钛合金起落架装置的加工究竟难在哪里？

起落架装置是飞行器重要的具有承力兼操纵性的部件，它吸收和耗散飞机在着陆及滑行过程中与地面形成的冲击能量。随着航空技术的不断发展和客户需求的不断提高，起落架产品也不断升级换代。为满足飞机长寿命、高可靠性的要求，越来越多的新标准、新工艺、新材料被应用；其中，钛合金凭借优异的综合力学性能、密度小、抗腐蚀性强等特点，成为起落架的理想制造材料。但同时，钛合金的硬度高、耐磨性高等特点也给加工带来了极大的挑战，尤其是切削刀具，因钛合金的切削性能差而导致刀具磨损快等加工难题频繁出现，严重影响了加工精度和效率。作为行业领军企业的中航起落架公司也曾被这个难题深深困扰。

我们可以根据两张图表作出总结：一，钛合金的弹性模数低，约为钢的1/2，对于去除后的表面易反弹，易与刀具后刀面间产生强烈摩擦；二，塑性低、硬度高，切屑与前刀面接触面积小，刀尖切削应力大，刀尖和切削刃极易磨损，通常切削速度为30m/min 左右；三，化学活性大，在高温状态时，钛和空气中的大部分成分产生强烈的化学反应，特别是与氧气和氮气，产生间隙固溶体，生成硬度很高的硬质层，对刀具有强烈的磨损作用；四，亲和性大，由于切屑与刀面之间的强烈摩擦，在高的切削温度及高的切削压力的作用下，刀具材料和工件材料中的钛元素相互亲和，产生咬合、粘刀，刀具易产生粘结磨损。

具体举例：某新研型号起落架为串联式结构，其主要承力构件材料均采用了TC18钛合金材料，单机数量18件，零件结构复杂，数量多，材料去除量大，且毛坯加工余量分布不均匀，欠压部位多，毛坯表面存在α+β相层，在锻打过程中位错强化，表面硬度高（HRC﹥55）,厚度为0.1-0.15mm，研制初期单件加工周期在410h左右，加工效率低下。而近年来，随着该型号转入小批生产，交付数量增多，交付周期缩短，如何在现有设备、人员不变的情况下，缩短交付周期，提升交付进度，降低生产成本，更是公司急需解决的难题。

面对难题和挑战，公技术专家们迅速展开行动。经过研究分析，我们发现，TC18是一种高强度、高合金化的α－β两相合金，这种材料强度高、韧性和塑性好、导热系数和弹性模量小，这对加工刀片的材质要求很高；加工TC18 还要求刀具前角较大，刃口锋利，但是锋利的刃口强度差，而产品表面的氧化层加大了刃口崩刃的可能。如何让刀片刃口既保持锋利又不失强度，这对刀片刃口处理是极大的考验。因此，如何合理优化刀具的材质，改进钛合金切削参数，是提高加工效率的决定性因素。结论已经很明显了——要想破解难题，关键要对切削参数和刀具特性做出权衡，并找到最合适的加工刀具。

技术专家通过试切加工摸索切削参数、反复探索，最终总结出刀具选择的原则必须依据下列条件：
1.刀具的材料（依据被加工材料、加工应用类型、加工环境和现场加工的需求）。
2.几何形状（分为刀杆几何形状和刃口几何形状，主要影响表面质量, 排屑效果，刃口强度, 毛刺, 振纹等）。
3.涂层（延长刀具寿命，提高刀具的切削速度和进给，获得更高的生产效率，提高刀具的耐磨损性）。
4.根据现场作业需求，统筹好效率和加工成本，充分考虑现有机床性能的条件下，使用比较保守的切削参数, 可以有效延长的刀具寿命，获得较为合理的加工效率。