大直徑C/C開口彈性密封環的加工技術
C/C復合材料（Carbon/Carbon Composites）即碳纖維增強碳基復合材料，是由基體碳和一維或二維的增強碳纖維組成，其制備過程是將基體碳充填到碳纖維預制體中[1]。
C/C復合材料具有低密度、高比強度、高比模量、大熱容、良好的導熱性能、優異的摩擦磨損性能以及良好的可設計性，已成功地應用于火箭噴管喉襯、渦輪葉片、導彈端頭帽、剎車片等航空航天領域[2]。航空發動機軸間密封材料要求具有良好的熱性能、低而穩定的摩擦系數以及高速旋轉產生的巨大離心力所需的高強度，這使得C/C復合材料成為選軸間密封材料[3]。
大直徑C/C復合材料開口彈性密封環（以下簡稱密封環）加工在國內次進行，材料難加工、零件尺寸大，具有很大的挑戰性，對加工工藝、刃具、機床等有一定的特殊要求。針對C/C復合材料加工特點，本文從密封環開口定型、車削、銑削、平面研磨等幾個方面闡述了C/C開口彈性密封環的加工技術。
C/C開口彈性密封環分析
C/C開口彈性密封環是典型的材料難加工、結構較復雜、精度要求高的航空產品。
1 零件結構分析
密封環是單開口的薄壁環形件，有以下幾種特征：環槽、花邊、開口、臺階孔等，端面、外圓具有較高的尺寸精度、表面質量和形位要求。密封環收口狀態外圓尺寸超φ400mm，自由狀態下開口間隙（23±2.5）mm，開口間隙（0.15±0.1）mm，外圓Ra0.8μm，左、右兩端面Ra0.4μm、平面度0.009mm，且右端面有兩處寬1mm、深0.8mm的同心優弧環槽。
2 C/C復合材料特點
C/C復合材料主要指標：
?。?）抗拉強度：周向、徑向≥120MPa，軸向≥40MPa；
?。?）密度1.8~2.0g/cm3；
（3）肖氏硬度≤70。
C/C復合材料是新材料領域中重點研究和開發的一種新型超高溫材料，它具有以下顯著特點[4]：
?。?）密度?。?lt;2.0g/cm3），僅為鎳基高溫合金的1/4，陶瓷材料的1/2。
?。?）高溫力學性能極佳。溫度升高至2200℃時，其強度不僅不會降低，甚至比室溫還高，這是其他結構材料無法比擬的。
?。?）抗燒蝕性能良好，燒蝕均勻，可以用于3000℃以上高溫短時間燒蝕的環境中。
（4）摩擦磨損性能優異，其摩擦系數小，性能穩定，是各種耐磨和摩擦部件的佳候選材料。
（5）具有其他復合材料的特性，如高強度、高模量、高疲勞度和蠕變性能等。
C/C復合材料力學性能呈各向異性，機械加工條件比較惡劣，是典型的難加工材料。C/C復合材料切削加工的主要特點：脆性大、強度高、硬度高、層間強度低、切削溫度高，切削時在切削力的作用下容易產生分層、崩缺、掉碴等缺陷。
3 密封環加工難點
本單位以前加工過的石墨類、C/C復合材料類密封環直徑均在φ200mm以內，本次加工的C/C開口彈性密封環直徑大大超過此值，加工難度大幅提高。
在密封環加工中主要有以下難點：
（1）由于直徑超大、材料特殊，密封環開口間隙很難保證；
?。?）C/C復合材料的車削、銑削性能差，易發生分層、崩缺、掉碴現象，刀具磨損嚴重；
（3）右端面寬1mm環槽非完整的一圈，不能采用車削加工，銑削時φ1銑刀極易折斷；
（4）因直徑超大，密封環端面研磨難度大。
密封環開口定型方案
開口定型是密封環加工的難點、關鍵點，難在本單位從未加工過石墨類開口彈性零件，沒有可借鑒經驗，并且零件外圓尺寸超大。
普通金屬材料（如9Cr18）彈性開口環加工工藝方案比較簡單：在粗加工后進行淬火保證零件硬度要求，在半精加工后安排去應力退火來去除機加應力，開口后用工裝裝夾，安排定型回火去除開口應力、同時進行開口定型，后精加工直至成品。
如何保證C/C開口彈性密封環收口狀態外圓尺寸、開口間隙保持在（0.15±0.1）mm呢？
有兩套開口定型工藝方案：方案一，開口后用工裝定型；方案二，開口后用粘接劑粘接。兩個方案對比：方案一須使用直徑超大、結構復雜的定型工裝，加工中受切削力作用零件易脫落，且受斷續切削力極易在零件端頭處崩缺、掉碴；方案二操作簡便，減小了裝夾難度，避免了斷續切削，大大降低了加工中發生崩缺、掉碴的風險。方案二能夠顯著減小C/C復合材料密封環加工風險，是選方案。
經過試驗，后選定的粘接劑為某進口膠水。使用方法簡單：用酒精或丙酮清洗開口結合面，待晾干后涂膠，圓周用工裝固定，自然干燥固化24h，抗剪強度、抗拉強度能夠滿足機械加工要求（圖1）。除膠方便：用丙酮浸泡溶解24h即可。
確定開口間隙如何變化需進行工藝試驗。零件在自由狀態下的開口間隙存在著一些不確定性，因為零件在不同的厚度下開口，由于內應力的變化，開口間隙會有所不同，而且在后續的加工過程中，零件的開口間隙也會隨著內應力的變化和重新分布而發生相應的變化。試驗表明，開口后密封環發生微量收口現象，但尺寸變化影響可以忽略不計；開口尺寸與厚度尺寸關系不大。
確定密封環加工工藝方案如下：先粗加工；在端面留有一定余量時將零件開口，保證自由狀態下間隙為23mm；然后用膠水粘接，在保證開口間隙（0.15±0.1）mm的狀態下進行半精加工、精加工；后除膠至成品。
車削加工技術
車削時采用工裝裝夾，端面定位軸向壓緊。針對C/C復合材料的車削性能，主要從車削刀具、車削用量、清除粉塵等幾個方面來考慮。
1 車削刀具
1.1 刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對加工效率、加工質量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應克服的一個關鍵。
常用刀具材料可分為工具鋼、硬質合金、刀具陶瓷、超硬刀具材料4類[5]。金剛石涂層刀具為超硬刀具材料，具有硬度高、耐磨性好、摩擦系數低等優點，就加工性能而言，現階段金剛石涂層是C/C復合材料加工刀具的佳選擇?？紤]到單件、小批量的加工特點，C/C復合材料刀具盡量選用鎢鈷類（YG）硬質合金刀具進行加工，可選YG8。在相同切削條件下，YG硬質合金車刀較普通W18Cr4V高速工具鋼車刀車削磨損要輕微、使用壽命更長；而與加工C/C復合材料專用刀具相比，YG類硬質合金刀具成本低得多、易于刃磨。
1.2 刀具幾何角度
C/C刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動，反過來，零件也不容易崩缺。C/C復合材料加工的主要刀具磨損區域為前刀面和后刀面。刀具前角、后角不宜過大，采用大正前角加工時，刀具磨損嚴重，切削振動也較大；刀具后角過大后，切削振動加強。
以車削外圓上寬2 0-0.3深0.8mm環槽的切斷刀刀具角度（如圖2所示）為例。切斷刀前角（γo）應在10~15°之間，后角（αo）應在8~10°之間，兩處副偏角（k′r）應在2~3°之間，兩處副后角（α′o）應在2~3°之間。
1.3 刀具保持鋒利
車削加工C/C零件過程中一定要保證刀具刃口銳利。由于加工C/C復合材料對刀具磨損較為嚴重，在加工過程中應注意觀察刀具使用情況，若磨損應用油石修磨前刀面和后刀面，保證刀具鋒利，提高表面質量，以減小磨擦。
2 車削用量
選擇在CW6180B臥式車床上進行車削加工，其大加工直徑φ800mm。
切削深度：切削深度大，切削力大，變形振動；進給量：進給量小，表面質量高，但過小則效率降低；切削速度：切削速度快，面細件熱，過快刀具會急劇磨鈍失效。粗加工時，一般優先選擇盡可能大的切削深度，其次選擇較大進給量，后根據刀具的耐用度，確定合適的切削速度；精加工時，先要保證零件的加工精度和表面質量要求，故一般選用較小進給量和切削深度，以及盡可能高的切削速度。粗加工切削深度0.1~0.2mm，進給量0.2~0.4mm/r，切削速度50~150m/min；精加工切削深度0.05~0.1mm，進給量0.05~0.2mm/r，切削速度150~250m/min。
3 清除粉塵
加工C/C復合材料一般采用干切削方法，在加工過程中采用吹氣或吸塵方式，及時清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機床絲杠和導軌的影響。同時，石墨粉塵對人體健康危害大，應帶口罩做好防護。
銑削加工技術
銑削時采用工裝裝夾，端面定位軸向壓緊。針對C/C復合材料的銑削性能，銑削花邊、右端面兩處寬1mm深0.8mm優弧環槽時，主要從銑床、銑削刀具和銑削用量等幾個方面來考慮。
1 銑削環槽銑床選擇
銑削寬1mm環槽時φ1銑刀非常容易出現折斷現象，因此選擇合適的銑床非常重要，要考慮以下幾點：
先，銑床的精度要高、剛性要好，能夠達到零件的要求精度；
其次，小批量加工，盡量在一臺銑床上完成兩道工序的加工內容。一次裝夾加工兩道工序，能夠減少再次裝夾圓盤的麻煩，節省加工準備時間，大大提高生產效率；
再次，也是非常重要的一點，如果采用數控銑床銑寬1mm的環槽，雖然數控銑床精度能夠達到零件的精度要求，但是加工過程中φ1銑刀的受力情況無法感知，即使發生了折刀情況也無法準確、及時觀察到，非常不利于銑削加工過程的掌控。
綜合考慮，選擇XA6232A萬能升降臺銑床銑削加工寬1mm的兩處環槽。
2 銑削刀具及銑削參數
2.1 銑削刀具
刀具磨損是C/C復合材料加工中重要的問題。磨損量不僅影響刀具損耗費用、加工時間、加工質量，而且影響加工零件的表面質量。C/C復合材料具有非常強的耐磨性，且采用干切削方法，機械加工過程中刀具的磨損比較快，因此銑刀選擇YG8牌號的銑刀。
綜合考慮現有機床附件，加工右端面寬1mm的環槽時，銑刀選擇刀柄為φ3、刀徑φ1、刀尖R0.2的兩刃鍵槽銑刀；加工外圓20-φ12圓弧槽時，銑刀選擇4刃立銑刀。
2.2 銑削用量
順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。逆銑時，刀具的切入厚度從零增加到大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑，此時刃口如果遇到C/C復合材料中的硬質點或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動大；順銑時的刀具切入厚度從大減小到零，刀具切入工件后不會出現因切不下切屑而造成的彈刀現象，工藝系統的剛性好，切削振動小。
在順銑加工試件及之后的正式零件中，切削參數選擇每齒進給量0.1~0.15mm，吃刀深度為0.1~0.2mm，機床主軸轉數為1080~1500r/min時，銑刀磨損相對要稍小，單把銑刀的加工效率稍大。同時，在加工中應緩慢勻速搖動圓盤手柄，必須控制切削力和切削振動，保持加工余量均勻，盡量減少刀具的振動，避免出現零件崩缺現象。
平面研磨技術
平面研磨是C/C開口密封環加工的關鍵。研磨有諸多優點：尺寸精度高、形狀精度高、表面粗糙度低、零件表面耐磨性提高、零件表面疲勞強度提高，但研磨不能提高零件各表面間的位置精度[5]。平面研磨C/C密封環，使用恰當的研具、研磨劑、工裝很重要，同時對研磨環境要求較為嚴格。
1 機械研磨
手工研磨平面對操作者的經驗和研磨手法要求非常高，適用于小尺寸零件，研磨大尺寸平面時受力不均導致研磨不均勻現象比較明顯。
C/C密封環直徑尺寸較大，安排在大直徑研磨機上進行機械研磨，微粉選用金剛石微粉、粒度W3.5，研磨液選用普通洗滌劑，并采用小流量清水自流方式對研磨機臺面進行不斷沖洗。
2 研磨環境要求
研磨為終結加工，其結果決定了零件加工質量。因此對研磨環境要求比較嚴格，操作間門、窗應密封良好，應保持操作間內清潔、無灰塵，溫度、濕度要嚴格控制。
C/C復合材料平面研磨過程中對灰塵、雜質等細小硬質顆粒非常敏感，灰塵、雜質等細小硬質顆粒易在石墨材料表面留下劃痕，影響研磨質量，嚴重的甚至導致報廢。
3 平面度檢測
密封環直徑尺寸太大，超出本單位采用平晶干涉法進行平面度檢測范圍，平面度測量工作安排在三坐標測量機上進行（圖3）。
結束語
C/C復合材料的機械加工相對于普通的鋼件來說難度大得多。通過對C/C復合材料加工技術的研究和實踐，掌握了其機械加工的一般規律，積累了非常寶貴的加工經驗，解決了大直徑C/C復合材料高精密封環加工問題，為航空新技術驗證提供了強有力的保障。
參考文獻
[1] 陳建勛，熊翔，黃啟忠，等. 高性能炭/炭剎車盤的纖維分布與基體炭特性. 粉末冶金材料科學與工程，2007(3)：55-58.
[2] 張明瑜. C/C復合材料的多元物理場CVI制備過程及其性能研究[D]. 長沙：中南大學，2007.
[3] 葛毅成，易茂中. 基于碳結構對軸間密封環用C/C復合材料摩擦磨損特性的影響. 航空學報2004(6)：92-97.
[4] 康永. 柴秀娟. 碳/碳復合材料的性能和應用進展. 粘接，2010(12)：74-76.
[5] 楊叔子. 機械加工藝師手冊. 北京:機械工業出版社，2001.
[6] 袁哲俊，劉明華.刀具設計手冊. 北京：機械工業出版社，1999.
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C/C復合材料具有低密度、高比強度、高比模量、大熱容、良好的導熱性能、優異的摩擦磨損性能以及良好的可設計性，已成功地應用于火箭噴管喉襯、渦輪葉片、導彈端頭帽、剎車片等航空航天領域[2]。航空發動機軸間密封材料要求具有良好的熱性能、低而穩定的摩擦系數以及高速旋轉產生的巨大離心力所需的高強度，這使得C/C復合材料成為選軸間密封材料[3]。
大直徑C/C復合材料開口彈性密封環（以下簡稱密封環）加工在國內次進行，材料難加工、零件尺寸大，具有很大的挑戰性，對加工工藝、刃具、機床等有一定的特殊要求。針對C/C復合材料加工特點，本文從密封環開口定型、車削、銑削、平面研磨等幾個方面闡述了C/C開口彈性密封環的加工技術。
C/C開口彈性密封環分析
C/C開口彈性密封環是典型的材料難加工、結構較復雜、精度要求高的航空產品。
1 零件結構分析
密封環是單開口的薄壁環形件，有以下幾種特征：環槽、花邊、開口、臺階孔等，端面、外圓具有較高的尺寸精度、表面質量和形位要求。密封環收口狀態外圓尺寸超φ400mm，自由狀態下開口間隙（23±2.5）mm，開口間隙（0.15±0.1）mm，外圓Ra0.8μm，左、右兩端面Ra0.4μm、平面度0.009mm，且右端面有兩處寬1mm、深0.8mm的同心優弧環槽。
2 C/C復合材料特點
C/C復合材料主要指標：
?。?）抗拉強度：周向、徑向≥120MPa，軸向≥40MPa；
?。?）密度1.8~2.0g/cm3；
（3）肖氏硬度≤70。
C/C復合材料是新材料領域中重點研究和開發的一種新型超高溫材料，它具有以下顯著特點[4]：
?。?）密度?。?lt;2.0g/cm3），僅為鎳基高溫合金的1/4，陶瓷材料的1/2。
?。?）高溫力學性能極佳。溫度升高至2200℃時，其強度不僅不會降低，甚至比室溫還高，這是其他結構材料無法比擬的。
?。?）抗燒蝕性能良好，燒蝕均勻，可以用于3000℃以上高溫短時間燒蝕的環境中。
（4）摩擦磨損性能優異，其摩擦系數小，性能穩定，是各種耐磨和摩擦部件的佳候選材料。
（5）具有其他復合材料的特性，如高強度、高模量、高疲勞度和蠕變性能等。
C/C復合材料力學性能呈各向異性，機械加工條件比較惡劣，是典型的難加工材料。C/C復合材料切削加工的主要特點：脆性大、強度高、硬度高、層間強度低、切削溫度高，切削時在切削力的作用下容易產生分層、崩缺、掉碴等缺陷。
3 密封環加工難點
本單位以前加工過的石墨類、C/C復合材料類密封環直徑均在φ200mm以內，本次加工的C/C開口彈性密封環直徑大大超過此值，加工難度大幅提高。
在密封環加工中主要有以下難點：
（1）由于直徑超大、材料特殊，密封環開口間隙很難保證；
?。?）C/C復合材料的車削、銑削性能差，易發生分層、崩缺、掉碴現象，刀具磨損嚴重；
（3）右端面寬1mm環槽非完整的一圈，不能采用車削加工，銑削時φ1銑刀極易折斷；
（4）因直徑超大，密封環端面研磨難度大。
密封環開口定型方案
開口定型是密封環加工的難點、關鍵點，難在本單位從未加工過石墨類開口彈性零件，沒有可借鑒經驗，并且零件外圓尺寸超大。
普通金屬材料（如9Cr18）彈性開口環加工工藝方案比較簡單：在粗加工后進行淬火保證零件硬度要求，在半精加工后安排去應力退火來去除機加應力，開口后用工裝裝夾，安排定型回火去除開口應力、同時進行開口定型，后精加工直至成品。
如何保證C/C開口彈性密封環收口狀態外圓尺寸、開口間隙保持在（0.15±0.1）mm呢？
有兩套開口定型工藝方案：方案一，開口后用工裝定型；方案二，開口后用粘接劑粘接。兩個方案對比：方案一須使用直徑超大、結構復雜的定型工裝，加工中受切削力作用零件易脫落，且受斷續切削力極易在零件端頭處崩缺、掉碴；方案二操作簡便，減小了裝夾難度，避免了斷續切削，大大降低了加工中發生崩缺、掉碴的風險。方案二能夠顯著減小C/C復合材料密封環加工風險，是選方案。
經過試驗，后選定的粘接劑為某進口膠水。使用方法簡單：用酒精或丙酮清洗開口結合面，待晾干后涂膠，圓周用工裝固定，自然干燥固化24h，抗剪強度、抗拉強度能夠滿足機械加工要求（圖1）。除膠方便：用丙酮浸泡溶解24h即可。
確定開口間隙如何變化需進行工藝試驗。零件在自由狀態下的開口間隙存在著一些不確定性，因為零件在不同的厚度下開口，由于內應力的變化，開口間隙會有所不同，而且在后續的加工過程中，零件的開口間隙也會隨著內應力的變化和重新分布而發生相應的變化。試驗表明，開口后密封環發生微量收口現象，但尺寸變化影響可以忽略不計；開口尺寸與厚度尺寸關系不大。
確定密封環加工工藝方案如下：先粗加工；在端面留有一定余量時將零件開口，保證自由狀態下間隙為23mm；然后用膠水粘接，在保證開口間隙（0.15±0.1）mm的狀態下進行半精加工、精加工；后除膠至成品。
車削加工技術
車削時采用工裝裝夾，端面定位軸向壓緊。針對C/C復合材料的車削性能，主要從車削刀具、車削用量、清除粉塵等幾個方面來考慮。
1 車削刀具
1.1 刀具材料
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對加工效率、加工質量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應克服的一個關鍵。
常用刀具材料可分為工具鋼、硬質合金、刀具陶瓷、超硬刀具材料4類[5]。金剛石涂層刀具為超硬刀具材料，具有硬度高、耐磨性好、摩擦系數低等優點，就加工性能而言，現階段金剛石涂層是C/C復合材料加工刀具的佳選擇?？紤]到單件、小批量的加工特點，C/C復合材料刀具盡量選用鎢鈷類（YG）硬質合金刀具進行加工，可選YG8。在相同切削條件下，YG硬質合金車刀較普通W18Cr4V高速工具鋼車刀車削磨損要輕微、使用壽命更長；而與加工C/C復合材料專用刀具相比，YG類硬質合金刀具成本低得多、易于刃磨。
1.2 刀具幾何角度
C/C刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動，反過來，零件也不容易崩缺。C/C復合材料加工的主要刀具磨損區域為前刀面和后刀面。刀具前角、后角不宜過大，采用大正前角加工時，刀具磨損嚴重，切削振動也較大；刀具后角過大后，切削振動加強。
以車削外圓上寬2 0-0.3深0.8mm環槽的切斷刀刀具角度（如圖2所示）為例。切斷刀前角（γo）應在10~15°之間，后角（αo）應在8~10°之間，兩處副偏角（k′r）應在2~3°之間，兩處副后角（α′o）應在2~3°之間。
1.3 刀具保持鋒利
車削加工C/C零件過程中一定要保證刀具刃口銳利。由于加工C/C復合材料對刀具磨損較為嚴重，在加工過程中應注意觀察刀具使用情況，若磨損應用油石修磨前刀面和后刀面，保證刀具鋒利，提高表面質量，以減小磨擦。
2 車削用量
選擇在CW6180B臥式車床上進行車削加工，其大加工直徑φ800mm。
切削深度：切削深度大，切削力大，變形振動；進給量：進給量小，表面質量高，但過小則效率降低；切削速度：切削速度快，面細件熱，過快刀具會急劇磨鈍失效。粗加工時，一般優先選擇盡可能大的切削深度，其次選擇較大進給量，后根據刀具的耐用度，確定合適的切削速度；精加工時，先要保證零件的加工精度和表面質量要求，故一般選用較小進給量和切削深度，以及盡可能高的切削速度。粗加工切削深度0.1~0.2mm，進給量0.2~0.4mm/r，切削速度50~150m/min；精加工切削深度0.05~0.1mm，進給量0.05~0.2mm/r，切削速度150~250m/min。
3 清除粉塵
加工C/C復合材料一般采用干切削方法，在加工過程中采用吹氣或吸塵方式，及時清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機床絲杠和導軌的影響。同時，石墨粉塵對人體健康危害大，應帶口罩做好防護。
銑削加工技術
銑削時采用工裝裝夾，端面定位軸向壓緊。針對C/C復合材料的銑削性能，銑削花邊、右端面兩處寬1mm深0.8mm優弧環槽時，主要從銑床、銑削刀具和銑削用量等幾個方面來考慮。
1 銑削環槽銑床選擇
銑削寬1mm環槽時φ1銑刀非常容易出現折斷現象，因此選擇合適的銑床非常重要，要考慮以下幾點：
先，銑床的精度要高、剛性要好，能夠達到零件的要求精度；
其次，小批量加工，盡量在一臺銑床上完成兩道工序的加工內容。一次裝夾加工兩道工序，能夠減少再次裝夾圓盤的麻煩，節省加工準備時間，大大提高生產效率；
再次，也是非常重要的一點，如果采用數控銑床銑寬1mm的環槽，雖然數控銑床精度能夠達到零件的精度要求，但是加工過程中φ1銑刀的受力情況無法感知，即使發生了折刀情況也無法準確、及時觀察到，非常不利于銑削加工過程的掌控。
綜合考慮，選擇XA6232A萬能升降臺銑床銑削加工寬1mm的兩處環槽。
2 銑削刀具及銑削參數
2.1 銑削刀具
刀具磨損是C/C復合材料加工中重要的問題。磨損量不僅影響刀具損耗費用、加工時間、加工質量，而且影響加工零件的表面質量。C/C復合材料具有非常強的耐磨性，且采用干切削方法，機械加工過程中刀具的磨損比較快，因此銑刀選擇YG8牌號的銑刀。
綜合考慮現有機床附件，加工右端面寬1mm的環槽時，銑刀選擇刀柄為φ3、刀徑φ1、刀尖R0.2的兩刃鍵槽銑刀；加工外圓20-φ12圓弧槽時，銑刀選擇4刃立銑刀。
2.2 銑削用量
順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。逆銑時，刀具的切入厚度從零增加到大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑，此時刃口如果遇到C/C復合材料中的硬質點或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動大；順銑時的刀具切入厚度從大減小到零，刀具切入工件后不會出現因切不下切屑而造成的彈刀現象，工藝系統的剛性好，切削振動小。
在順銑加工試件及之后的正式零件中，切削參數選擇每齒進給量0.1~0.15mm，吃刀深度為0.1~0.2mm，機床主軸轉數為1080~1500r/min時，銑刀磨損相對要稍小，單把銑刀的加工效率稍大。同時，在加工中應緩慢勻速搖動圓盤手柄，必須控制切削力和切削振動，保持加工余量均勻，盡量減少刀具的振動，避免出現零件崩缺現象。
平面研磨技術
平面研磨是C/C開口密封環加工的關鍵。研磨有諸多優點：尺寸精度高、形狀精度高、表面粗糙度低、零件表面耐磨性提高、零件表面疲勞強度提高，但研磨不能提高零件各表面間的位置精度[5]。平面研磨C/C密封環，使用恰當的研具、研磨劑、工裝很重要，同時對研磨環境要求較為嚴格。
1 機械研磨
手工研磨平面對操作者的經驗和研磨手法要求非常高，適用于小尺寸零件，研磨大尺寸平面時受力不均導致研磨不均勻現象比較明顯。
C/C密封環直徑尺寸較大，安排在大直徑研磨機上進行機械研磨，微粉選用金剛石微粉、粒度W3.5，研磨液選用普通洗滌劑，并采用小流量清水自流方式對研磨機臺面進行不斷沖洗。
2 研磨環境要求
研磨為終結加工，其結果決定了零件加工質量。因此對研磨環境要求比較嚴格，操作間門、窗應密封良好，應保持操作間內清潔、無灰塵，溫度、濕度要嚴格控制。
C/C復合材料平面研磨過程中對灰塵、雜質等細小硬質顆粒非常敏感，灰塵、雜質等細小硬質顆粒易在石墨材料表面留下劃痕，影響研磨質量，嚴重的甚至導致報廢。
3 平面度檢測
密封環直徑尺寸太大，超出本單位采用平晶干涉法進行平面度檢測范圍，平面度測量工作安排在三坐標測量機上進行（圖3）。
結束語
C/C復合材料的機械加工相對于普通的鋼件來說難度大得多。通過對C/C復合材料加工技術的研究和實踐，掌握了其機械加工的一般規律，積累了非常寶貴的加工經驗，解決了大直徑C/C復合材料高精密封環加工問題，為航空新技術驗證提供了強有力的保障。
參考文獻
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