切削刀具在航空航天制造业中的应用研究(切削刀具在航空航天制造业中的应用有哪些)

摘要核心提示：在航空航天制造行业中，量具的应用非常普遍。针对航空航天产品的特殊性，刀具在航空航天制造中有何用途，如何利用现有刀具提高加工效率，刀具企业如何更好地服务企业……核心提示：航空航天制造在中国的应用测量工具的使用非常普遍。鉴于航空航天产品的特殊性，切削刀具在航空航天制造中有何用途？如何利用现有切削刀具提高加工效率？刀具企业如何更好地服务企业？中国金属加工在线特别邀请了几位从事机械加工工作的工程师来谈谈切削刀具在航空航天制造中的应用。中国宇航员太空行走，让世界看到了中国人民几千年的登月梦想即将实现； 2016年翱翔蓝天的大飞机项目的实施，让我们看到了中国成为世界航空强国的希望。成为现实。所有这些伟大成就都将铭刻在中国悠久的历史长河中。然而，我国航天事业的腾飞，离不开每一位从事航天事业的员工的成长，离不开机床行业的进步。航空航天业的发展也是我国金属加工工业发展的有力见证。在航空航天制造行业中，量具的应用非常普遍。鉴于航空航天产品的特殊性，切削刀具在航空航天制造中有何用途？如何利用现有切削刀具提高加工效率？刀具企业如何更好地服务企业？中国金属加工在线特别邀请了几位从事机械加工工作的工程师来谈谈切削刀具在航空航天制造中的应用。航空航天制造业一直被公众认为是高新技术产业。为保证各种复杂产品的质量，大量使用高端切削刀具。切削刀具在该行业的应用情况如何？贵州航天吴江机电设备有限公司张玉峰张玉峰：在航空航天制造中，切削刀具主要用于产品的成形加工，特别是在一些难加工、难切削的材料上，例如山高的PCBN切削刀具。在航空航天产品中，我们经常会遇到加工硬度大于45HRC的合金钢和各种铸铁、铸钢的情况。我们通常认为45HRC是业内大多数人常用的加工下限。如果大于45HRC则没有办法处理。但自从我们选择山高的PCBN刀具后，问题就解决了，因为有效使用PCBN的出发点是机床机构的可靠性和刚性。最新的PCBN加厚整体刀片（3/16英寸）可以可靠地固定在标准刀柄上。另一个例子是山特维克可乐满可转位铣刀。目前的可转位刀片立铣刀可以大范围替代传统的高速钢或整体硬质合金小直径立铣刀。虽然高速钢和整体硬质合金立铣刀仍然是长轴向切削深度仿形加工的最佳选择，但可转位刀片立铣刀非常适合中等轴向切削深度高达16 毫米的大批量、小批量应用。直径加工提供了一种更经济的选择。可转位刀片立铣刀具有多种节省成本的优势。最明显的是它们极大地降低了工具更换成本。更换损坏的刀片只需花费一小部分成本，无需重新磨刀。重磨会导致刀具直径损失，就像槽铣削一样，这会增加额外精加工操作的成本，以满足关键的尺寸要求，并且还提供广泛的多功能性以降低成本。

在许多情况下，只需改变刀片材质或几何形状，即可将相同的刀体用于不同的工件材料。 —— 使我们能够轻松、经济地从中碳钢切换到钛，或从铣槽切换到快速仿形。近年来，新型和改进的工件材料不断推出。新材料具有许多优点，但也有其自身的加工缺点，但刀具制造商已开始通过设计用于加工特定工件材料组的刀具包来解决这些问题。以车削刀具套件为例，我们看到该刀具套件通常是一系列材质和断屑槽刀杆和刀片组合，可以有效地加工目标工件材料的所有或大部分操作和条件。工具包可以预先组装为标准产品，也可以根据供应商常用的产品进行组装。预组装刀具包的优点在于，它包含专门为加工高温合金和钛合金而开发的先进切削材质和断屑槽，不推荐用于其他材料。此外，该工具包还附带完整的独立手册，其中包含应用程序和操作说明。大量生产应用已经证明，正确使用高温合金加工专用刀具，与最初使用最佳刀具获得的结果相比，刀具寿命将提高约100%。中航航天黄芳：航空机载产品由于要适应恶劣的飞行环境，使用了很多特殊材料。因此，刀具类型、材料牌号、切削参数的选择在我们产品的加工中显得尤为重要。 (1)车刀：我们常用的车刀基本都采用标准刀具，对可转位硬质合金刀片的需求量很大。另外，由于我们数控车床刀盘的规格不统一，圆柱形刀体的刀柄宽度从12mm、16mm、20mm到25mm都有，有一定的应用范围；镗孔和内切槽刀柄通常使用实心钢刀柄。以及带有内部冷却液的硬质合金刀杆。常用的刀杆直径有6mm、8mm、10mm、12mm、16mm和20mm。一些特殊的长孔零件需要加长刀杆；对于一些直径较大的套管类零件，我们通常需要将刀体为12mm的外圆车刀装配到直径为48~60mm的刀柄上来制作一些非标镗刀；对于直径小于6mm的孔零件，如果需要镗孔，我们大多使用硬质合金棒来刃磨小型镗刀。 (2)中心钻：大多数中心钻为普通刀具，但加长中心钻也常用于特殊零件。铰刀常用的材料有高速工具钢和硬质合金。就容屑槽样式而言，更常用的是直槽。当工件位于通孔中时，常使用左手排屑槽。枪钻具有孔径尺寸一致、导向性好的特点。不存在使用加长钻打偏孔等问题。内孔壁留有的余量比较均匀，所钻的孔同轴度好，孔内无残留铁屑，孔内比较干净，更适合高精度的深孔加工。要求。 (3)铣刀：常用的有立铣刀、面铣刀和球头铣刀。立铣刀常用直径为12mm、16mm、20mm，可用于方肩铣、槽铣、型腔铣等加工。切割方式应为折线或螺旋切割，但直径12mm的飞刀采用单齿刀片。结构上，刀片磨损快，进给不够快。当刀具直径要求不严格时，我们多采用直径16mm以上的飞刀；面铣多采用直径f 50mm以上的螺旋刃铣刀，刀尖强度较高。具有良好的经济性能和优异的面铣效果，适用于平面的半精加工和精加工；仿形球头飞刀主要用于三维曲面的仿形加工。

为了降低切削液成本，造福环境，我们在使用飞刀刀片时常常采用干式切削刀片，但效果不理想，刀具磨损严重。立铣刀：我们日常使用的立铣刀的材质通常是由高速工具钢和硬质合金制成。直接选择标准工具。根据不同的切削材料和加工类型，选择铣刀的直径、刃数、螺旋线。喇叭。在粗加工中，我们首先考虑的是余量的去除率。大进给、大切深是必然的选择。刀具容屑槽的尺寸也很关键。因此，当刀具直径相同时，齿数较少的容屑槽会较大。所以我们常选用螺旋角为3045的二齿硬质合金立铣刀。在精加工中，首先要考虑的是工件的精度和表面质量，因此铣削过程中的光滑和多齿加工是首要考虑的，而大螺旋对于分散铣削时的铣削力有很好的作用。相同的铣削深度，所以我们选择螺旋角为45至60的四齿或六齿硬质合金立铣刀。另外，圆鼻铣刀在机械加工中也使用得非常频繁，但标准刀具中并没有提供相应的刀具型号。我们只能在立铣刀的基础上磨削圆角，刀具损耗和磨削成本较高。铣床用镗刀：铣床使用镗刀时，常采用小孔径单刃微调精镗刀，具有调整精度高、刀具动平衡性好的特点；直角（倾斜）型粗镗刀通常用于加工大孔。双刃镗刀、倾斜微调精密镗刀。但由于其结构限制，这类镗刀无法保证刀具平衡，不能用于高速切削；在深孔镗削加工中，为了避免振动，对刀具的刚性要求很高，因此我们经常选择组合式或加长镗刀。我们认为，模块化加长镗刀的隔振效果优于整体加长镗刀。高速刀具：由于高速加工中心设备的应用需要，我们还采用侧固定式、弹簧夹紧式、液压夹紧式HSK刀柄；在高速刀具方面，整体高速铣刀已经在工厂制造出来。动平衡测试使用更方便。因此，在日常应用中，我们经常选择直径为8mm、10mm、12mm、16mm和20mm的整体硬质合金高速立铣刀。在高速加工领域，我们还处于起步阶段，需要积累经验。我们也希望工具制造商在提供工具时能够进行必要的技术交流。航天科工集团第九研究院红阳厂吴国军吴国军：我们厂在加工钛合金、高温合金、渗钨铜、玻纤复合材料工件时，大多使用WALTER的WSM35和WSP45刀片。当切削深度为1mm时，使用这两种刀片铣削上述材料制成的工件时的切削速度可达70-150m/min；此外，SECO（山高）刀具在加工难切削材料的工件时，在我厂也取得了良好的效果。在应用方面，山高的两种CVD涂层材料牌号CP200和无涂层材料牌号890的刀片主要用于精加工Ni、Co、Fe和Ti基高温合金以及加工纯钛。硬度超细颗粒材料级刀具对不锈钢精加工也有良好的效果。除了我厂广泛用于难加工材料的上述两种进口品牌刀具外，我们还在某些材料上使用肯纳、山特维克可乐满等进口品牌刀具来加工高温合金和钛合金。对于玻璃纤维复合材料等难加工材料也取得了良好的效果。航空航天产品刀具的发展趋势和提高刀具切削技术的手段是什么？张玉峰：现代切削刀具发展的重要特点之一就是专业化、复合化、多功能化，导致切削刀具的结构越来越复杂，形状也变得非常具体。

航空航天产品中需要多轴联动的数控加工技术已成为现代刀具企业不可或缺的手段。由于刀具制造工艺的特殊性，刀具制造专用数控机床通常由刀具企业自行研发，机床企业协作制造。因此，刀具专用数控技术与装备的开发与应用已成为现代刀具企业的重要工作内容。可见，现代刀具企业的经营范围是从特种原材料的研究和生产开始的，包括刀具生产的表面处理技术和专用数控技术及设备的研发和应用。 “三高一专”工具产品的研究、生产和推广服务已成为企业竞争的焦点。这种竞争的结果是，国际工具行业的发展日趋集中。为用户提供综合服务的深度和广度日益成为现代刀具企业竞争力的重要标志。为了将新产品开发成本和管理工作量部分转移给刀具供应商并分担开发风险，国外制造业广泛采用平台战略，全球采购和一体化管理方式已成为趋势。采购工具时，将目标转向生产成本低的国家和地区，以降低生产成本，提高市场竞争力。在刀具管理方面，突出表现是刀具厂由主要提供刀具产品转变为主要提供切削技术，并负责刀具采购、管理和现场服务，即所谓一体化管理模式。刀具企业为用户提供的不再仅仅是刀具产品，而是切削加工问题的整体解决方案。该解决方案的两个基本要素是先进的工具和高质量的服务。叶洪涛，中航工业沉阳黎明航空发展（集团）公司叶洪涛：航空制造业需要采取多项措施来提高刀具切削水平。企业在提高生产效率和产品质量的同时，一些隐藏的问题也逐渐显现出来。例如，试加工时选择的刀具材料和切削参数不合理，在生产效率和表面质量方面不能满足要求；性能良好的工具可能会用在完全错误的情况下；盲目使用、盲目购买的情况时有发生；设备、工具资源浪费严重，生产成本居高不下。因此，通过切削实验优化切削参数非常重要。这里，需要通过切削参数实验技术来选择切削刀具。一些技术人员由于对材料的切削性能、刀具材料、刀具结构性能缺乏了解，在选择刀具和切削参数时难以得出合理的结论。这就需要进行培训，补充相关技术人员的刀具知识，提高其选刀、用刀的能力。航空制造业应满足现场机械制造的迫切需求，建立具有实用价值的切削数据库，供技术人员和操作人员在选择刀具，特别是替代刀具时参考。航空公司必须拥有自己的金属切削技术人员。这些金属切削技术人员必须非常熟悉难加工材料的特性。具备处理现场工具问题的能力；他们必须具备刀具选择、技术交流、打磨、评审等综合能力。当今国内外刀具企业，尤其是国际知名企业，已经拥有针对不同应用领域提供不同解决方案的服务体系。但刀具供应商毕竟无法完全了解航空航天企业的加工情况。那么，您希望工具公司在向贵公司提供工具时能够提供什么样的售前和售后服务呢？张玉峰：在服务方面，要加强售前、售后服务。售前，需要了解用户对于工具的使用意图。

国外刀具公司只是在中国的一些代理机构，无法对一些售前工程技术方面提供很好的解答。尤其是对于企业需要制作的非标工具，无法提供及时的服务，往往需要向总部发送邮件请求支持。工具售后服务跟进不及时。刀具代理商在向企业提供服务时，只关心刀具的使用情况，而不提供是否最大化刀具价值以及选择刀具切削参数等方面的服务。因此，希望国外刀具制造企业在售前和售后服务过程中加强工程技术服务，使企业获得更好的收益。叶洪涛：从刀具供应商的角度来看，提供优秀的系统刀具解决方案是解决航空制造行业切削问题的关键。工具供应商必须了解用户的真实需求，同时不限于销售某个品牌的工具。刀具供应商派出的工程师不仅要熟悉国内外切削刀具、材料技术和发展趋势，熟悉金属切削技术，而且能够独立处理刀具问题；他们还必须熟悉机械加工工艺、各种通用刀具的选型和选用以及数控刀具的应用，熟悉各类数控机床，并能够独立编制机械加工工艺和刀具配置方案，让用户更快地掌握获取世界最先进的刀具技术，同时获得更高性价比的刀具产品和优质的售后服务。刀具经销商、代理商应收集用户的需求，不仅向用户供应刀具，还向企业提供可行的刀具解决方案，定期进行培训，向公司技术人员传达先进的切削技术和高端切削理念。通过有效的综合刀具技术支持，提高航空制造用户的切削技术。这不仅可以使刀具制造商推广自己的先进刀具，而且可以满足航空制造业对切削技术进步的需求，为航空制造用户和刀具供应商营造双赢的氛围。黄芳：我们对刀具的使用不是很专业。我们希望得到刀具制造商的技术支持，开展更多的技术交流，进行有针对性的刀具选择和切削参数，以提高产品质量和加工效率。也希望工具厂家能够为废旧工具提供工具修复和回收渠道，降低我们的工具使用成本；其次，我认为刀具供应商和企业可以加强刀具测试和试验方面的合作，提高材料和新刀具的应用。另外，我们希望非标刀具的采购周期能够更快、更便捷。吴国军：首先，用户非常重视工具经销商的态度。当用户在使用购买的工具时遇到困难时，特别希望工具经销商能够给出合理的解释。无论购买的工具数量是少还是多，工具经销商最好能够给出合理的解释。随叫随到，深入现场解决问题；其次，我们希望刀具制造商能够做好技术指导工作，提供刀具的详细资料，比如什么样的刀具适合加工什么样的材质工件。同时给出了刀具的最佳切削参数；第三，当用户遇到难加工材料工件时，用户希望刀具制造商能够提前介入，与用户一起帮助用户提前合理选择刀具。