“做世界一流的中小航空发动机供应商”——自1951年建厂成立近70年来，中国航发南方工业有限公司（以下简称“南方公司”）怀抱着这个梦想与目标，始终坚持创新，不断提升发展核心技术能力，现已形成集航空发动机研制、生产、修理、服务保障于一体的强大优势体系。南方公司作为行业内种类最全、型号最多的航空发动机企业，拥有30多万平方米生产厂房及设施，配备近7000台套领先设备；作为我国中小航空发动机研制生产基地，具备了批产第三代和研制第四代中小型涡轴、涡桨航空发动机的工艺与制造技术能力，部分核心零部件关键技术更是达到了世界先进水平。

航空零部件的制造具有精度高、材料与结构双重难加工的特性，总是很难在品质与效率间达到平衡。由此，工艺优化、提速提效的生产改革一直在南方公司大范围、持续性开展。借助智能领先的设备与工具产品，来最大限度地解决加工效率低、精度不够、生产环节不合理等问题，效果明显。曾采用传统分层铣削方式进行生产加工的减速器主要零件游星架的窗口结构正是南方公司工艺改革的典型实例。

图1 游星架几何图

效率瓶颈，传统加工方式急需改善

游星架（图1）是减速器中的主要零件，其结构复杂，大小不一的内需钻孔内要安装齿轮轴等多个转动件。游星架底部圆柱形结构的外围有4个窗口结构，需要从实体形式的毛坯件开始掏空加工，不仅加工余量非常大，其对表面质量的要求也十分严格。

“在以往生产中，对于这个窗口结构，我们采用的是传统的分层铣削加工形式。这种方法虽然加工稳定，表面质量得以保证，但是效率相当低下。”南方公司李双全先生介绍说，“分层铣削每次加工最多只能深入2 mm，而游星架窗口结构的径向需切削深度为70余mm，要完成加工需要在径向深度方向循环切削40次。每次循环中沿窗口铣削一周的时间是2 min，完成单个窗口加工就需要至少80 min，如此加工效率让该零件占用设备的情况十分严重。因此，急需对其进行工艺改善和效率提升。”

工艺改善：整体铣刀 + 动力铣削

传统分层铣削方式中采用的是切削刃有限的装刀片式铣刀，每次径向切削深度仅为2 mm。所以首先考虑的就是如何加大径向切削深度的问题。

在深入分析比较后，南方公司决定采用切削深度更大的整体玉米铣刀替换原有的刀片铣刀。同时，零件窗口结构刚开始是实体毛坯状态，整体玉米铣刀若要单次直接实现满刃切削，则首先需要加工一个底孔让刀具能够伸入零件让切削刃整体接触到加工面。效率更高、切削力更大的钻削形式成了最佳选择。于是基本制定了先采用钻头加工底孔，再使用整体玉米铣刀进行满刃切削的加工方式。

在解决了切削深度、减少了循环切削次数的问题后，南方公司的技术人员们又开始考虑是否能通过加大进给、切深、提高转速等方式增大刀具切削力，减少循环中一周切削时间。“然而这种设想很快就被推翻了，采用整体刀具满刃切削时的切削载荷较大。如果直接提高进给、切深等加工参数，必然会导致刀具和工件之间的接触时间长、切削温度升高，刀具难以承受易造成打刀，进而影响刀具使用寿命和加工质量。” 李双全先生继续介绍说，“随后，我们团队又对编程方式进行了反复的讨论和探索，最终找到了能提高切削参数同时又能使刀具承受恶劣加工条件的切削方式——动力铣削。”

与传统加工不同，在动力铣削过程中，铣刀是处于一边自转一边公转的状态，减少了接触角和每转切除量，从而降低了切削力和切削温度，使刀具能适应更恶劣的切削要求。同时，动力铣削实现了将非连续加工变成连续加工，加工稳定性更高。

图2 Perfomax飓风钻

图3 用于动力铣削的玉米合金铣刀

优质刀具方案打造极致高效

工艺方案确定后，接下来就是要寻找合适的刀具产品了。整个提效方案需要4把刀具：首先是用于窗口刚开始加工时进行钻削加工，形成底孔的大直径钻头；然后是快速铣削去除窗口余量和协助清除边角残留余量的玉米合金铣刀；以及最后用于窗口精加工，保证最后尺寸及表面质量的精加工整体合金刀具。

在了解对比市场上的多种刀具品牌后，南方公司最终选择了拥有完整产品系列且对多种航空零件加工具备丰富经验的山高刀具。山高刀具在航空制造领域一直备受好评，其技术团队具有着丰富的应用经验，在双方接触之初便赢得了南方公司的信任。