???? 先進制造技術是國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)。制造業(yè)是衡量國家經(jīng)濟水平的重要標準。以美國為例。2008年，美國制造業(yè)占全國GDP總值的l1．7％，提供了1340萬個職位，占全國總數(shù)的9．8％。制造業(yè)產生創(chuàng)新又依賴于創(chuàng)新，美國每年注冊的專利90％來自制造業(yè)，且創(chuàng)新研究成果通常只有與制造業(yè)產品相結合才會產生深遠影響。

?新材料既是當代高新技術的重要組成部分，又是高新技術得以發(fā)展和應用的物質基礎。作為當代高新科技的代表的宇航航天技術的飛速發(fā)展也離不開新材料的不斷發(fā)現(xiàn)與應用。高溫合金、鈦合金、超高強度鋼和復合材料等因其高強度、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業(yè)的主要原料，但與此同時這些材料都具有難以進行機械加工的缺點，如何發(fā)展一種經(jīng)濟高效的針對航空難加工材料的機械加工方法具有重要意義。

??? 目前，我國已成為世界飛機零部件的重要生產國，波音、麥道、空客等世界著名飛機制造公司都在我國生產從尾翼、機身、艙門到發(fā)動機等各種零部件，這些飛機零部件的加工都必須采用先進的加工裝備和加工工藝。與此同時，大量高速、高效、柔性、復合、環(huán)保的國外切削加工新技術不斷涌現(xiàn)，使切削加工技術發(fā)生了根本性的變化。螺旋銑孔技術就是其中的一項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，在國內分別以TA、TC、TB表示。鈦合金具有高強度、高熱強度、好抗蝕性、好低溫性能、小導熱系數(shù)、小彈性模量、化學活性大等性能，鈦和鈦合金具有如下切削特點：差的機械加工性能、在高溫下，能維持很高的材料強度、由于較差的導熱性和材料的高密度，導致刀具的切削刃受到很高的熱負荷、彈性系數(shù)低，在受到刀具的切削力時它會屈服變形、在高溫下，鈦合金會與切削刀具的材料發(fā)生化學作用反應，會造成表面硬化、容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象、不容易斷屑、所含的硬質合金材料具有研磨性。

1.3? 超高強度鋼

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

1.4? 復合材料

復合材料是指由兩種或兩種材料以上具有不同物理、化學性質的材料，以微觀、介觀或宏觀等不同的結構尺度與層次，經(jīng)過復雜的空間組合而成的一個材料系統(tǒng)，按基體材料的不同分為金屬基復合材料、無機非金屬材料基復合材料和聚合物基復合材料三類。復合材料具有的重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點已使其廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域。以在航空飛行器中的應用為例。將先進復合材料運用于飛行器結構可相應減重20%~30%。美國NASA的Langley研究中心在航空航天關于先進復合材料發(fā)展報告中指出，各種先進技術的應用可以是亞音速運輸機獲得51%的減重（相對于起飛重量）效益，其中通過復合材料機翼機身和氣動剪裁技術減重24.3%。

2.螺旋銑孔技術

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行裝配，需要制造成千上萬個孔。一副F-22戰(zhàn)斗機機翼要鉆1.4萬個孔；一架波音747飛機則有300多萬個連接孔需要加工。面對這么多的孔加工量，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能為力。隨著碳纖維復合材料等難加工材料用量的不斷擴大，機械加工工作越來越多，然而由于這些難加工工材料的機械加工性差、刀刃磨損嚴重，生產中出現(xiàn)的諸如制孔毛刺、撕裂、分層缺陷等問題越來越多，一直以來采用硬塑料板或鋁板頂緊鉆頭出口處，防止復合材料孔出口面撕裂的做法嚴重影響了產品的質量和生產效率。這已經(jīng)越來越引起企業(yè)的高度重視。發(fā)展一項無缺陷高效制孔的關鍵技術成為重中之重。而螺旋銑孔技術能很好的客服傳統(tǒng)制孔工藝效率低、工序復雜、自動化程度低而且加工質量不能滿足航空裝配要求的缺點，是一種應用前景光明的加工技術。其主要原理如下圖：

??? 對于螺旋銑孔技術，國外研究得比較深入：Eric Whinnem 闡述了螺旋銑孔技術的發(fā)展及其在波音飛

機上的應用；Wangyang Ni 研究了螺旋銑孔的加工機理，并在動力學方面取得了一定的進展；R . I y e r 等

人對螺旋銑孔刀具的壽命進行了研究?？湛凸疽呀?jīng)在飛機的研制中應用螺旋銑孔技術。N o v a t o r 公司的研究表明，螺旋銑孔由于能在1 個工序內完成對不同孔的加工，且省掉了通過拆卸來消除毛刺的工藝，這項技術的加工時間相對于傳統(tǒng)鉆孔技術縮短了50%。國內也在低硬度模具鋼螺旋銑孔動力學方面進行了深入研究。通過螺旋銑孔正交混合切削實驗，對切削力實驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合分析，得到了銑削力的二次回歸模型；建立了螺旋銑孔過程理論力矩模型；同時還對孔加工精度進行了檢測與分析。在螺旋銑孔加工過程中的切削動力學研究、螺旋銑孔虛擬樣機的設計與優(yōu)化等領域都有深入研究。

2.3 螺旋銑孔加工孔的優(yōu)勢

???? 與傳統(tǒng)的鉆削加工相比，螺旋銑孔過程中由“自轉”和“公轉”2個運動復合而成的運動方式?jīng)Q定了其以下特點：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，螺旋銑孔本質是斷續(xù)銑削過程，有利于刀具散熱，從而降低了因溫度累計而造成刀具磨損失效的風險。而且，在冷卻液的應用上也有很大的改進，可采用微量潤滑甚至空冷來實現(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，有利于提高制孔質量。概括起來，即：（1）提高加工孔的質量和刀具壽命；（2）縮短研制周期，節(jié)約加工成本；（3）高度自動化；（4）促進新材料的使用。由此可見，該項技術有著廣闊的發(fā)展前景。

3.結論

（1）當今世界發(fā)達國家都在大力發(fā)展航天航空技術，航天航空技術得到了迅猛發(fā)展。這給先進材料的發(fā)現(xiàn)、研究與應用提供了強大的動力?，F(xiàn)在大量應用于航天航空技術的先進材料主要包括：高溫合金、鈦合金、超高強度鋼和復合材料。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程中非常多得部件都要靠裝配完成，傳統(tǒng)的機械加工不僅效率低下，而且加工的孔質量不盡如人意，存在許多缺陷。發(fā)展一項無缺陷高效制孔方法迫在眉睫；

（3）螺旋銑孔技術是一項新的制孔技術，在國內外都有深入的研究，其制孔優(yōu)點明顯，是一項無缺陷高效制孔技術，其應用前景廣闊。