隨著航空航天制造業(yè)的不斷發(fā)展，葉片、盤軸、機(jī)匣等主要結(jié)構(gòu)件大量采用新型難加工材料制造，這些難加工材料的高效加工問(wèn)題一直是企業(yè)研究的主題。航空航天企業(yè)中高性能刀具的使用，使航空制造業(yè)機(jī)械加工技術(shù)迅猛發(fā)展，但是買好刀具容易，用好刀具很難。航空制造業(yè)刀具降本增效研究成為當(dāng)務(wù)之急。
航空航天制造業(yè)典型零件用刀具種類
航空航天零部件不僅采用了很多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)和新材料，而且零件構(gòu)型復(fù)雜，剛性較差，這些因素促使發(fā)動(dòng)機(jī)等零件機(jī)械加工必須大量使用高性能的標(biāo)準(zhǔn)刀具和專用刀具進(jìn)行加工。
目前，發(fā)動(dòng)機(jī)盤類零件、軸類零件、機(jī)匣類零件加工中外購(gòu)高性能硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)刀具和硬質(zhì)合金非標(biāo)刀具比例相當(dāng)。典型中小構(gòu)件，葉片類零件等以標(biāo)準(zhǔn)刀具為主。在實(shí)際加工中刀具的選擇主要考慮以下幾個(gè)因素：工件材料、工件形狀、加工要求、加工機(jī)床、系統(tǒng)剛性、表面質(zhì)量技術(shù)要求等。
以渦輪機(jī)匣零件為例，從工件材料上分析，變形高溫合金、鑄造高溫合金等難加工材料大量采用。這些難加工材料導(dǎo)熱系數(shù)小，比強(qiáng)度大，切削溫度高，易產(chǎn)生加工硬化。切削時(shí)刀具磨損快，刀具壽命短，刀具消耗量大，因此必須合理選擇刀具幾何角度。從工件結(jié)構(gòu)上來(lái)看，壁薄、剛性差，難加工。
加工零件凸起部分時(shí)，刀具系統(tǒng)容易與零件、夾具干涉。因此必須對(duì)刀具路徑進(jìn)行優(yōu)化，如用插銑加工代替?zhèn)茹姟⒖招谐炭焖僮叩丁?yōu)化抬刀位置、采用螺旋插補(bǔ)等方式進(jìn)行銑削。從機(jī)床的選擇上來(lái)說(shuō)，渦輪機(jī)匣需要在大功率的加工中心上加工。從加工工序上分析，機(jī)匣需要經(jīng)過(guò)粗加工、半精加工、精加工。為了節(jié)省刀具費(fèi)用，在制造這類零件時(shí)，粗加工時(shí)可采用高性能陶瓷銑刀，半精加工和精加工時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金刀具和非標(biāo)高性能專用刀具，這樣可顯著提高生產(chǎn)效率。從加工經(jīng)濟(jì)性方面上來(lái)說(shuō)，刀具配置方案需要不斷改進(jìn)，盡量采用刀具商最新研發(fā)的產(chǎn)品。
航空航天制造業(yè)常用刀具材料
隨著航空航天難加工材料的廣泛應(yīng)用，如何正確選擇刀具材料進(jìn)行切削加工，降低加工成本，提高生產(chǎn)率是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。切削刀具材料要與工件力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能匹配。
隨著刀具技術(shù)和機(jī)床技術(shù)的相互結(jié)合，工件材料與刀具材料的互相促進(jìn)，航空航天制造業(yè)不斷發(fā)展。可以說(shuō)刀具材料不斷發(fā)展是航空航天制造業(yè)不斷發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。目前航空航天制造業(yè)廣泛應(yīng)用的刀具材料牌號(hào)多達(dá)上千種，根據(jù)刀具材料來(lái)劃分，不外乎以下幾大類：工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料。碳素工具鋼適于制造手動(dòng)工具，碳素工具鋼T10A和T12A應(yīng)用較廣泛。
航空制造業(yè)中，硬質(zhì)合金刀具所占比重最大。硬質(zhì)合金刀具在航空制造中是主導(dǎo)刀具，應(yīng)用范圍則相當(dāng)廣泛，在數(shù)控刀具材料中占主導(dǎo)地位。硬質(zhì)合金成為主要的刀具材料，使切削加工實(shí)現(xiàn)了向硬質(zhì)合金時(shí)代的過(guò)渡，由于不同牌號(hào)的硬質(zhì)合金性能特點(diǎn)不同，因而其應(yīng)用范圍也不同。硬質(zhì)合金不但可用于制造各種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，而且可以制造整體式立銑刀、鉸刀、絲錐和鉆頭等。硬質(zhì)合金刀具分為普通硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、碳（氮）化鈦基硬質(zhì)合金。
YT類硬質(zhì)合金具有YG類和YW類的大部分優(yōu)良性能，在航空制造業(yè)應(yīng)用較廣。涂層硬質(zhì)合金有比基體更高的硬度、耐磨性、耐熱性，應(yīng)用廣泛。超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金可以大范圍地運(yùn)用于斷續(xù)切削。碳（氮）化鈦基硬質(zhì)合金主要用于鋼件的連續(xù)表面的精加工和半精加工。
目前我國(guó)陶瓷刀具的應(yīng)用還處于起步階段，實(shí)際應(yīng)用發(fā)展較慢。陶瓷刀具主要用于硬質(zhì)合金刀具難以切削的工件粗加工。航空制造業(yè)推廣使用陶瓷刀具的時(shí)間不長(zhǎng)，在陶瓷刀具的幾何參數(shù)、切削用量以及使用技術(shù)方面需要積累經(jīng)驗(yàn)。陶瓷材料與硬質(zhì)合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、熱硬性和耐磨性。陶瓷刀具化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金，非常適合干式連續(xù)高速切削高溫合金、淬硬剛、軸承鋼、高強(qiáng)度鋼等難加工材料。航空發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫合金應(yīng)用很多，盤軸類零件較多，正是陶瓷刀具發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的地方。實(shí)現(xiàn)高效加工，以陶瓷刀具替代部分硬質(zhì)合金刀具，是完全可行的。陶瓷刀具不是萬(wàn)能刀具，只有正確使用才能充分發(fā)揮其優(yōu)越性。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)提高刀具切削技術(shù)水平、降低刀具成本措施
1.轉(zhuǎn)變觀念，把握切削技術(shù)最新發(fā)展方向
發(fā)揮進(jìn)口刀具與國(guó)產(chǎn)刀具、標(biāo)準(zhǔn)刀具與非標(biāo)刀具各自的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮各檔次設(shè)備的加工能力，有針對(duì)性地選擇刀具供應(yīng)商。螺紋刀具等復(fù)雜刀具采用國(guó)內(nèi)刀具可以有效降低成本，保證質(zhì)量。航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中零件（如盤軸、機(jī)匣件）形狀復(fù)雜，表面完整性要求又高，切削技術(shù)需要不斷提升。新刀具也不斷涌現(xiàn)，使得切削速度不斷提高。我們要借鑒歐洲國(guó)家使用先進(jìn)刀具所具有的高速度、大進(jìn)給、小切深的理念，與國(guó)際先進(jìn)切削理念接軌，研發(fā)先進(jìn)的切削工藝技術(shù)。
2.實(shí)現(xiàn)刀具重磨，降低采購(gòu)成本
在數(shù)控加工中，刀具的損壞不僅影響加工的質(zhì)量和效率，而且還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)床和人身事故。刀具的損壞有磨損和破損兩種情況，加工產(chǎn)品時(shí)，刀具受到切削力、切削熱和摩擦的作用，會(huì)逐漸磨損或破損，最后失去切削能力。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，制定適合本企業(yè)的刀具修磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照刀具修磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)刀具進(jìn)行修磨以及對(duì)涂層后質(zhì)量情況進(jìn)行跟蹤。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，返磨刀具降本增效效果十分顯著，如某發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)，外購(gòu)刀具修磨以整體硬質(zhì)合金銑刀、鉆頭、鉸刀、擴(kuò)孔鉆和復(fù)雜刀具為主。年外購(gòu)可重磨硬質(zhì)合金立銑刀約五六萬(wàn)把，這些刀具經(jīng)重磨后還可繼續(xù)使用，節(jié)省的刀具費(fèi)用也很可觀。
3.強(qiáng)化基礎(chǔ)培訓(xùn)，實(shí)施引智工程
加強(qiáng)技術(shù)人員和操作者在切削技術(shù)、刀具選型、刀具使用等方面的培訓(xùn)，提高他們選刀、用刀的能力是降本增效的前提。
