北航孙剑飞老师分享:航空航天高性能切削

从嫦娥奔月传说,到敦煌的飞天壁画,再到“航天始祖”万户,中华民族的飞天梦延续千年,伴随着科技的进步与综合国力的提升,中国飞天之旅一路高歌猛进,不断创出新高。

这离不开对材料和工艺开发。由于航空航天是一个高度精密的行业,必须通过不懈努力提高飞机部件的制造效率、提高飞行安全、减少潜在的环境损害。

为了实现这些目标,航空航天业需不断改进飞机发动机和机身结构件的设计,以当飞机遭受闪电和结冰等危险因素造成损坏时提高对飞机的保护。这转而引发了一系列的工业需求,包括引进需要采用新加工技术的工程材料。

开发相适配的机床和切削刀具,进行高性能切削,是当前航空事业中一大课题。

由于航空航天自身的特点,在材料方面有钛合金、高温合金、高强度钢、复合材料等,加工难度大;结构上有深腔、深孔、复杂曲面等弱刚性零件(可达性差),比较复杂;性能上对表面完整性、可靠性要求越来越高,对长寿命、高可靠性的高性能刀具有着迫切需求。尤其在结构上,在叶轮叶盘的加工中需要长悬深的刀具,在复杂曲面的加工中需要锥球头的刀具,在实现跨行加工算法中需要鼓形刀……这些都对刀具提出了很高的要求。

另外,对刀具寿命的要求也越来越高。如航空发动机机匣,切削的加工周期是4个月,单一道工序的切削时间就需要260小时,需要频繁换刀,有时候几分钟刀具的寿命就到了。在钛合金领域,阻燃钛合金是非常难切削的,还有铸造高温合金,有些型号的铸造高温合金切削所使用的硬质合金刀具只有两分钟的寿命,对刀具寿命的需求是一个极大的挑战。在沉淀硬化不锈钢的加工中,很多时候刀具也只有几分钟的使用寿命。另外,复合材料种类很多,其中金属基复合材料以及部分高含量碳纤维就很难切削。

对刀具一致性和可靠性对切削效果的结果有很大影响。刀具初始刃口钝圆半径和刀具磨损情况有着较强的相关性。我试过国内外180多种刀具,国产刀具与国外进口刀具对比,经常是2个刃口一个已经微崩,另一个完好无损。除此之外还有刀具跳动问题,导致可靠性、一致性没有保证。

然而,航空航天刀具市场主要还是被国外的厂家所占领,如瑞典、以色列、美国等,在航空发动机领域90%以上都是使用进口刀具,国产刀具很少。在飞机领域情况稍好一些,这两年国产刀具开始占领市场。刀具作为一种耗材,不能实现国产化,对国家安全造成了很大的威胁。航空航天刀具大量依赖进口,将会带来经济性和战略性隐患。所以,国产刀具必须重视基础研究。

2020年7月22日(周三)晚19:30-20:30DT新材料&材视&中国超硬材料网,特邀北京航空航天大学副教授孙剑飞老师,报告分享《不航空航天高性能切削》,带您领略航空航天高性能切削的魅力,为实现中华民族的伟大航天强国梦接续奋斗!

嘉宾介绍

孙剑飞

北京航空航天,副教授

中国刀具协会切削先进技术研究会理事,中国机械工程学会生产工程分会切削专业委员会委员,中国航空航天工具协会理事单位代表,十余个国内外期刊审稿人。主要从事航空航天难加工材料切削加工、航空航天零件加工变形控制技术、航空航天零件高性能切削工艺研究。

课程大纲

1. 难加工材料高效切削技术研究及应用

2. 弱刚性零件加工变形控制技术与实践

3. 加工表面完整性控制技术研究

4. 面向应用的切削数据库的开发

课程亮点

航空航天零件切削加工中的高效加工工艺及刀具开发、加工变形控制问题及加工表面完整性

预约/直播/回看链接

https://appt22ItOTf3790.h5.xeknow.com/st/58ouU7Q2U

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