隨著航空航天制造業(yè)的不斷發(fā)展，葉片、盤軸、機匣等主要結(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(fā)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(zhì)合金標準刀具和硬質(zhì)合金非標刀具比例相當。典型中小構(gòu)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(tǒng)剛性、表面質(zhì)量技術(shù)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采用。這些難加工材料導熱系數(shù)小，比強度大，切削溫度高，易產(chǎn)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(jié)構(gòu)上來看，壁薄、剛性差，難加工。

加工零件凸起部分時，刀具系統(tǒng)容易與零件、夾具干涉。因此必須對刀具路徑進行優(yōu)化，如用插銑加工代替?zhèn)茹?、空行程快速走刀、?yōu)化抬刀位置、采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(jīng)過粗加工、半精加工、精加工。為了節(jié)省刀具費用，在制造這類零件時，粗加工時可采用高性能陶瓷銑刀，半精加工和精加工時采用標準硬質(zhì)合金刀具和非標高性能專用刀具，這樣可顯著提高生產(chǎn)效率。從加工經(jīng)濟性方面上來說，刀具配置方案需要不斷改進，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行切削加工，降低加工成本，提高生產(chǎn)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(shù)和機床技術(shù)的相互結(jié)合，工件材料與刀具材料的互相促進，航空航天制造業(yè)不斷發(fā)展?？梢哉f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)動力。目前航空航天制造業(yè)廣泛應(yīng)用的刀具材料牌號多達上千種，根據(jù)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(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料。碳素工具鋼適于制造手動工具，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刀具，應(yīng)用范圍則相當廣泛，在數(shù)控刀具材料中占主導地位。硬質(zhì)合金成為主要的刀具材料，使切削加工實現(xiàn)了向硬質(zhì)合金時代的過渡，由于不同牌號的硬質(zhì)合金性能特點不同，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。超細顆粒硬質(zhì)合金可以大范圍地運用于斷續(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。

目前我國陶瓷刀具的應(yīng)用還處于起步階段，實際應(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間不長，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。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、高強度鋼等難加工材料。航空發(fā)動機中高溫合金應(yīng)用很多，盤軸類零件較多，正是陶瓷刀具發(fā)揮其優(yōu)勢的地方。實現(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)動機企業(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)揮進口刀具與國產(chǎn)刀具、標準刀具與非標刀具各自的優(yōu)勢，充分發(fā)揮各檔次設(shè)備的加工能力，有針對性地選擇刀具供應(yīng)商。螺紋刀具等復(fù)雜刀具采用國內(nèi)刀具可以有效降低成本，保證質(zhì)量。航空航天發(fā)動機中零件（如盤軸、機匣件）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(fā)先進的切削工藝技術(shù)。

2.實現(xiàn)刀具重磨，降低采購成本

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(chǎn)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，最后失去切削能力。

航空發(fā)動機企業(yè)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)特點，制定適合本企業(yè)的刀具修磨技術(shù)標準，嚴格按照刀具修磨技術(shù)標準，對刀具進行修磨以及對涂層后質(zhì)量情況進行跟蹤。在實際應(yīng)用過程中，返磨刀具降本增效效果十分顯著，如某發(fā)動機制造企業(yè)，外購刀具修磨以整體硬質(zhì)合金銑刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆和復(fù)雜刀具為主。年外購可重磨硬質(zhì)合金立銑刀約五六萬把，這些刀具經(jīng)重磨后還可繼續(xù)使用，節(jié)省的刀具費用也很可觀。

3.強化基礎(chǔ)培訓，實施引智工程

加強技術(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，提高他們選刀、用刀的能力是降本增效的前提。