先进制造技术是国民经济的支柱产业。制造业是衡量国家经济水平的重要标准。以美国为例。2008年，美国制造业占全国GDP总值的l1．7％，提供了1340万个职位，占全国总数的9．8％。制造业产生创新又依赖于创新，美国每年注册的专利90％来自制造业，且创新研究成果通常只有与制造业产品相结合才会产生深远影响。

 新材料既是当代高新技术的重要组成部分，又是高新技术得以发展和应用的物质基础。作为当代高新科技的代表的宇航航天技术的飞速发展也离不开新材料的不断发现与应用。高温合金、钛合金、超高强度钢和复合材料等因其高强度、高韧性、耐高温、耐低温、耐磨损、抗腐蚀、抗疲劳、密度低等优良特征成为了宇航航空产业的主要原料，但与此同时这些材料都具有难以进行机械加工的缺点，如何发展一种经济高效的针对航空难加工材料的机械加工方法具有重要意义。

    目前，我国已成为世界飞机零部件的重要生产国，波音、麦道、空客等世界著名飞机制造公司都在我国生产从尾翼、机身、舱门到发动机等各种零部件，这些飞机零部件的加工都必须采用先进的加工装备和加工工艺。与此同时，大量高速、高效、柔性、复合、环保的国外切削加工新技术不断涌现，使切削加工技术发生了根本性的变化。螺旋铣孔技术就是其中的一项不容忽视的难加工材料制孔加工方法。

钛合金可分为以下三类：α合金、（α+β）合金和β合金，在国内分别以TA、TC、TB表示。钛合金具有高强度、高热强度、好抗蚀性、好低温性能、小导热系数、小弹性模量、化学活性大等性能，钛和钛合金具有如下切削特点：差的机械加工性能、在高温下，能维持很高的材料强度、由于较差的导热性和材料的高密度，导致刀具的切削刃受到很高的热负荷、弹性系数低，在受到刀具的切削力时它会屈服变形、在高温下，钛合金会与切削刀具的材料发生化学作用反应，会造成表面硬化、容易出现粘刀现象、不容易断屑、所含的硬质合金材料具有研磨性。

1.3  超高强度钢

    超高强度（如40CrNi2Si2MoVA）具有高淬透性、超高强度、优良的横向塑性、断裂韧性、抗疲劳性等良好的综合机械性能。但切削性能较差，经过正火+高温回火处理，其硬度大约为HBS270，强度σb≥1100MPa，σs≥1000MPa。在深孔加工中，不易断屑，刀具磨损快、最容易产生月牙洼磨损，随着月牙洼磨损的扩大刀刃将产生崩缺或烧损，切削抗力大，切削振动大。

1.4  复合材料

复合材料是指由两种或两种材料以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而成的一个材料系统，按基体材料的不同分为金属基复合材料、无机非金属材料基复合材料和聚合物基复合材料三类。复合材料具有的重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点已使其广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域。以在航空飞行器中的应用为例。将先进复合材料运用于飞行器结构可相应减重20%~30%。美国NASA的Langley研究中心在航空航天关于先进复合材料发展报告中指出，各种先进技术的应用可以是亚音速运输机获得51%的减重（相对于起飞重量）效益，其中通过复合材料机翼机身和气动剪裁技术减重24.3%。

2.螺旋铣孔技术

2.1 螺旋铣孔加工孔原理

航空飞行器大量零部件都需要进行装配，需要制造成千上万个孔。一副F-22战斗机机翼要钻1.4万个孔；一架波音747飞机则有300多万个连接孔需要加工。面对这么多的孔加工量，而且航空飞行器大量采用了上文阐述的难加工材料，传统的制孔工艺明显的无能为力。随着碳纤维复合材料等难加工材料用量的不断扩大，机械加工工作越来越多，然而由于这些难加工工材料的机械加工性差、刀刃磨损严重，生产中出现的诸如制孔毛刺、撕裂、分层缺陷等问题越来越多，一直以来采用硬塑料板或铝板顶紧钻头出口处，防止复合材料孔出口面撕裂的做法严重影响了产品的质量和生产效率。这已经越来越引起企业的高度重视。发展一项无缺陷高效制孔的关键技术成为重中之重。而螺旋铣孔技术能很好的客服传统制孔工艺效率低、工序复杂、自动化程度低而且加工质量不能满足航空装配要求的缺点，是一种应用前景光明的加工技术。其主要原理如下图：

    对于螺旋铣孔技术，国外研究得比较深入：Eric Whinnem 阐述了螺旋铣孔技术的发展及其在波音飞

机上的应用；Wangyang Ni 研究了螺旋铣孔的加工机理，并在动力学方面取得了一定的进展；R . I y e r 等

人对螺旋铣孔刀具的寿命进行了研究。空客公司已经在飞机的研制中应用螺旋铣孔技术。N o v a t o r 公司的研究表明，螺旋铣孔由于能在1 个工序内完成对不同孔的加工，且省掉了通过拆卸来消除毛刺的工艺，这项技术的加工时间相对于传统钻孔技术缩短了50%。国内也在低硬度模具钢螺旋铣孔动力学方面进行了深入研究。通过螺旋铣孔正交混合切削实验，对切削力实验数据进行回归拟合分析，得到了铣削力的二次回归模型；建立了螺旋铣孔过程理论力矩模型；同时还对孔加工精度进行了检测与分析。在螺旋铣孔加工过程中的切削动力学研究、螺旋铣孔虚拟样机的设计与优化等领域都有深入研究。

2.3 螺旋铣孔加工孔的优势

     与传统的钻削加工相比，螺旋铣孔过程中由“自转”和“公转”2个运动复合而成的运动方式决定了其以下特点：首先，道具中心的轨迹是螺旋线，即道具中心不再与所加工的孔的中心重合，属偏心加工过程。刀具的直径与孔径不一样，突破了以往一把刀具加工同一系列直径孔的限制，极大提高了加工效率的同时减少了存刀数量和种类，降低了加工成本；其次，螺旋铣孔本质是断续铣削过程，有利于刀具散热，从而降低了因温度累计而造成刀具磨损失效的风险。而且，在冷却液的应用上也有很大的改进，可采用微量润滑甚至空冷来实现冷却，绿色环保。第三，偏心加工的方式使得切屑有足够的空间从孔槽排出，有利于提高制孔质量。概括起来，即：（1）提高加工孔的质量和刀具寿命；（2）缩短研制周期，节约加工成本；（3）高度自动化；（4）促进新材料的使用。由此可见，该项技术有着广阔的发展前景。

3.结论

（1）当今世界发达国家都在大力发展航天航空技术，航天航空技术得到了迅猛发展。这给先进材料的发现、研究与应用提供了强大的动力。现在大量应用于航天航空技术的先进材料主要包括：高温合金、钛合金、超高强度钢和复合材料。这些材料一般都具有难加工的特性；

（2）在航空飞行器的制造过程中非常多得部件都要靠装配完成，传统的机械加工不仅效率低下，而且加工的孔质量不尽如人意，存在许多缺陷。发展一项无缺陷高效制孔方法迫在眉睫；

（3）螺旋铣孔技术是一项新的制孔技术，在国内外都有深入的研究，其制孔优点明显，是一项无缺陷高效制孔技术，其应用前景广阔。