2 航空发动机难加工材料高效切削技术
难加工材料高效切削加工技术是航空发动机制造中最为重要的一项先进制造技术。它是集高效、优质、低成本于一身的先进制造技术。在刀具的选择方面，应当合理选择与被加工零件在机械性能、化学性能、物理性能相匹配的新型高效刀具。不断优化刀具几何参数，优化切削用量。既要提高金属去除率，实现高效切削，又要保证合理的刀具耐用度，提高零件加工质量。
相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的提高，而且切削机理也不相同。到目前为止,高效加工是在保证加工质量的同时采用高的主轴转速、大的进给量、大切深进行高效率的加工。高效切削技术还涵盖了刀具选配及运用技术、加工过程的智能化控制技术。在实际切削加工中，通过选择小切深、大进给等手段，减少工艺性应力集中，降低加工表面非均匀、非稳定残余应力，以提高零件的抗疲劳强度。
高效切削是一项系统工程。通过选择有良好技术状态，而且有足够功率和刚性的机床及工艺装备，提高整个切削系统的刚度，改善切削加工条件，避免或减少零件变形。通过合理分配各加工阶段加工余量，对被切削材料进行适当的热处理，改善了材料切削加工性。通过合理选择刀具几何角度，采用有效的冷却措施，做到既发挥刀具材料的切削性能，又保证一定的刀具耐用度，使切削顺畅。同时，获得较高的加工效率和加工质量。
切削加工性综合评价方面，从刀具角度评价其切削性能，从零件加工角度评价工件的可切削加工性，实现工件与刀具的合理匹配[4]。目前，基本掌握了常用航空发动机难加工材料的切削加工特性。同时对机匣、叶片、盘轴、整体叶盘等典型零件的一些关键工序，根据实际刀具磨损预测模型，建立了由诸多成本约束条件限制的数学模型。结合优化理论和加工实际，进行优化求解，得到了部分经济效益最大化的高效切削加工参数，并在典型件的加工工艺中获得了验证。
高效切削加工技术由于受诸多约束条件的限制,实践中的优化过程往往非常复杂,只能在满足约束条件要求的前提下,尽可能使切削状态接近于最佳状态。目前，切削参数的选择没有通过科学量化的角度去研究掌握这种高效切削工艺参数选择方式，容易导致切削用量保守、切削加工效率低、加工质量不稳定的现象。因此，必须以先进航空发动机对关键件、重要件研制需求为牵引，形成难加工材料典型零件高效切削基础技术研究能力。掌握有效提高加工精度、加工效率和加工表面质量的高效切削成熟工艺，向生产进行应用转化，实现稳定产品质量、缩短产品制造周期、降低制造成本等主要目标。

3 基于可持续发展的绿色切削技术
绿色切削加工技术得到各个国家的重视，绿色切削作为绿色制造的关键技术之一，主要指在生态大环境和加工现场小环境均无负作用（或负作用很小）的情况下，在加工过程中产生的少量“三废”（废气、废液和废渣）在链条末端可回收或自然降解，达到无公害的环保要求，对人和环境没有危害的切削技术。各国学者做了大量的试验研究工作，切削冷却润滑技术，如微量润滑技术、雾化冷却润滑技术、液体射流冷却润滑技术、低温冷风冷却技术、液态冷却干式切削技术及干式静电冷却技术等。其目的是为实现切削冷却润滑技术的少或无污染。由于微量润滑中润滑油是以10～50μm的雾滴形式存在，而且在高速气流的带动下进入切削区域，相比于传统的切削液具有更好的渗透性，更易在刀具与切屑之间形成润滑膜，降低切削温度、提高刀具寿命和改善加工表面质量。
在德国、美国和日本等工业发达国家非常重视干式切削的研究，该技术已成功地应用到生产领域，取得了良好的社会效益和经济效益，该项技术难点：
（1）绿色切削技术的适应性分析。
（2）绿色切削技术的技术特点研究。
（3）绿色切削技术的技术适用范围。
（4）绿色切削技术的应用。

5 振动切削技术
振动切削按照其振动源频率分为高频振动和低频振动。特别是在难加工材料切削加工中，采用超声或高频振动切削改变了传统常规的金属切削方法。振动切削不但使难切削变成能切削和易切削，零件表面精度和质量得到提高，而且提高了刀具的使用寿命。
该项技术的难点在于：为了达到振动切削效果，需要解决振动频率、振幅与不同被加工材料切削参数的合理匹配问题。

6 切削加工表面完整性控制技术
零件切削加工表面完整性包含两方面的内容:一是与表面形貌或表面纹理组织有关的部分,研究零件最外层表面与周围环境间界面的几何形状,包括表面微观几何形状与表面缺陷等表面特征,属于外部加工效应,通常用表面粗糙度等来衡量;二是与加工表面层物理力学性能状态有关的部分,研究表面层内的特性,属于内部加工效应,包括表面内的残余应力、变形强化、加工硬化、金相组织变化、裂纹等技术指标。
高推重比发动机使用了多种高性能的新合金材料和新结构。这给零件加工和表面完整性控制带来新的困难和要求，需要预先进行系统的试验研究。国内切削加工表面完整性技术还在探索阶段，加工参数对加工表面完整性的影响、加工表面完整性的检测与评价技术还有待开发研究。
切削加工表面完整性技术是抗疲劳制造技术体系中最为重要的组成部分。从航空发动机的使用过程和故障分析得知，各种形式的疲劳破坏几乎都集中在零件的表面或接近表面的地方。当零件处于腐蚀介质和交变载荷的共同作用下，较差的表面完整性将会加快零件的疲劳破坏，降低零件的使用寿命。
随着航空发动机抗疲劳制造技术的发展需求，对航空发动机关键零件的已加工表面的质量和状态提出更高的要求。航空发动机零件对于切削表面完整性及可靠性要求极为苛刻。少于预期寿命的切削刃失效和破损将对零件表面完整性造成致命的损害，进而影响零部件乃至整个航空产品的可靠性。因此对于刀具寿命的准确预估成为航空产品加工中一个无法回避的问题。
已加工零件表面完整性涉及到工件材料、刀具材料、刀具几何参数、切削参数、机床设备性能及装夹系统性能等多因素的综合影响。即使工件相同,但不同的切削方式，不同的加工刀具，不同的切削参数,加工后产生的表面完整性也大不一样。切削加工表面完整性控制技术是要通过试验探索得出上述综合影响因素对零件表面粗糙度、加工硬化，残余应力等的影响规律。利用这些规律完善切削工艺，使零件具有更好的表面质量和高的抗疲劳强度。

7 全程序无干预切削加工技术
“全程序无人干预”加工，是指被加工工件安装在数控机床后，在没有人工干预的状态下，一次程序启动完成加工、检测过程。它将过去产品质量和加工效率依赖于人员技能水平的传统加工形式，转变为由全程序不干预加工控制和设备功能进行保证的新形式。实现航空发动机零件自动化、智能化切削加工。全程序无人干预加工的主要特点：
（1）零件数控加工程序优化后，切削参数能满足无干预（或减少干预）加工的需要，加工过程按100%倍率进行，操作者无需调整进给倍率。
（2）增加或调整进退刀位置，方便加工过程中的刀片更换和尺寸测量，操作者无需手动调整停刀位置。
（3）零件加工工序完成刀具寿命统计，实现切削加工过程完全自动换刀，操作者无需过多监控加工过程。
（4）通过固化加工刀柄、刀具、装夹，控制过程输入值的正确性，保证零件加工的主要尺寸及配合尺寸质量可控，靠近尺寸中差
（5）能充分利用M00（暂停）MSG (信息提示），等机床功能，提升无人干预加工过程的适应性。
“全程序无人干预”技术不仅预置防错纠错功能，消除切削加工过程中的随机误差，增强操作系统的可靠性，同时还需进一步挖掘潜在的设备功能，逐步融合自动对刀、在线测量和自动补偿技术，减少加工中间环节，实现单人多机操作，提升生产效率，保证产品质量，降低制造成本和操作人员劳动强度。全程序无干预切削加工涉及自动换刀、刀具切削时间统计、刀具寿命监控、在线测量技术：数控仿真加工技术。

1 运用新型高性能刀具，完善硬件、软件配置
航空发动机零件结构复杂，大量的薄壁件，加工变形严重，对刀具的刚性、精度要求高。高性能刀具是提高航空发动机切削技术水平的强劲动力。因此应用高性能刀具解决切削加工问题是必然趋势。同时要配备先进的刀柄等硬件和加工仿真所必须的软件。要针对涡轮机匣、风扇机匣、涡轮盘、风扇盘、长轴、叶片、叶轮等典型关键零部件，提供完整的刀具配套和解决方案。以先进航空发动机对关键件、重要件研制需求为牵引，形成难加工材料典型零件高效切削基础技术研究能力。掌握有效提高加工精度、加工效率和加工表面质量的高效切削成熟工艺，向生产进行应用转化，实现稳定产品质量、缩短产品制造周期、降低制造成本等主要目标。

2 突出重点，以点带面，解决关键
切削难切削材料时由于切削力大，应选择有良好技术状态，而且有足够功率和刚性的机床及工艺装备，合理分配各加工阶段加工余量，避免零件产生变形。对被加工材料进行适当的热处理，通过热处理来改变被加工材料的性能和金相组织，达到改善材料切削加工性的目的。在对零件材料进行分级归类的基础上选择合适的刀具材料，确定合理的刀具几何参数。合理选择选择并优化切削用量。
研究编程技术和针对各种机床的后置处理技术。解决大型整体结构件和弱刚性零件的加工变形问题。研究各种工艺条件对变形的影响，以及减小加工变形的工艺措施。突出重点，以点带面。例如：整体叶盘、叶片和机匣这三类零件可以集中80%以上的关键技术，一旦突破，其他零件均可采用。着重对零件的关键加工工序进行研究，测定相应的已加工表面层状态（表面粗糙度、冷作硬化、残余应力及表面金相组织变化等），经疲劳试验后，确定控制零件表面完整性的技术条件，完善切削工艺。
研究高性能切削加工的刀具技术和高效切削的有效途径。对零件材料进行分级归类；选择合适的刀具材料；确定合理的刀具几何参数；根据切削用量的选择原则，合理选择切削用量。

3 建立并开发智能切削数据库系统
通过对加工特征进行分析和分类，结合对刀具结构的研究，确定基于切削加工特征的刀具选择原则和方法。建立基于切削加工特征的刀具选择数据库系统，实现刀具及其切削参数的智能选取。航空发动机零件典型工艺特征的提取必须建立在多次仿真和试验的基础之上。通过航空发动机零件典型工艺特征提取、切削仿真分析及典型试件验证试验，提供典型工艺设计及数控加工之中关于刀具选用、切削参数选择、切削工艺优化方面的解决方案。