冲击性能不好，容易崩刃。经评估后，零件采用SANDVIKΦ35R0.7快进给刀具粗加工槽腔和零件侧面，利用小切削大进给思路，有效提高加工效率；采用Φ20及Φ30整硬铣刀精铣零件外形和深槽腔；采用Φ20R1整硬铣刀插铣R10转角，将刀具径向受力转化为轴向受力，大大改善加工工况，高效且质量稳定。
4工艺研究关键技术和解决途径
零件在加工过程中主要遇到以下几个难题：零件加工变形控制、刀具加工参数的确定、如何提高零件加工效率。
4.1零件加工变形控制
零件变形主要由于内应力不断释放，造成零件扭曲。了解零件变形原因后，通过以下几点来控制变形：1）粗加工时，采用层降对称铣削的方式均匀去除型腔内侧余量，确保零件沿对称线向两侧均匀释放应力，使零件均衡发生形变。2）采取粗加工、半精加工、精加工的方法不断趋近零件表面，分布骤以达到逐步释放零件内应力的目的。通过以上方法，零件的变形得到了较好的控制，尺寸满足设计数模要求。
4.2刀具加工参数的确定
加工参数是影响产品质量、提高生产效率的重要因素。加工过程中采用两种方式结合的办法来确定刀具参数。1）采用公式计算的方法获取计算参数，由于计算公式中有部分参数是经验值，计算出的参数不一定符合生产现场实际加工特点，故需进行修正。2）采用加工验证的方式对计算参数进行修正，确保得到一组满足生产加工特点的最佳参数。粗加工参数修正过程中，采用三组各不相同的加工参数进行零件加工，对比分析零件生产效率高低来确定最佳参数；半精加工、精加工参数修正过程中，仅通过变换进给和转速进行零件加工，对比分析零件表面质量优劣来确定最佳参数。
4.3零件加工效率
零件的加工效率高低直接制约了产品的生产周期和交付进度。加工时通过以下方式控制零件加工效率：1）结合零件结构特点，合理优化工艺方案，摒弃以往普铣结合数控的传统方法，采用全数控化的方法加工零件，有效的提高零件的加工效率。2）粗加工采用机夹式快进给铣刀，减少了因刀具磨损的换刀、装刀时间，与整体刀相比节约时间近20小时。3）优化程编策略及程序，采用Roughing（粗加工）及Spiral（螺旋）程编策略编制程序，减少刀具跳刀，按刀具每层跳刀6s计算，每层Z值为0.5，零件高度为175，跳刀总时间节省40分钟左右，从源头上节省了加工时间，为生产效率提高奠定了基础。4）优化精加工参数，提升零件表面质量，减少由于二次打磨所耗费的时间周期。
5结论
通过研究飞机襟翼作动器支座零件的数控加工工艺过程，解决了零件加工过程中加工变形问题、加工刀具参数问题及加工效率问题。通过此类零件工艺技术研究，一定程度上提升了钛合金材料零件数控加工能力，扩大了数控加工技术的使用范围。此文对于钛合金的高效精密加工有一定的参考和借鉴意义，不足之处恳请同行和专家给予批评和指正。
参考文献
[1]山特维克可乐满公司.钛合金加工的前沿技术.航空制造技术，63-64，2008.
[2]曹克伟，李佳等.钛合金材料的数控加工方法.组合机床与自动化加工技术，2005（4）：85～87.
[3]楚王伟， 牟文平 ，龚清洪 ，沈昕.钛合金飞机结构件高效铣削技术研究.工具技术，43-46，2008，1.
[关键词]作动器支座 钛合金 加工工艺 典型加工部位 高效精密加工
中图分类号：V267 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0086-01
1概述
在航空领域飞机的设计制造中，钛合金零件大多选用在飞机结构中的关键承力部位，对飞机质量安全和性能起着至关重要的作用，该类零件一般结构复杂、金属去除率低、加工难度大，并且同时对使用的机床、刀具、切削参数、工艺方法以及数控程序的编制有相当高的要求。本文以某型机钛合金复杂结构件加工为应用背景，针对复杂结构钛合金整体件的加工工艺技术进行研究分析，促进航空制造业钛合金整体结构件加工技术的提升。
2加工策略制定
通过分析零件的结构外形，采用完全数控三坐标的加工工位分别进行粗、精加工。
粗加工策略：为保证加工效率及产品质量，粗加工时先采用快进给铣刀加工零件各部位的大槽腔，再用立铣刀去除其余地方的余量。零件外形面，分正反两面加工，由于要保证外轮廓面协调、光顺，正反面全选用一把刀，加工策略为先径向，后轴向。针对深槽腔部位，加工时先用短刀加工，然后采用带加长杆的快进给铣刀加工槽子中间及底部，侧壁及底面留少量余量。
精加工策略：腹板采用从中向外层切；外形、内形的加工策略为先径向，后轴向。半精铣、精铣时先插铣转角，后铣内形。铣筋高尽量保证刀具底刃与筋顶垂直。深槽腔部位，粗加工结束后侧壁及底面留有一定余量，最后使用长径比较大的立铣刀采用小切削大切深的工艺思路进行侧壁及底部平面的精加工，保证零件尺寸与粗糙度。
3刀具选用原则
3.1首先应根据零件的结构特点初步确定刀具的直径和悬深。对于钛合金粗加工来说，尽量采用快进给铣刀小切削大进给以达到高效加工目的；快进给不适用而采用普通棒铣刀加工时尽量使用大直径大底角刀具，大直径刀具有刚性好、不易折断，切削参数和切削参数较大，以提高加工效率等优点，而且大底角刀具不易崩刃，使用寿命长；加工深槽腔时，通槽采用长短刀结合加工以提高加工效率，而且能有效提高零件加工质量。
3.2根据零件材料的加工特性来选择适合加工该零件刀具材料。根据钛合金（TC18）材料的特点，采用整体硬质合金刀具，整体硬质合金刀具的優点是刚性好，可以使用高转速、大切削量，可以提高加工效率，缺点刀具硬而脆，耐冲击性能不好，容易崩刃。经评估后，零件采用SANDVIKΦ35R0.7快进给刀具粗加工槽腔和零件侧面，利用小切削大进给思路，有效提高加工效率；采用Φ20及Φ30整硬铣刀精铣零件外形和深槽腔；采用Φ20R1整硬铣刀插铣R10转角，将刀具径向受力转化为轴向受力，大大改善加工工况，高效且质量稳定。
4工艺研究关键技术和解决途径
零件在加工过程中主要遇到以下几个难题：零件加工变形控制、刀具加工参数的确定、如何提高零件加工效率。
4.1零件加工变形控制
零件变形主要由于内应力不断释放，造成零件扭曲。了解零件变形原因后，通过以下几点来控制变形：1）粗加工时，采用层降对称铣削的方式均匀去除型腔内侧余量，确保零件沿对称线向两侧均匀释放应力，使零件均衡发生形变。2）采取粗加工、半精加工、精加工的方法不断趋近零件表面，分布骤以达到逐步释放零件内应力的目的。通过以上方法，零件的变形得到了较好的控制，尺寸满足设计数模要求。
4.2刀具加工参数的确定
加工参数是影响产品质量、提高生产效率的重要因素。加工过程中采用两种方式结合的办法来确定刀具参数。1）采用公式计算的方法获取计算参数，由于计算公式中有部分参数是经验值，计算出的参数不一定符合生产现场实际加工特点，故需进行修正。2）采用加工验证的方式对计算参数进行修正，确保得到一组满足生产加工特点的最佳参数。粗加工参数修正过程中，采用三组各不相同的加工参数进行零件加工，对比分析零件生产效率高低来确定最佳参数；半精加工、精加工参数修正过程中，仅通过变换进给和转速进行零件加工，对比分析零件表面质量优劣来确定最佳参数。
4.3零件加工效率
零件的加工效率高低直接制约了产品的生产周期和交付进度。加工时通过以下方式控制零件加工效率：1）结合零件结构特点，合理优化工艺方案，摒弃以往普铣结合数控的传统方法，采用全数控化的方法加工零件，有效的提高零件的加工效率。2）粗加工采用机夹式快进给铣刀，减少了因刀具磨损的换刀、装刀时间，与整体刀相比节约时间近20小时。3）优化程编策略及程序，采用Roughing（粗加工）及Spiral（螺旋）程编策略编制程序，减少刀具跳刀，按刀具每层跳刀6s计算，每层Z值为0.5，零件高度为175，跳刀总时间节省40分钟左右，从源头上节省了加工时间，为生产效率提高奠定了基础。4）优化精加工参数，提升零件表面质量，减少由于二次打磨所耗费的时间周期。
5结论
通过研究飞机襟翼作动器支座零件的数控加工工艺过程，解决了零件加工过程中加工变形问题、加工刀具参数问题及加工效率问题。通过此类零件工艺技术研究，一定程度上提升了钛合金材料零件数控加工能力，扩大了数控加工技术的使用范围。此文对于钛合金的高效精密加工有一定的参考和借鉴意义，不足之处恳请同行和专家给予批评和指正。
参考文献
[1]山特维克可乐满公司.钛合金加工的前沿技术.航空制造技术，63-64，2008.
[2]曹克伟，李佳等.钛合金材料的数控加工方法.组合机床与自动化加工技术，2005（4）：85～87.
[3]楚王伟， 牟文平 ，龚清洪 ，沈昕.钛合金飞机结构件高效铣削技术研究.工具技术，43-46，2008，1.