???? 先進(jìn)制造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。以美國(guó)為例。2008年，美國(guó)制造業(yè)占全國(guó)GDP總值的l1．7％，提供了1340萬(wàn)個(gè)職位，占全國(guó)總數(shù)的9．8％。制造業(yè)產(chǎn)生創(chuàng)新又依賴于創(chuàng)新，美國(guó)每年注冊(cè)的專利90％來(lái)自制造業(yè)，且創(chuàng)新研究成果通常只有與制造業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合才會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

?新材料既是當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分，又是高新技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為當(dāng)代高新科技的代表的宇航航天技術(shù)的飛速發(fā)展也離不開(kāi)新材料的不斷發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。高溫合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼和復(fù)合材料等因其高強(qiáng)度、高韌性、耐高溫、耐低溫、耐磨損、抗腐蝕、抗疲勞、密度低等優(yōu)良特征成為了宇航航空產(chǎn)業(yè)的主要原料，但與此同時(shí)這些材料都具有難以進(jìn)行機(jī)械加工的缺點(diǎn)，如何發(fā)展一種經(jīng)濟(jì)高效的針對(duì)航空難加工材料的機(jī)械加工方法具有重要意義。

??? 目前，我國(guó)已成為世界飛機(jī)零部件的重要生產(chǎn)國(guó)，波音、麥道、空客等世界著名飛機(jī)制造公司都在我國(guó)生產(chǎn)從尾翼、機(jī)身、艙門(mén)到發(fā)動(dòng)機(jī)等各種零部件，這些飛機(jī)零部件的加工都必須采用先進(jìn)的加工裝備和加工工藝。與此同時(shí)，大量高速、高效、柔性、復(fù)合、環(huán)保的國(guó)外切削加工新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，使切削加工技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。螺旋銑孔技術(shù)就是其中的一項(xiàng)不容忽視的難加工材料制孔加工方法。

鈦合金可分為以下三類：α合金、（α+β）合金和β合金，在國(guó)內(nèi)分別以TA、TC、TB表示。鈦合金具有高強(qiáng)度、高熱強(qiáng)度、好抗蝕性、好低溫性能、小導(dǎo)熱系數(shù)、小彈性模量、化學(xué)活性大等性能，鈦和鈦合金具有如下切削特點(diǎn)：差的機(jī)械加工性能、在高溫下，能維持很高的材料強(qiáng)度、由于較差的導(dǎo)熱性和材料的高密度，導(dǎo)致刀具的切削刃受到很高的熱負(fù)荷、彈性系數(shù)低，在受到刀具的切削力時(shí)它會(huì)屈服變形、在高溫下，鈦合金會(huì)與切削刀具的材料發(fā)生化學(xué)作用反應(yīng)，會(huì)造成表面硬化、容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象、不容易斷屑、所含的硬質(zhì)合金材料具有研磨性。

1.3? 超高強(qiáng)度鋼

??? 超高強(qiáng)度（如40CrNi2Si2MoVA）具有高淬透性、超高強(qiáng)度、優(yōu)良的橫向塑性、斷裂韌性、抗疲勞性等良好的綜合機(jī)械性能。但切削性能較差，經(jīng)過(guò)正火+高溫回火處理，其硬度大約為HBS270，強(qiáng)度σb≥1100MPa，σs≥1000MPa。在深孔加工中，不易斷屑，刀具磨損快、最容易產(chǎn)生月牙洼磨損，隨著月牙洼磨損的擴(kuò)大刀刃將產(chǎn)生崩缺或燒損，切削抗力大，切削振動(dòng)大。

1.4? 復(fù)合材料

復(fù)合材料是指由兩種或兩種材料以上具有不同物理、化學(xué)性質(zhì)的材料，以微觀、介觀或宏觀等不同的結(jié)構(gòu)尺度與層次，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的空間組合而成的一個(gè)材料系統(tǒng)，按基體材料的不同分為金屬基復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬材料基復(fù)合材料和聚合物基復(fù)合材料三類。復(fù)合材料具有的重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)已使其廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域。以在航空飛行器中的應(yīng)用為例。將先進(jìn)復(fù)合材料運(yùn)用于飛行器結(jié)構(gòu)可相應(yīng)減重20%~30%。美國(guó)NASA的Langley研究中心在航空航天關(guān)于先進(jìn)復(fù)合材料發(fā)展報(bào)告中指出，各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用可以是亞音速運(yùn)輸機(jī)獲得51%的減重（相對(duì)于起飛重量）效益，其中通過(guò)復(fù)合材料機(jī)翼機(jī)身和氣動(dòng)剪裁技術(shù)減重24.3%。

2.螺旋銑孔技術(shù)

2.1 螺旋銑孔加工孔原理

航空飛行器大量零部件都需要進(jìn)行裝配，需要制造成千上萬(wàn)個(gè)孔。一副F-22戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼要鉆1.4萬(wàn)個(gè)孔；一架波音747飛機(jī)則有300多萬(wàn)個(gè)連接孔需要加工。面對(duì)這么多的孔加工量，而且航空飛行器大量采用了上文闡述的難加工材料，傳統(tǒng)的制孔工藝明顯的無(wú)能為力。隨著碳纖維復(fù)合材料等難加工材料用量的不斷擴(kuò)大，機(jī)械加工工作越來(lái)越多，然而由于這些難加工工材料的機(jī)械加工性差、刀刃磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)中出現(xiàn)的諸如制孔毛刺、撕裂、分層缺陷等問(wèn)題越來(lái)越多，一直以來(lái)采用硬塑料板或鋁板頂緊鉆頭出口處，防止復(fù)合材料孔出口面撕裂的做法嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。這已經(jīng)越來(lái)越引起企業(yè)的高度重視。發(fā)展一項(xiàng)無(wú)缺陷高效制孔的關(guān)鍵技術(shù)成為重中之重。而螺旋銑孔技術(shù)能很好的客服傳統(tǒng)制孔工藝效率低、工序復(fù)雜、自動(dòng)化程度低而且加工質(zhì)量不能滿足航空裝配要求的缺點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景光明的加工技術(shù)。其主要原理如下圖：

??? 對(duì)于螺旋銑孔技術(shù)，國(guó)外研究得比較深入：Eric Whinnem 闡述了螺旋銑孔技術(shù)的發(fā)展及其在波音飛

機(jī)上的應(yīng)用；Wangyang Ni 研究了螺旋銑孔的加工機(jī)理，并在動(dòng)力學(xué)方面取得了一定的進(jìn)展；R . I y e r 等

人對(duì)螺旋銑孔刀具的壽命進(jìn)行了研究。空客公司已經(jīng)在飛機(jī)的研制中應(yīng)用螺旋銑孔技術(shù)。N o v a t o r 公司的研究表明，螺旋銑孔由于能在1 個(gè)工序內(nèi)完成對(duì)不同孔的加工，且省掉了通過(guò)拆卸來(lái)消除毛刺的工藝，這項(xiàng)技術(shù)的加工時(shí)間相對(duì)于傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)縮短了50%。國(guó)內(nèi)也在低硬度模具鋼螺旋銑孔動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行了深入研究。通過(guò)螺旋銑孔正交混合切削實(shí)驗(yàn)，對(duì)切削力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，得到了銑削力的二次回歸模型；建立了螺旋銑孔過(guò)程理論力矩模型；同時(shí)還對(duì)孔加工精度進(jìn)行了檢測(cè)與分析。在螺旋銑孔加工過(guò)程中的切削動(dòng)力學(xué)研究、螺旋銑孔虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等領(lǐng)域都有深入研究。

2.3 螺旋銑孔加工孔的優(yōu)勢(shì)

???? 與傳統(tǒng)的鉆削加工相比，螺旋銑孔過(guò)程中由“自轉(zhuǎn)”和“公轉(zhuǎn)”2個(gè)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了其以下特點(diǎn)：首先，道具中心的軌跡是螺旋線，即道具中心不再與所加工的孔的中心重合，屬偏心加工過(guò)程。刀具的直徑與孔徑不一樣，突破了以往一把刀具加工同一系列直徑孔的限制，極大提高了加工效率的同時(shí)減少了存刀數(shù)量和種類，降低了加工成本；其次，螺旋銑孔本質(zhì)是斷續(xù)銑削過(guò)程，有利于刀具散熱，從而降低了因溫度累計(jì)而造成刀具磨損失效的風(fēng)險(xiǎn)。而且，在冷卻液的應(yīng)用上也有很大的改進(jìn)，可采用微量潤(rùn)滑甚至空冷來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻，綠色環(huán)保。第三，偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽排出，有利于提高制孔質(zhì)量。概括起來(lái)，即：（1）提高加工孔的質(zhì)量和刀具壽命；（2）縮短研制周期，節(jié)約加工成本；（3）高度自動(dòng)化；（4）促進(jìn)新材料的使用。由此可見(jiàn)，該項(xiàng)技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。

3.結(jié)論

（1）當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國(guó)家都在大力發(fā)展航天航空技術(shù)，航天航空技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。這給先進(jìn)材料的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。現(xiàn)在大量應(yīng)用于航天航空技術(shù)的先進(jìn)材料主要包括：高溫合金、鈦合金、超高強(qiáng)度鋼和復(fù)合材料。這些材料一般都具有難加工的特性；

（2）在航空飛行器的制造過(guò)程中非常多得部件都要靠裝配完成，傳統(tǒng)的機(jī)械加工不僅效率低下，而且加工的孔質(zhì)量不盡如人意，存在許多缺陷。發(fā)展一項(xiàng)無(wú)缺陷高效制孔方法迫在眉睫；

（3）螺旋銑孔技術(shù)是一項(xiàng)新的制孔技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外都有深入的研究，其制孔優(yōu)點(diǎn)明顯，是一項(xiàng)無(wú)缺陷高效制孔技術(shù)，其應(yīng)用前景廣闊。