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創(chuàng)建于1958年的中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“西飛”）是我國(guó)大中型軍民用飛機(jī)研制生產(chǎn)的重要基地，先后研制、生產(chǎn)了20余種型號(hào)的飛機(jī)，在航空零部件產(chǎn)品中更是美國(guó)波音、法航等世界巨頭的領(lǐng)先供應(yīng)商。2017年，西飛營(yíng)業(yè)收入首次突破200億元，在經(jīng)濟(jì)規(guī)模、綜合實(shí)力邁上新臺(tái)階的同時(shí)，也已成為中國(guó)乃至世界航空產(chǎn)業(yè)不容忽視的中堅(jiān)力量。

短短幾十年就能取得如此耀眼的成績(jī)，這與西飛不懼挑戰(zhàn)、勇于變革的精神是分不開(kāi)的。在新的工業(yè)革命浪潮和航空裝備升級(jí)換代的雙重考驗(yàn)下，西飛的領(lǐng)導(dǎo)班子果斷認(rèn)識(shí)到，必須在新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命中把握機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)、率先發(fā)展，大力推進(jìn)以“智能制造”為核心的制造方式的轉(zhuǎn)變。

“要想實(shí)現(xiàn)智能制造，提升生產(chǎn)力，‘協(xié)同’二字至關(guān)重要。飛機(jī)制造的生產(chǎn)部門眾多，從設(shè)計(jì)商、制造商、供應(yīng)商，到專業(yè)化生產(chǎn)單位和航空公司，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。只有優(yōu)化各種制造資源、選擇優(yōu)質(zhì)可靠的供應(yīng)商，才能完成生產(chǎn)任務(wù)滿足客戶市場(chǎng)需求，從而助力企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。”西飛精益加工中心某負(fù)責(zé)人說(shuō)道，“近年來(lái)，西飛精益中心就通過(guò)多種優(yōu)化手段，不斷提升我們鈦合金航空零部件的加工效率和工件的綜合性能。而在這其中，結(jié)合自身實(shí)際需求篩選優(yōu)秀的刀具供應(yīng)商就是最重要的措施之一。擁有完整產(chǎn)品系列的山高對(duì)于多種航空零件都能提供高效的刀具產(chǎn)品和解決方案，這非常符合我們當(dāng)前的需求。”

航空零件普遍具有材料和結(jié)構(gòu)雙重難加工的特性，加工刀具成本高、加工質(zhì)量和加工效率難以保證是生產(chǎn)中極易遇到的挑戰(zhàn)，鈦合金結(jié)構(gòu)件更是如此。現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，為具有優(yōu)越綜合性能的鈦合金應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。但同時(shí)，面對(duì)鈦合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜化的趨勢(shì)，整體結(jié)構(gòu)、深腔結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)等大量被采用，為刀具選型及切削方式的確定提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。西飛一直站在先進(jìn)制造的前沿，精益中心對(duì)鈦合金零件的加工不斷創(chuàng)新。“在我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)航空鈦合金結(jié)構(gòu)件不同材料性能、幾何特征，制定出刀具選型方法及切削策略后，山高總能在第一時(shí)間提供相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案，并成功實(shí)現(xiàn)工件加工精度和加工效率要求，還有效降低了刀具損耗。”該負(fù)責(zé)人補(bǔ)充道。

不規(guī)則的復(fù)雜型腔是航空零件的典型結(jié)構(gòu)，針對(duì)西飛鈦合金復(fù)雜型腔的粗加工，精益中心技術(shù)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)認(rèn)為大進(jìn)給刀具是最佳的刀具類型。

刀具圓弧底刃的半徑與其最大切削厚度的關(guān)系式為：

式中：hmax——最大切削厚度；

R——底刃圓弧半徑；

ap——銑削深度；

fz——每齒進(jìn)給量。

由上式可知，在切削深度加大時(shí)，可采用增加圓弧刃的半徑，降低主偏角來(lái)保持較薄的切削厚度，提高刀具壽命，縮短加工時(shí)間。

大進(jìn)給刀具可實(shí)現(xiàn)較高的進(jìn)給速度。如圖1所示，相比于傳統(tǒng)端銑，大進(jìn)給刀具采用大圓弧刃半徑，較小的主偏角設(shè)計(jì)，降低了軸向切深，減小了切削厚度。這種減薄切屑厚度的大進(jìn)給銑削方式可有效減小主切削刃負(fù)載，同時(shí)厚度極小的切屑也可帶走大量的切削熱，提高刀具耐用度，縮短加工時(shí)間。而這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于復(fù)雜型腔的粗加工也非常適用。

圖 1大進(jìn)給刀具與傳統(tǒng)立銑刀對(duì)比

在西飛精益中心復(fù)雜型腔粗加工過(guò)程中，山高為其提供了一款可轉(zhuǎn)位大進(jìn)給銑刀，不僅幫助西飛在加工中實(shí)現(xiàn)了較高的切削速度和進(jìn)給速度，由于大進(jìn)給銑削方式帶來(lái)的較小的銑削深度，還可實(shí)現(xiàn)較均勻銑削余量，有利于后續(xù)加工的穩(wěn)定銑削。

“對(duì)于航空鈦合金結(jié)構(gòu)件的深槽加工，由于其材料本身的難加工特性加上深槽腔和轉(zhuǎn)角的幾何特征等，使其加工的精度和穩(wěn)定性非常難保證，一度十分困擾我們。山高在了解我們的需求和難點(diǎn)后，給出了插銑刀具的方案，達(dá)到了很好的效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們的預(yù)期。”精益中心負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)。

圖 2 插銑刀典型結(jié)構(gòu)

插銑是一種針對(duì)較深腔槽或轉(zhuǎn)角的高效加工方法。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件深腔加工、轉(zhuǎn)角加工等難題，插銑加工技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。“在實(shí)際加工中，插銑與傳統(tǒng)銑削非常不同，插銑使用刀具末端進(jìn)行切削，而不是側(cè)部，主要產(chǎn)生軸向力。插銑刀可用于刀具懸伸量大的應(yīng)用場(chǎng)合，在深槽加工或難加工材料方面，結(jié)合韌性好的刀片材質(zhì)和鋒利的槽型，可助力客戶取得良好的生產(chǎn)效率、加工效果以及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。”來(lái)自山高技術(shù)團(tuán)隊(duì)的賈建平補(bǔ)充道。

圖 3 插銑刀具加工示例

為更好地助推西飛鈦合金加工，針對(duì)航空結(jié)構(gòu)件中存在的多類型面特征，山高采用了可適應(yīng)各種類型面加工的圓刀片銑刀，提高加工效率。

圖4  典型圓刀片銑刀

“山高的圓刀片因其特有的幾何角度，擁有很高的強(qiáng)度,非常適用于鈦合金這種難加工材料的加工，并且能獲得很高的金屬切除率和刀具壽命。”西飛精益中心負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)。

“圓刀片銑刀還可用于很多類型的切削方式，如圓周插補(bǔ)和螺旋插補(bǔ)斜坡銑、方肩銑削、銑槽、插銑和斜坡銑，是三維銑削中靈活性最好的刀具。”賈建平補(bǔ)充道。

不同的零件結(jié)構(gòu)，其在加工中的需求和著重點(diǎn)也不一樣。對(duì)于較為簡(jiǎn)單的輪廓或型腔結(jié)構(gòu)，加工中的經(jīng)濟(jì)性不容忽略；而對(duì)于開(kāi)槽加工，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)下的安全性則至關(guān)重要。“山高的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在給出每一個(gè)解決方案前都會(huì)與我們進(jìn)行深入的溝通，了解我們的加工需求，真正做到不同需求不同應(yīng)對(duì)。”精益中心負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)。

在輪廓或簡(jiǎn)單型腔結(jié)構(gòu)加工中，西飛精益中心選用了山高的玉米式銑刀。玉米銑刀不僅可實(shí)現(xiàn)大切深、大切寬強(qiáng)力銑削方式，還能極大增加切削力和切削效率。最重要的是，玉米銑刀在實(shí)際加工中，可使用各種幾何形狀刀片且每個(gè)刀片都可多次轉(zhuǎn)位的優(yōu)勢(shì)，幫助精益中心最大程度地降低了大型鈦合金零件粗加工的切削成本。

圖 5 玉米銑刀

航空部件的成本非常高，生產(chǎn)過(guò)程中的安全性至關(guān)重要。為匹配自己強(qiáng)大的產(chǎn)品實(shí)力，西飛精益中心對(duì)鈦合金的開(kāi)槽加工有著極為嚴(yán)格的要求，而這恰恰是已積累豐富經(jīng)驗(yàn)的山高可以提供的。針對(duì)西飛航空鈦合金結(jié)構(gòu)件存在諸多狹窄槽腔的幾何特征，山高開(kāi)發(fā)的JCO710波紋銑刀，可提供較長(zhǎng)的刀具壽命和非常高的加工安全性，非常適合大軸向切深的不銹鋼和鈦合金的高效粗加工，應(yīng)用于航空航天工業(yè)中大型部件的加工后，達(dá)到良好的效果。

圖 6波紋銑刀

新一代航空裝備的研發(fā)和大量新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)航空制造提出了更高的要求。面對(duì)機(jī)遇和挑戰(zhàn)，西飛將在山高這樣優(yōu)秀供應(yīng)商的陪伴下，持續(xù)創(chuàng)新、不斷變革，為建設(shè)新時(shí)代航空強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)力量。