鈦合金起落架裝置的加工究竟難在哪里？

起落架裝置是飛行器重要的具有承力兼操縱性的部件，它吸收和耗散飛機在著陸及滑行過程中與地面形成的沖擊能量。隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展和客戶需求的不斷提高，起落架產(chǎn)品也不斷升級換代。為滿足飛機長壽命、高可靠性的要求，越來越多的新標(biāo)準(zhǔn)、新工藝、新材料被應(yīng)用；其中，鈦合金憑借優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、密度小、抗腐蝕性強等特點，成為起落架的理想制造材料。但同時，鈦合金的硬度高、耐磨性高等特點也給加工帶來了極大的挑戰(zhàn)，尤其是切削刀具，因鈦合金的切削性能差而導(dǎo)致刀具磨損快等加工難題頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了加工精度和效率。作為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的中航起落架公司也曾被這個難題深深困擾。

我們可以根據(jù)兩張圖表作出總結(jié)：一，鈦合金的彈性模數(shù)低，約為鋼的1/2，對于去除后的表面易反彈，易與刀具后刀面間產(chǎn)生強烈摩擦；二，塑性低、硬度高，切屑與前刀面接觸面積小，刀尖切削應(yīng)力大，刀尖和切削刃極易磨損，通常切削速度為30m/min 左右；三，化學(xué)活性大，在高溫狀態(tài)時，鈦和空氣中的大部分成分產(chǎn)生強烈的化學(xué)反應(yīng)，特別是與氧氣和氮氣，產(chǎn)生間隙固溶體，生成硬度很高的硬質(zhì)層，對刀具有強烈的磨損作用；四，親和性大，由于切屑與刀面之間的強烈摩擦，在高的切削溫度及高的切削壓力的作用下，刀具材料和工件材料中的鈦元素相互親和，產(chǎn)生咬合、粘刀，刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。

具體舉例：某新研型號起落架為串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，其主要承力構(gòu)件材料均采用了TC18鈦合金材料，單機數(shù)量18件，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)量多，材料去除量大，且毛坯加工余量分布不均勻，欠壓部位多，毛坯表面存在α+β相層，在鍛打過程中位錯強化，表面硬度高（HRC﹥55）,厚度為0.1-0.15mm，研制初期單件加工周期在410h左右，加工效率低下。而近年來，隨著該型號轉(zhuǎn)入小批生產(chǎn)，交付數(shù)量增多，交付周期縮短，如何在現(xiàn)有設(shè)備、人員不變的情況下，縮短交付周期，提升交付進度，降低生產(chǎn)成本，更是公司急需解決的難題。

面對難題和挑戰(zhàn)，公技術(shù)專家們迅速展開行動。經(jīng)過研究分析，我們發(fā)現(xiàn)，TC18是一種高強度、高合金化的α－β兩相合金，這種材料強度高、韌性和塑性好、導(dǎo)熱系數(shù)和彈性模量小，這對加工刀片的材質(zhì)要求很高；加工TC18 還要求刀具前角較大，刃口鋒利，但是鋒利的刃口強度差，而產(chǎn)品表面的氧化層加大了刃口崩刃的可能。如何讓刀片刃口既保持鋒利又不失強度，這對刀片刃口處理是極大的考驗。因此，如何合理優(yōu)化刀具的材質(zhì)，改進鈦合金切削參數(shù)，是提高加工效率的決定性因素。結(jié)論已經(jīng)很明顯了——要想破解難題，關(guān)鍵要對切削參數(shù)和刀具特性做出權(quán)衡，并找到最合適的加工刀具。

技術(shù)專家通過試切加工摸索切削參數(shù)、反復(fù)探索，最終總結(jié)出刀具選擇的原則必須依據(jù)下列條件：
1.刀具的材料（依據(jù)被加工材料、加工應(yīng)用類型、加工環(huán)境和現(xiàn)場加工的需求）。
2.幾何形狀（分為刀桿幾何形狀和刃口幾何形狀，主要影響表面質(zhì)量, 排屑效果，刃口強度, 毛刺, 振紋等）。
3.涂層（延長刀具壽命，提高刀具的切削速度和進給，獲得更高的生產(chǎn)效率，提高刀具的耐磨損性）。
4.根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)需求，統(tǒng)籌好效率和加工成本，充分考慮現(xiàn)有機床性能的條件下，使用比較保守的切削參數(shù), 可以有效延長的刀具壽命，獲得較為合理的加工效率。