航空航天產(chǎn)品使用場合的特殊性決定了航空航天零部件對所采用材料的特殊要求，如今，不銹鋼、鋁合金、鈦合金和高溫合金等難加工材料已經(jīng)廣泛應用于航空航天業(yè)。新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)等在航空航天業(yè)加工中的逐步應用，造成了航空航天零部件加工的難度越來越大，進而造成航空航天零部件加工必須大量使用高性能的標準刀具和專用刀具才能滿足越來越高的加工要求。
航空航天業(yè)零部件加工需求大量硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具
隨著航空航天業(yè)鈦合金、高溫合金等難加工材料的廣泛應用，如何正確選擇、合理使用刀具進行高效高質(zhì)量切削加工已經(jīng)成為一個非常重要的行業(yè)性話題。隨著工件材料與刀具材料、結(jié)構(gòu)等的互相促進，航空航天制造業(yè)得以不斷發(fā)展，可以說刀具的不斷發(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)廣泛應用的刀具材料主要有以下幾大類：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。其中，硬質(zhì)合金刀具所占比重最大，在航空制造中是主導刀具，應用范圍相當廣泛。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，且化學穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金，因此，陶瓷刀具已經(jīng)成為航空航天業(yè)刀具發(fā)展的一個主流。
沈陽黎明航發(fā)集團的一位技術(shù)人員在談到該企業(yè)在使用刀具的一些經(jīng)驗時表示，在航空航天材料加工過程中，槽加工和孔加工是加工難點。像發(fā)動機盤類零件、軸類零件、機匣類零件加工對加工刀具的要求非常高，因此，在這類零部件的加工中高性能硬質(zhì)合金標準刀具和硬質(zhì)合金非標刀具使用量非常大。該技術(shù)人員認為，在實際加工中刀具的選擇應考慮以下幾個因素：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。
航天科工集團某研究院的一位技術(shù)人員在談到刀具選用時表示，在加工鈦合金、高溫合金等工件時，他們會優(yōu)先選用瓦爾特的WSM35、WSP45刀片，在切深較小時，使用這兩種刀片銑削上述材料工件時的切速可達70~150m/min;在加工難切削材料工件時，會優(yōu)先選用山高CVD涂層材質(zhì)等級為CP200、未涂層材質(zhì)等級為890的兩種刀片，這兩種刀片是針對高溫合金精加工和鈦合金加工而制作的兩種高硬度超細顆粒材質(zhì)等級刀具，同時對不銹鋼精加工也有良好的效果。此外，他們還會有針對性的使用肯納、山特維克可樂滿、伊斯卡等進口品牌刀具加工高溫合金、鈦合金與玻璃鋼復合材料等難加工材料。
航空航天零部件加工需要刀具供應商與用戶密切合作
現(xiàn)今，國內(nèi)航空航天刀具的發(fā)展狀況與別的行業(yè)類似，如果出現(xiàn)市場上現(xiàn)有刀具無法解決的加工難題，特別是目前航空航天領域高精尖產(chǎn)品加工中遇到的鈦合金、鋁鎂合金等難加工材料及復合材料的加工難題，就需要刀具供應商和用戶密切合作，通過共同研制、試切開發(fā)出專用刀具。同時，刀具廠商在產(chǎn)品面向市場之前，都是經(jīng)過大量的實驗、試切，確保滿足用戶加工過程中的各種需求。
中國航空航天工具協(xié)會常務副秘書長楊衛(wèi)認為，國內(nèi)刀具企業(yè)所能提供的多是根據(jù)用戶實際需要推出的專用刀具，其技術(shù)含量和產(chǎn)品質(zhì)量并不是很高，市場上的通用刀具產(chǎn)品不全且質(zhì)量不高，因而用戶在使用過程中仍以進口刀具為主。以山特維克可樂滿、伊斯卡、肯納、山高和歐士機等為主的國際知名品牌在國內(nèi)大型城市都設有辦事處，購買刀具比較方便，并且良好的售后服務及產(chǎn)品質(zhì)量保障，也使其競爭優(yōu)勢更優(yōu)于國內(nèi)企業(yè)。在這樣的競爭環(huán)境下，中國航空航天工具業(yè)更應該發(fā)揮自主創(chuàng)新的能力，以實現(xiàn)應用企業(yè)的刀具國產(chǎn)化之路。
沈陽黎明航發(fā)集團的一位刀具工程師表示，刀具供應商應詳細了解用戶的真實需求，根據(jù)用戶的實際需要，提供用戶最需要的產(chǎn)品。刀具供應商還要能做好技術(shù)指導方面的工作，并提供刀具方面的詳細資料，如什么樣的刀具適合于加工什么樣的材料工件，同時，給出刀具的最佳切削參數(shù)等。具體地說，用戶希望刀具供應商所派的工程師不僅要熟悉國內(nèi)外刀具、材料技術(shù)以及發(fā)展動態(tài)，熟悉金屬切削技術(shù)，還要熟悉機加工藝、各類通用刀具和數(shù)控刀具的選擇與應用，熟悉各類數(shù)控機床，能獨立編制機加工藝和刀具配備方案，使用戶能夠更迅捷地接觸世界最先進的刀具技術(shù)，與此同時也讓用戶獲得性價比更優(yōu)的刀具產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)的售后服務。
該工程師同時表示，刀具供應商應不斷了解用戶的需求，不僅要向用戶供應優(yōu)質(zhì)刀具，還應為用戶提供可行的刀具方案，定期舉行培訓，把先進的切削技術(shù)、高端的切削理念傳達給用戶的技術(shù)人員。通過有效的綜合刀具技術(shù)支持來提高航空航天企業(yè)的切削技術(shù)。這樣既能使刀具商推廣了自己的先進刀具，又能滿足航空航天業(yè)切削技術(shù)進步的需求，形成航空制造業(yè)用戶與刀具供應商共贏的良好氛圍。
