航空航天業(yè)零部件加工需求大量硬質(zhì)合金刀具

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(yīng)用，如何正確選擇、合理使用刀具進(jìn)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(jìn)，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(yīng)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(dǎo)刀具，應(yīng)用范圍相當(dāng)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(xué)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(tuán)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(diǎn)。像發(fā)動機(jī)盤類零件、軸類零件、機(jī)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(biāo)準(zhǔn)刀具和硬質(zhì)合金非標(biāo)刀具使用量非常大。該技術(shù)人員認(rèn)為，在實際加工中刀具的選擇應(yīng)考慮以下幾個因素：工件材料、工件形狀、加工要求、加工機(jī)床、系統(tǒng)剛性、表面質(zhì)量技術(shù)要求等。

以渦輪機(jī)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(qiáng)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，如插銑加工代替?zhèn)茹姡招谐炭焖僮叩?，?yōu)化抬刀位置，采用螺旋插補(bǔ)等方式進(jìn)行銑削。從加工工序上分析，機(jī)匣需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工，為了節(jié)省刀具費(fèi)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。

航天科工集團(tuán)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(dá)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(xì)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(jìn)口品牌刀具加工高溫合金、鈦合金與玻璃鋼復(fù)合材料等難加工材料。