航空航天工業(yè)被稱為“工業(yè)皇冠上的一顆明珠”，因航空產(chǎn)品的零部件形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料多種多樣、加工精度要求嚴(yán)格等因素一直是先進(jìn)技術(shù)高度密集的行業(yè)之一。

　　近年來，人們對汽車和飛機(jī)零件高強(qiáng)度化和輕量化的要求越來越高。這些零件所使用材料中的鈦、鎳合金等也在不斷增加，例如飛機(jī)機(jī)身部件以及噴氣發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)零部件越來越多地采用了鈦合金，波音公司最新型的B787-8噴氣客機(jī)中，每架飛機(jī)的鈦合金使用量已增加到10噸左右。加工此類材料的切削刀具也必須能夠適應(yīng)難切削材料特有的加工條件和加工方法。我們的航天飛機(jī)、太空飛船，空間探測器等凝聚著人類的勤勞和智慧的偉大發(fā)明要想能飛的更高，飛的更遠(yuǎn)，就不得不依賴于高精密刀具這對翎羽了。

　　為了提高航空動力機(jī)械切削加工的生產(chǎn)效率，促進(jìn)航空發(fā)動機(jī)整體制造技術(shù)提升，增強(qiáng)市場競爭力，近年來，國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)非常重視先進(jìn)切削刀具的推廣與應(yīng)用工作，并逐漸認(rèn)識到可轉(zhuǎn)位刀具及高效、高性能切削刀具與傳統(tǒng)刀具相比，有明顯的優(yōu)越性。

　　三高一專的金屬切削刀具

　　金屬切削刀具作為數(shù)控機(jī)床必不可少的配套工藝裝備，在數(shù)控加工技術(shù)的帶動下，進(jìn)入了“數(shù)控刀具”的發(fā)展階段，顯示出“三高一專”(即高效率、高精度、高可靠性和專用化)的特點(diǎn)。

　　以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示出很多優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力，成為航空發(fā)動機(jī)制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。航空難加工材料切削加工的主要矛盾已從是否能夠切削加工轉(zhuǎn)向如何高效率、低成本地進(jìn)行加工。

　　航空航天業(yè)的發(fā)展為精密刀具提出了新的高技術(shù)需求

　　先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的葉片、盤軸、機(jī)匣等主要結(jié)構(gòu)件，大量采用新型超高強(qiáng)耐高溫合金、單晶合金、金屬間化合物及輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料，這給機(jī)械切削加工增加了更大的難度，對切削技術(shù)提出了更高的要求。

　　（1）硬度。刀具材料必須高于工件材料的硬度，現(xiàn)代刀具材料常溫硬度通常要求在HRC60以上。

　　（2）強(qiáng)度和韌性。較高的強(qiáng)度則能承受較大的切削力，較好的韌性可以承受較大的沖擊載荷和振動。

　?。?）耐磨性。刀具材料應(yīng)具有較好的抵抗磨損的能力，是刀具材料強(qiáng)度、硬度和組織結(jié)構(gòu)等因素的綜合反映。

　?。?）熱硬性。刀具在高溫下保持材料硬度、強(qiáng)度、韌性和抗氧化的能力[3]。各種不同的刀具材料只能在一定溫度范圍下維持其切削性能。

不同刀具材料正常工作的溫度范圍

常見涂層材料的性能和應(yīng)用范圍

　　國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)刀具切削加工現(xiàn)狀與差距

　　在零件加工過程中，鑲齒刀具、焊接式刀具、整體刀具都有廣泛的應(yīng)用，近年來，鑲齒刀具、整體刀具逐漸成為現(xiàn)場主要使用的刀具結(jié)構(gòu)，焊接式刀具應(yīng)用范圍已逐漸縮小。這些刀具主要來源于3 個途徑：企業(yè)自制、國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)廠和國外刀具供應(yīng)商，其中高檔刀具主要以國外刀具廠商的產(chǎn)品為主，國產(chǎn)刀具的主要問題是制造精度較低、表面處理技術(shù)尚存在差距、刀具質(zhì)量不夠穩(wěn)定，各批次刀具的精度和壽命有時不一致，從而導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場難以穩(wěn)定控制零件加工精度的一致性。

　　目前，國內(nèi)只有少數(shù)幾家刀具公司的產(chǎn)品能進(jìn)入這些高端制造領(lǐng)域，與國際一線品牌進(jìn)行競爭。能經(jīng)常見到的國內(nèi)品牌也大致只有蘇州阿諾、株洲鉆石和上海工具廠等幾家企業(yè)。據(jù)粗略統(tǒng)計，2010年中國約有9億元高端整硬鉆頭的市場需求規(guī)模，而高端整硬鉆頭的國產(chǎn)化率大致只有15%左右。大部分國內(nèi)刀具企業(yè)與國際一線刀具品牌在整硬鉆頭方面的差距主要在于設(shè)計理念、制造細(xì)節(jié)、材料選擇和涂層處理等。

　　我國高精密切削刀具的發(fā)展方向

　　目前，航空零件切削加工現(xiàn)場配備的高速銑削設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到24000r/min，高速加工已經(jīng)進(jìn)入實用化階段，然而，高速銑削加工中使用的刀具主要是鑲齒、整體2種結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金刀具，新型超硬材料(如PCD、PCBN ) 刀具則應(yīng)用較少。這就使得在按照航空發(fā)動機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，制定刀具修磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照刀具修磨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對刀具修磨及涂層后質(zhì)量情況進(jìn)行跟蹤，及時掌握刀具修磨及涂層質(zhì)量情況進(jìn)行高精密切削刀具設(shè)計的同時，要有針對性的重點(diǎn)研究金剛石、C B N、涂層刀具等新型高效刀具在復(fù)雜整體零件加工中的應(yīng)用技術(shù)。