近年來，工件材料、刀具材料及結(jié)構(gòu)等不斷發(fā)展，促進(jìn)了航空航天制造業(yè)的發(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(dòng)力。如何正確選擇加工方案，合理選用刀具進(jìn)行高質(zhì)量切削加工已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的行業(yè)性話題。本文針對(duì)一些典型零部件的加工難點(diǎn)，提供了部分高效的加工解決方案。

目前，航空航天行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)材料性能要求越來越高，進(jìn)而使得諸如鈦合金、高溫合金及復(fù)合材料等難加工材料應(yīng)用越來越廣泛，如：鈦合金主要應(yīng)用在整體葉盤、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、風(fēng)扇機(jī)匣、葉輪及起落架等零部件；高溫合金主要應(yīng)用在軸、盤軸、渦輪盤、燃燒套管、ISO S孔等方面；復(fù)合材料主要應(yīng)用在中央翼盒、垂直尾翼及機(jī)翼等方面。

這些都屬于典型難加工結(jié)構(gòu)件，具有以下典型特征：①內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如深內(nèi)凹腔，其刀具異形，懸伸長，加工時(shí)易引起振動(dòng)，排屑困難，在編制加工程序時(shí)需要充分考慮刀具與工件之間的安全間隙，還有鴿尾形葉根槽及其他可達(dá)性很差的凹槽等。②薄壁結(jié)構(gòu)，在選擇刀具時(shí)需要充分考慮切削力對(duì)工件變形程度的影響。③尺寸精度要求高。

航空航天各種零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，本來就難加工，再加上其材質(zhì)多為高溫合金和鈦合金等典型難加工材料,使得加工難度更上一層，該類材料具備以下特征：①化學(xué)活性大，高溫時(shí)會(huì)形成很高的硬化層；親和性也大，易與摩擦表面發(fā)生粘附現(xiàn)象。②導(dǎo)熱性差，切削過程散熱差，致使刀具切削刃的溫度大幅上升，刀具磨損加快，壽命縮短。③彈性模量小，在切削力作用下，容易產(chǎn)生變形，同時(shí)已加工表面回彈，使刀具后刀面與已加工表面發(fā)生劇烈摩擦。

航空航天零部件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、加工要求的嚴(yán)格性以及材料的難加工性，對(duì)刀具企業(yè)提出了更高的產(chǎn)品及服務(wù)要求。國內(nèi)外的一些刀具企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，為該行業(yè)提供了許多高效的加工方案。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。

1.盤軸的加工

盤軸結(jié)構(gòu)如圖1所示。盤軸的加工有兩項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的特性：深內(nèi)腔和燕尾槽。

山特維克可樂滿切削刀具有限公司提供的以下方案可安全可靠地完成這極具挑戰(zhàn)性的特征加工：

（1）采用帶山特維克可樂滿Capto® 接口的防振刀板。加工至150 mm深的內(nèi)腔時(shí)，采用細(xì)長的刀具，但是刀具容易產(chǎn)生振動(dòng)，而且需要從凹槽中去除加工時(shí)產(chǎn)生的切屑。帶山特維克可樂滿Capto®接口的防振刀板（見圖2）可以有效地解決振動(dòng)問題。

采用該防振刀板進(jìn)行加工具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：①橢圓截面的齒紋接口提供了良好的穩(wěn)定性和可達(dá)性。100 mm高的刀板能實(shí)現(xiàn)最佳的切削液供應(yīng)，有助于排屑。②對(duì)于較長的刀板（4倍寬度），在設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)采用專利的防振裝置，與未加防振裝置時(shí)相比，其背吃刀量可高出4倍。③擺線車削技術(shù)與材質(zhì)CC6060的陶瓷刀片相結(jié)合，減少了走刀次數(shù)。④實(shí)現(xiàn)可靠的工藝安全性，且生產(chǎn)效率提高1倍以上。

采用彎頭刀片加工葉根槽。彎頭刀片特別適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件車削。作為標(biāo)準(zhǔn)的CoroCut90°刀片產(chǎn)品系列的補(bǔ)充，山特維克可樂滿推出了90°、45°和T形半成品以滿足更多特殊的需求（圖3）。

（2）采用適合精加工的RCMX車削刀片，如圖4所示，該類刀片具有以下特點(diǎn)：①RCMX硬質(zhì)合金刀片可裝在相應(yīng)的陶瓷刀片所用的刀片凹窩上，這既減少了刀具的數(shù)量，又縮短了安裝時(shí)間。②RCMX的槽形產(chǎn)生的切削力較小，斷削性能優(yōu)異。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。

2.渦輪盤加工

這種零件的材料（如Inconel 718、Waspalloy和Udimet 720等）通常都比較難加工，難加工特征通常為型腔的輪廓加工，而且還要避免各種各樣的干涉問題。株洲鉆石給出以下具體解決方案：

（1）刀桿實(shí)現(xiàn)復(fù)雜凹腔的加工（見圖5）。

（2）異型刀桿實(shí)現(xiàn)鴿尾槽的加工（見圖6）。

3.ISO S孔加工

關(guān)鍵航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工時(shí)，表面完整性至關(guān)重要。ISO S孔加工是最終工序之一，這使得可靠性和安全性對(duì)交付高質(zhì)量的零件而言非常重要。山特維克可樂滿提供的以下孔加工解決方案，能很好地滿足ISO S孔加工方面的要求。

（1）鉆削要求苛刻的孔?？椎某叽绾臀恢脤?duì)第二道工序影響很大，CoroDrill® R846（見圖7）獨(dú)特的微槽形可滿足這一要求。

（2）高質(zhì)量鉸削。鉸削復(fù)雜而精巧的航空零件時(shí)，高公差要求、孔直線度和孔質(zhì)量是必不可少的要素。CoroReamer® 835（見圖8）具有專用的槽形，與眾不同的切削刃設(shè)計(jì)和最佳的切削液分布可確保頂級(jí)水準(zhǔn)的孔加工，與CoroChuck® 930刀柄組合使用可獲得最佳的結(jié)果。

（3）安全攻絲。CoroTap® 200 SD（見圖9）專為ISO S材料的通孔工序進(jìn)行了優(yōu)化，新的攻絲刀具可以提供平穩(wěn)的切削作用，并能夠降低崩刃風(fēng)險(xiǎn)和改進(jìn)表面質(zhì)量。

（4）高可達(dá)性鏜削。鏜削ISO S材料的小直徑孔需要極高的加工安全性。采用新型CoroBore® 824 XS（見圖10）能夠在大懸伸下鏜削小孔并獲得小公差，由于能夠進(jìn)行微米級(jí)直徑調(diào)整，因此表面粗糙度質(zhì)量極佳。

4.起落架加工

以飛機(jī)起落架（見圖11）為例來說明加工刀具的改進(jìn)對(duì)加工效率提高和加工成本降低的有效性。起落架零件材料為鈦合金，加工難度非常大，傳統(tǒng)刀具加工一件零件大概需要1個(gè)月左右，而且由于零件難加工，導(dǎo)致刀具磨損非常快，刀具一個(gè)切削刃僅能加工不到1 h左右，導(dǎo)致加工此類零件的刀具消耗非常大，刀具成本居高不下。在這種狀況下，急于尋求一種既能大幅度提高加工效率，又能降低加工成本或者不提高加工成本的刀具。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。

針對(duì)加工的現(xiàn)實(shí)需求，伊斯卡提出了大進(jìn)給銑刀解決方案。FTP銑刀是伊斯卡公司在HTP插齒刀基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種新型刀具，可同時(shí)滿足插銑和大進(jìn)給銑削兩種銑削方式的要求，而且切削輕快。針對(duì)航空難加工材料的加工，伊斯卡開發(fā)了ER槽形及更適合加工鈦合金等難加工材料的IC830硬質(zhì)合金涂層牌號(hào)。

采用直徑63 mm的FTP大進(jìn)給銑刀，共6個(gè)有效齒，每個(gè)刀片4個(gè)切削刃。刀具可以實(shí)現(xiàn)平面銑和坡走銑，能在銑削余量不大于1.8 mm的情況下實(shí)現(xiàn)快速走刀，每齒走刀最大可達(dá)到1.5~2.0 mm。采用的刀具型號(hào)為：刀體FTP D063-6-27-R-LN10；刀片F(xiàn)TP LNHT 1006 ER IC830，如圖12所示。

FTP銑刀具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）定位方式可靠。刀片正反面均帶切削刃，刀片進(jìn)行了加厚處理，定位面被分成幾個(gè)小平面，位于刀片側(cè)面并與前刀面形成燕尾槽結(jié)構(gòu)，使得刀片裝入刀體時(shí)更加牢固，增加了刀具剛性，可以承受更大的切削力，實(shí)現(xiàn)更大的進(jìn)給，同時(shí)減小切削振動(dòng)對(duì)刀具壽命的影響。

（2）刀片經(jīng)濟(jì)性好。相比于傳統(tǒng)的帶2個(gè)切削刃的APKT刀片，F(xiàn)TP銑刀片每刀片帶4個(gè)大進(jìn)給切削刃，更經(jīng)濟(jì)；刀片及切削刃槽形的特殊設(shè)計(jì)，大幅提高了刀片定位強(qiáng)度及刀片自身強(qiáng)度；切削過程更平穩(wěn)，切削力更小，刀具在實(shí)際切削過程中產(chǎn)生的切削熱更少，大幅提高了刀具切削刃的使用壽命，每切削刃的使用壽命可提高3倍左右，有效降低了刀具的成本。

5.垂直尾翼的加工

垂直尾翼結(jié)構(gòu)如圖13所示，加工此類型結(jié)構(gòu)零件的主要挑戰(zhàn)是孔加工、修邊等。

（1）CFRP的孔加工如圖14所示。

工況以及應(yīng)用需求：①高纖維含量的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料-單向帶材料。②纖維碎裂現(xiàn)象最少。③高表面質(zhì)量和尺寸精度。④數(shù)控加工中心。

加工解決方案：①CoroDrill® 854 鉆尖，直徑6.35 mm。②N20C金剛石涂層。

切削參數(shù)：①vc=150 m/min。②fn=0.06 mm/r。

特點(diǎn)：①孔質(zhì)量良好，無纖維碎裂現(xiàn)象。②刀具壽命為800個(gè)孔。

（2）碳纖維的修邊加工如圖15所示。

工況以及應(yīng)用需求：①碳纖維蒙皮。②纖維碎裂現(xiàn)象最少。③高表面質(zhì)量：Ra=1.25 μm。

加工解決方案：①CoroMill® Plura訂制加工解決方案。②方案1：采用金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具。③方案2：PCD焊接刀具。④刀具直徑為10 mm，帶2個(gè)切削刃。

切削參數(shù)：①轉(zhuǎn)速n=10 000 r/min，工作臺(tái)進(jìn)給vf=3 200 mm/min。②粗加工：fz=0.03~0.08 mm/z。③精加工：fz=0.02~0.04 mm/z。

未來刀具的設(shè)計(jì)和使用應(yīng)考慮刀具材料與工件材料的性能匹配，刀具材料要適應(yīng)加工對(duì)象的需要，特別要適應(yīng)難加工材料的加工需要，針對(duì)不同的工件材料和加工條件確定合理的刀具材料和結(jié)構(gòu)形式。高速、高效及高精度切削加工要求刀具具有多種優(yōu)異性能，高韌性高強(qiáng)度基體+高硬度高耐磨性刃部是未來刀具的主要發(fā)展方向。