陶瓷基复合材料多能场辅助高效低损伤铣削加工工艺
【作者】安庆龙1，李晗1，陈杰2，明伟伟1，陈明1
【单位】1. 上海交通大学，上海 200240；2. 航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610091
[摘要] 陶瓷基复合材料具有高硬度、高强度、各向异性和非均质性的特点，导致其在加工过程中刀具磨损严重，加工质量差，加工效率低。对经过激光烧蚀处理的试样进行铣削加工，证明了铣削粉末状烧蚀产物时几乎不产生力和热量。利用有限元仿真并进行单向超声振动辅助铣削，发现超声振动辅助铣削工艺可以在不降低加工效率的前提下实现陶瓷基复合材料低损伤切削加工。提出了激光烧蚀与超声振动辅助铣削的组合加工工艺。基于加工质量、加工效率、刀具成本等多维指标对铣削加工策略进行综合评价。激光烧蚀+ 超声振动辅助铣削策略可以获得质量更好的已加工表面，同时加工时间少，刀具成本低，综合来看是可以实现陶瓷基复合材料高效低损伤铣削加工的工艺方案。
关键词：陶瓷基复合材料；铣削；多能场辅助加工；加工质量；低损伤
基金项目：航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目（P2022–A–Ⅳ–002–001)
DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.040
安庆龙, 李晗, 陈杰, 等. 陶瓷基复合材料多能场辅助高效低损伤铣削加工工艺[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 40–51.
AN Qinglong, LI Han, CHEN Jie, et al. Multi-energy field assisted high-efficiency and low damage milling process of ceramic matrix composites[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 40–51.
基于等效刃型矢量法的钛合金螺旋铣孔切削力机械模型研究
【作者】周兰1，安国升1，李光奇1，朱宗孝1，冯照和2
【单位】1. 兰州理工大学，兰州 730050；2. 杭州汽轮机股份有限公司，杭州 310022
[摘要] 为了准确预测钛合金螺旋铣孔过程中多齿复杂刃型专用刀具瞬时切削力的变化规律，采用等效刃型矢量法建立专用刀具的切削力机械模型。通过分析螺旋铣孔运动学特征，实现任意切削点运动轨迹的数学描述；对刀具在稳定加工阶段产生的未变形切屑与加工表面进行几何仿真分析；根据双刃切削原理，计算端刃的等效刃长及其未变形切屑的切削深度与切削宽度，同时结合侧刃的切削力分析，构建整体切削力机械模型；最后，通过试验标定切削力模型系数，实现切削力仿真值预测。结果表明，该仿真值能够准确预测专用刀具的瞬时切削力变化规律，说明等效刃型矢量法是实现螺旋铣孔切削力建模中的有效途径。
关键词：等效刃型；螺旋铣孔；切削力；钛合金；机械模型
基金项目：国家自然科学基金（52265025）
DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.052
周兰, 安国升, 李光奇, 等. 基于等效刃型矢量法的钛合金螺旋铣孔切削力机械模型研究[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 52–58.
ZHOU Lan, AN Guosheng, LI Guangqi, et al. Research on mechanistic model of cutting force in helical milling of titanium alloy based on equivalent cutting edge vector method[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 52–58.
难加工材料超高速磨削亚表面损伤研究
【作者】郭塞，江庆红，刘昊，卢守相，张璧
【单位】南方科技大学，深圳 518055
[摘要] 航空航天领域关键零部件往往采用高性能难加工材料制成，极差的可磨削性使得材料的高质高效加工成为难以突破的瓶颈。本文提出采用超高速磨削方法解决上述问题，并针对多种具有代表性的航空航天领域工程材料，包括钛合金、镍基高温合金、反应烧结碳化硅及铝基碳化硅开展超高速磨削试验，对材料表面完整性进行了表征和分析讨论。结果表明，超高速磨削可提高工件表层材料的应变梯度和温度梯度，改善难加工金属、陶瓷、复合材料的可磨削性，降低亚表面损伤深度，提高材料去除效率。本文的探索性研究为航空航天难加工材料零部件的高质高效加工提供了一条可行的技术路线，具有广阔的应用前景。
关键词：超高速磨削；钛合金；镍基高温合金；反应烧结碳化硅（RB–SiC）；SiCp/Al；亚表面损伤
基金项目：深圳市孔雀技术创新项目（KQJSCX20180322152221965）；深圳市重点
项目（JSGG20210420091802007）
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.059
郭塞, 江庆红, 刘昊, 等. 难加工材料超高速磨削亚表面损伤研究[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 59–71.
GUO Sai, JIANG Qinghong, LIU Hao, et al. Subsurface damage in high-speed grinding of difficult-to-machine materials[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 59–71.
超声纵振辅助螺旋铣削内壁形貌预测模型
【作者】徐捷1，冯平法1，2，颜键辉1，张建富2，许超1，3，马原1，3，冯峰1
【单位】1. 清华大学深圳国际研究生院，深圳 518055；2. 清华大学机械工程系，北京 100084；3. 深圳市青鼎装备有限公司，深圳 518133
[摘要] 超声纵振螺旋铣削工艺可以显著提高加工质量，然而其复杂运动学关系会导致已加工表面产生较之于传统螺旋铣削更为复杂的形貌。为了对这一工艺生成的孔内壁加工表面进行形貌预测和规律提炼，本文提出了超声纵振螺旋铣削的表面形貌预测模型及其可视化方法，并设计了验证试验，对波浪纹织构、尖峰、分割层3 类典型表面特征进行对比，发现仿真和试验的吻合度良好。随后，本文利用该模型评估了振幅、转速、公转进给和切向进给对表面形貌的影响。研究结果表明，超声振动的振幅导致侧壁形成的波浪纹形貌，且主轴转速的增大导致了波浪纹织构变得稀疏。此外，切向每齿进给、每公转轴向进给和公转进给速度分别决定了斜向尖峰带的高度、分割层的间距和形貌的凸起高度。
关键词：钛合金；螺旋铣削；运动学分析；表面形貌；超声振动辅助加工
DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.072
徐捷, 冯平法, 颜键辉, 等. 超声纵振辅助螺旋铣削内壁形貌预测模型[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 72–79.
XU Jie, FENG Pingfa, YAN Jianhui, et al. Prediction model of inner wall morphology in ultrasonic longitudinal vibration assisted helical milling[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 72–79.
芳纶纸蜂窝芯结构件加工技术研究与应用进展
【作者】周进，袁信满，陈杰，胡智钦，张也，陈保林，罗潘，侯珺森
【单位】航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610091
[摘要] 芳纶纸蜂窝芯材料是一类具有轴向比强度和比刚度高、轴向抗压能力强等优异性能的轻量化材料，在众多先进飞机、卫星、汽车中具有广泛应用，尤其是作为重要的轻量化结构件广泛应用于飞机的襟翼、舱门、地板等部位。在材料成型后，机械加工是必备的重要环节，以获得高精度的轮廓外形尺寸和装配特征。但芳纶纸蜂窝芯软质、脆性、非连续、薄壁等特性造成其加工难度极高。为解决极具挑战的加工难题，国内外研究团队进行了广泛且深入的探索，以实现芳纶纸蜂窝纸芯结构件高质高效加工。本文对芳纶纸蜂窝芯加工机理进行分析概述，系统性归纳总结蜂窝芯结构件加工固持方法、加工刀具、加工装备和加工工艺，介绍在典型结构件加工中的应用，并对未来发展方向进行展望。
关键词：蜂窝芯；芳纶纸；结构件；加工；超声切削；低损伤
DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.080
周进, 袁信满, 陈杰, 等. 芳纶纸蜂窝芯结构件加工技术研究与应用进展[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 80–99.
ZHOU Jin, YUAN Xinman, CHEN Jie, et al. Research progress and application status on machining technology of aramid honeycomb core[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 80–99.
外涵对开机匣精密高效加工工艺研究
【作者】张世贵1，张晟玮1，陈鹏飞1，王灿1，王宇航2，王国名2，孙剑飞2，3
【单位】1. 中国航发成都发动机有限公司，成都 610503；2. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191；3. 北京航空航天大学江西研究院景德镇分院，景德镇 333032
[摘要] 机匣的加工质量对航空发动机制造和使用性能极为重要，其中对开机匣由于自身的分割式结构导致其加工工序繁冗，加工质量难以控制。本文以高精度、高效率两项优化指标为重点对对开机匣加工工艺流程展开研究，结合材料特点及结构特点总结分析钛合金外涵对开机匣的加工难点，针对重点加工难点设计工艺方案，包含高精度加工设备的选择、各工序工装夹具的选择及刀具选择与工艺参数的设定等。在此基础上重点关注特征复杂的机匣外型面铣削加工过程，对其加工区域进行划分，完成不同工序铣削方式及数控走刀路线的确定，最终对切削过程进行模拟仿真，获得完备细化的加工工艺流程。经实际零件加工验证，优化后的工艺在加工精度和加工效率方面都有所提升。本文从工艺路线及切削参数等方面进行研究，有效减小了零件加工变形，获得外涵对开机匣加工的精密高效加工方法，为大型环形对开薄壁零件的加工提供一定的经验。
关键词：钛合金；夹具；刀具；外涵对开机匣；数控加工
基金项目：四川省重大科技专项（2021ZDZX0001、2021ZDZX0002）；中国航空发动机集团产学研合作项目（HFZL2019CXY026）
DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.14.100
张世贵, 张晟玮, 陈鹏飞, 等. 外涵对开机匣精密高效加工工艺研究[J]. 航空制造技术, 2023, 66(14): 100–106.
ZHANG Shigui, ZHANG Shengwei, CHEN Pengfei, et al. Research on high-effect and precise machining technology of bypass duct split casing[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2023, 66(14): 100–106.
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