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隨著航空航太製造業的不斷發展，葉片、盤軸、機匣等 主要結構件大量採用新型難加工材料製造，這些難加工材料的高效加工問題一直是企業研究的主題。
航空航太企業中高性能刀具的使用，使航空製造業機械 加工技術迅猛發展，但是買好刀具容易，用好刀具很難。航空製造業刀具降本增效研究成為當務之急。
航空航太製造業典型零件用刀具種類
航空航 太零部件不僅採用了很多新結構、新技術和新材料，而且零件構型複雜，剛性較差，這些因素促使發動機等零件機械加工必須大量使用高性能的標準刀具和專用刀具 進行加工。
目前，發動機盤類零件、軸類零件、機匣類零件加工中外購高性能硬質合金標準刀具和硬質合金非標刀具比例相當。典型中小構件，葉片類零件 等以標準刀具為主。在實際加工中刀具的選擇主要考慮以下幾個因素：工件材料、工件形狀、加工要求、加工機床、系統剛性、表面品質技術要求等。以渦輪機匣零 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採用。這些難加工材料導熱係數小，比強度大，切削溫度高，易產生加工硬化。切削時 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。從工件結構上來看，壁薄、剛性差，難加工。
加工零件凸起部分時，刀具系統 容易與零件、夾具干涉。因此必須對刀具路徑進行優化，如用插銑加工代替側銑、空行程快速走刀、優化抬刀位置、採用螺旋插補等方式進行銑削。從機床的選擇上 來說，渦輪機匣需要在大功率的加工中心上加工。從加工工序上分析，機匣需要經過粗加工、半精加工、精加工。為了節省刀具費用，在製造這類零件時，粗加工時 可採用高性能陶瓷銑刀，半精加工和精加工時採用標準硬質合金刀具和非標高性能專用刀具，這樣可顯著提高生產效率。從加工經濟性方面上來說，刀具配置方案需 要不斷改進，儘量採用刀具商最新研發的產品。
航空航太製造業常用刀具材料
隨著航空航太難加工材料的廣泛應用，如何正確選擇刀具材料進行切 削加工，降低加工成本，提高生產率是一個非常重要的問題。切削刀具材料要與工件力學性能、物理性能、化學性能匹配。
隨著刀具技術和機床技術的相互 結合，工件材料與刀具材料的互相促進，航空航太製造業不斷發展。可以說刀具材料不斷發展是航空航太製造業不斷發展的驅動力。目前航空航太製造業廣泛應用的 刀具材料牌號多達上千種，根據刀具材料來劃分，不外乎以下幾大類：工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼）、硬質合金、陶瓷和超硬刀具材料。碳素工具鋼 適於製造手動工具，碳素工具鋼T10A和T12A應用較廣泛。
航空製造業中，硬質合金刀具所占比重最大。硬質合金刀具在航空製造中是主導刀具，應 用範圍則相當廣泛，在數控刀具材料中占主導地位。硬質合金成為主要的刀具材料，使切削加工實現了向硬質合金時代的過渡，由於不同牌號的硬質合金性能特點不 同，因而其應用範圍也不同。硬質合金不但可用於製造各種機夾可轉位元刀具，而且可以製造整體式立銑刀、鉸刀、絲錐和鑽頭等。硬質合金刀具分為普通硬質合 金、塗層硬質合金、超細顆粒硬質合金、碳（氮）化鈦基硬質合金。
YT類硬質合金具有YG類和YW類的大部分優良性能，在航空製造業應用較廣。塗層 硬質合金有比基體更高的硬度、耐磨性、耐熱性，應用廣泛。超細顆粒硬質合金可以大範圍地運用于斷續切削。碳（氮）化鈦基硬質合金主要用於鋼件的連續表面的 精加工和半精加工。
目前我國陶瓷刀具的應用還處於起步階段，實際應用發展較慢。陶瓷刀具主要用於硬質合金刀具難以切削的工件粗加工。航空製造業推 廣使用陶瓷刀具的時間不長，在陶瓷刀具的幾何參數、切削用量以及使用技術方面需要積累經驗。陶瓷材料與硬質合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、熱硬性和耐 磨性。陶瓷刀具化學穩定性、抗氧化能力等均優於硬質合金，非常適合幹式連續高速切削高溫合金、淬硬剛、軸承鋼、高強度鋼等難加工材料。航空發動機中高溫合 金應用很多，盤軸類零件較多，正是陶瓷刀具發揮其優勢的地方。實現高效加工，以陶瓷刀具替代部分硬質合金刀具，是完全可行的。陶瓷刀具不是萬能刀具，只有 正確使用才能充分發揮其優越性。
鑒於陶瓷刀具的特性，選用時必須注意三方面的問題：①要選擇良好的系統剛性，可以有效防止振動對刀具的損害，提高 刀具壽命。②要防止零件對刀具的衝擊。對硬度高並且形狀不規則的毛坯，應在切入和切出處先倒角再切削。③要優選刀具幾何參數，陶瓷刀具常採用零前角或負前 角切削。我們要在充分掌握工件材料性能的基礎上，採取相應的措施才能使切削加工達到高品質、高效率、低成本。
航空發動機企業提高刀具切削技術水 準、降低刀具成本措施
（1）轉變觀念，把握切削技術最新發展方向
發揮進口刀具與國產刀具、標準刀具與 非標刀具各自的優勢，充分發揮各檔次設備的加工能力，有針對性地選擇刀具供應商。螺紋刀具等複雜刀具採用國內刀具可以有效降低成本，保證品質。航空航太發 動機中零件（如盤軸、機匣件）形狀複雜，表面完整性要求又高，切削技術需要不斷提升。新刀具也不斷湧現，使得切削速度不斷提高。我們要借鑒歐洲國家使用先 進刀具所具有的高速度、大進給、小切深的理念，與國際先進切削理念接軌，研發先進的切削工藝技術。
（2）實現刀具重磨，降低採購 成本
在數控加工中，刀具的損壞不僅影響加工的品質和效率，而且還可能導致嚴重的機床和人身事故。刀具的損壞有磨損和破損兩種情 況，加工產品時，刀具受到切削力、切削熱和摩擦的作用，會逐漸磨損或破損，最後失去切削能力。
隨著刀具的磨損，工件的加工精度也逐漸下降，已加工 表面也逐漸變得粗糙。刀具磨損到一定程度就不能繼續使用，否則將降低工件的尺寸精度和加工表面品質，同時也會增加刀具的消耗和加工成本。航空發動機企業應 根據生產特點，制定適合本企業的刀具修磨技術標準，嚴格按照刀具修磨技術標準，對刀具進行修磨以及對塗層後品質情況進行跟蹤。在實際應用過程中，返磨刀具 降本增效效果十分顯著，如某發動機製造企業，外購刀具修磨以整體硬質合金銑刀、鑽頭、鉸刀、擴孔鑽和複雜刀具為主。年外購可重磨硬質合金立銑刀約五六萬 把，這些刀具經重磨後還可繼續使用，節省的刀具費用也很可觀。
（3）強化基礎培訓，實施引智工程
加強 技術人員和操作者在切削技術、刀具選型、刀具使用等方面的培訓，提高他們選刀、用刀的能力是降本增效的前提。
建立可供技術人員和操作者在選擇刀 具，尤其是代用刀具時作為參考的切削資料庫，來滿足現場機械製造的強烈需求，是降本增效的基礎。航空製造企業要知己知彼，高性能刀具必須在適合的零件材料 上運用，必須與現場生產設備相適應。航空製造企業應實施引智工程，促使刀具供應商對其定期舉行培訓，利用刀具商已有的成熟的技術優勢來為企業服務。這樣既 可實現雙贏，又可使企業的刀具工程師具有先進的切削理念，掌握世界先進的切削技術。最終實現企業製造水準的跨越發展。
總之，航空發動機企業隨著切 削理念的不斷提升，必將引領高端切削技術潮流，為航空製造業創造永恆的經典。
資料來源：（作者：中航工業瀋陽黎明航發（集團）公司 楊金髮--2010/3/2 ）

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