刀具是切削加工系統的主要組成部分,對于切削速率、切削質量起著至關重要的影響。由于航空發動機對各組成部件之間的契合程度要求較高,加上零件用材性能好、硬度大,因此對于切削刀具提出了較高的要求,在實際切削過程中,不僅刀具本身的硬度、材質要過關,而且對加工切削速度以及切削的精確度要求也極為嚴格。目前應用較為廣泛、并且切削質量較高的幾種刀具分布為:硬質鈦合金刀具、涂層刀具、金剛石刀具等。
發動機的高效運行需要各個部件相互作用,在此過程中,部件不可避免的要進行相互碰撞、摩擦,因此,發動機各部件表面的光滑程度和完整性直接決定了發動機能否正常運作。由于發動機組成部件的硬度和耐磨性較好,因此各零部件之間的磨合期較長,如果前期不能做好平整切削,很容易在后期發生機器故障。尤其是對于大型的貨物運輸飛機來說,對于發動機的功率、性能要求較高,發動機負荷大,對于核心零件切削面的完整性和光滑性要求程度極高。
振動切削按照其振動源頻率分為高頻振動和低頻振動。特別是在難加工材料切削加工中,采用超聲或高頻振動切削改變了傳統常規的金屬切削方法。振動切削不但使難切削變成能切削和易切削,零件表面精度和質量得到提高,而且提高了刀具的使用壽命。該項技術的難點在于:為了達到振動切削效果,需要解決振動頻率、振幅與不同被加工材料切削參數的合理匹配問題。
零件切削加工表面完整性包含兩方面的內容:一是與表面形貌或表面紋理組織有關的部分,研究零件最外層表面與周圍環境間界面的幾何形狀,包括表面微觀幾何形狀與表面缺陷等表面特征,屬于外部加工效應,通常用表面粗糙度等來衡量。
二是與加工表面層物理力學性能狀態有關的部分,研究表面層內的特性,屬于內部加工效應,包括表面內的殘余應力、變形強化、加工硬化、金相組織變化、裂紋等技術指標。通過近年來的航空事故原因調查分析,發現切削加工表面是最容易產生裂紋破壞和應力集中的地方,加上長期受到腐蝕影響,大大減低了零件的使用期限。
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