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合金以及复合材料的广泛应用，飞机零部件的性能(如 强度、硬度、耐磨性、耐热性等)不断提高，这也给加工制造带来了更大的挑战。从物理性能来看，上述材料都属于难加工材料的范畴，而普通工程材料在重要的航 空结构件中已经不被采用。
在现代飞机主承力结构中，整体结构件通常采用切削加工，零件成品的质量只占毛坯质量的 10%~20%，甚至更低，其余材料都变成了切屑。切削加工过程中，刀具与被加工材料是相互对立又相互联系的，新的材料需要有更新的刀具和更新的方法来实 现其高效加工。对难加工材料，通常采用的方法是：根据该材料的特点，列出适合的备选刀具，并在不同切削参数下使用备选刀具进行试切，通过测量加工过程中的 切削力、刀具磨损和加工表面质量选取最优刀具。图1是典型钛合金材料TC4的切削试验现场。
图1 钛合金铣削实验现场(切削力及振动)
难加工材料切削加 工中最突出的问题是刀具磨损过快导致加工效率偏低和工件质量差。从加工的角度讲，影响刀具寿命的关键因素在于刀具材料、刀具几何参数以及切削参数的选取和 优化。本课题结合TC4材料的切削参数试验及其分析，从刀具优选、切削状态数据采集分析试验、切削参数优化等方面，探讨难加工材料的切削参数优化途径及其 技术发展趋势。
刀具材料
刀具材料是影响切削加工性能最重要的因素之一，用于刀具制造的材料种类繁多。航空制造领域常用的 刀具材料有高速钢、硬质合金、金刚石、陶瓷、立方氮化硼(CBN)以及涂层刀具材料，每种材料的刀具都有其特殊的性能和应用范围。
(1) 高速钢。
高速钢早在20世纪初就应用于切削，由于其可加工性能好，常用于复杂形状刀具(如铣刀、钻头、齿轮刀具等)的制造。通过添加V、 Co、Al等合金元素，可以使高速钢的性能大幅度提高，可用于切削高强度钢、高温合金及钛合金。粉末冶金高速钢的出现解决了碳化物偏析的问题，细化了晶 粒，增强了高速钢的强度、韧性和热硬性，刀具寿命可提高0.5~2倍。
(2)硬质合金。
硬质合金是以高硬度、高熔点的金 属碳化物(WC、TiC、NbC、TaC 等)粉末为基体，以熔点较低的金属(Co或Ni 等)粉末为粘结剂，经高压后烧结制成的。硬质合金刀具的耐热温度和最大允许切削速度都大大高于普通高速钢刀具，但强度不如高速钢，抗切削振动和冲击能力也 较差，在切削用量较大时常常发生崩刃现象。
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