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。隨著航空技術的不斷發展和客戶需求的不斷提高，起落架產品也不斷升級換代。為滿足飛機長壽命、高可靠性的要求，越來越多的新標準、新工藝、新材料被應用；其中，鈦合金憑借優異的綜合力學性能、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，尤其是切削刀具，因鈦合金的切削性能差而導致刀具磨損快等加工難題頻繁出現，嚴重影響了加工精度和效率。作為行業領軍企業的中航起落架公司也曾被這個難題深深困擾。

我們可以根據兩張圖表作出總結：一，鈦合金的彈性模數低，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，化學活性大，在高溫狀態時，鈦和空氣中的大部分成分產生強烈的化學反應，特別是與氧氣和氮氣，產生間隙固溶體，生成硬度很高的硬質層，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，產生咬合、粘刀，刀具易產生粘結磨損。

具體舉例：某新研型號起落架為串聯式結構，其主要承力構件材料均采用了TC18鈦合金材料，單機數量18件，零件結構復雜，數量多，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，隨著該型號轉入小批生產，交付數量增多，交付周期縮短，如何在現有設備、人員不變的情況下，縮短交付周期，提升交付進度，降低生產成本，更是公司急需解決的難題。

面對難題和挑戰，公技術專家們迅速展開行動。經過研究分析，我們發現，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、導熱系數和彈性模量小，這對加工刀片的材質要求很高；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，如何合理優化刀具的材質，改進鈦合金切削參數，是提高加工效率的決定性因素。結論已經很明顯了——要想破解難題，關鍵要對切削參數和刀具特性做出權衡，并找到最合適的加工刀具。

技術專家通過試切加工摸索切削參數、反復探索，最終總結出刀具選擇的原則必須依據下列條件：
1.刀具的材料（依據被加工材料、加工應用類型、加工環境和現場加工的需求）。
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，獲得更高的生產效率，提高刀具的耐磨損性）。
4.根據現場作業需求，統籌好效率和加工成本，充分考慮現有機床性能的條件下，使用比較保守的切削參數, 可以有效延長的刀具壽命，獲得較為合理的加工效率。