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(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)動機等零件機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(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(dǎo)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(jìn)行優(yōu)化，如用插銑加工代替?zhèn)茹姟⒖招谐炭焖僮叩?、?yōu)化抬刀位置、采用螺旋插補等方式進(jìn)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(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)性方面上來說，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)率是一個非常重要的問題。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?？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(dá)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(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(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(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(jìn)口刀具與國產(chǎn)刀具、標(biāo)準(zhǔn)刀具與非標(biāo)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(jìn)刀具所具有的高速度、大進(jìn)給、小切深的理念，與國際先進(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(dǎo)致嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照刀具修磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對刀具進(jìn)行修磨以及對涂層后質(zhì)量情況進(jìn)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(xùn)，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(xùn)，提高他們選刀、用刀的能力是降本增效的前提。