核心提示：航空航天制造業(yè)中，工量具的應(yīng)用是非常普遍的。鑒于航空航天產(chǎn)品的特殊性，那么，航空航天制造中刀具的使用情況是怎么樣的，如何利用現(xiàn)有刀具提高加工效率，刀具企業(yè)如何更好地為企業(yè)服務(wù)？中國金屬加工在線特別邀請了幾位從事機加工工作的工程師，讓他們談?wù)労娇蘸教熘圃熘械毒叩膽?yīng)用情況。
　　
　　中國實現(xiàn)宇航員太空行走，讓世人看到了中國人幾千年來征服月球的夢想即將實現(xiàn)；大飛機項目的實施，并將在2016年翱翔藍天，使我們看到了中國屹立世界航空強國的希望將變?yōu)楝F(xiàn)實。這一切的巨大成就，都將印跡在中國的歷史長河中。但是，我國航空航天事業(yè)的騰飛，離不開從事航空航天事業(yè)的每一名員工的成長和機床工具業(yè)的進步，航空航天事業(yè)的發(fā)展也是對我國金屬加工業(yè)發(fā)展的有力見證。
　　
　　航空航天制造業(yè)中，工量具的應(yīng)用是非常普遍的。鑒于航空航天產(chǎn)品的特殊性，那么，航空航天制造中刀具的使用情況是怎么樣的，如何利用現(xiàn)有刀具提高加工效率，刀具企業(yè)如何更好地為企業(yè)服務(wù)？中國金屬加工在線特別邀請了幾位從事機加工工作的工程師，讓他們談?wù)労娇蘸教熘圃熘械毒叩膽?yīng)用情況。
　　
　　航空航天制造業(yè)向來被大眾認為是高技術(shù)含量的行業(yè)，要保證各種復(fù)雜產(chǎn)品的質(zhì)量，大量使用高端的刀具，到底這個行業(yè)中刀具的應(yīng)用情況如何呢？
　　
　　貴州航天烏江機電設(shè)備有限責任公司 張玉峰
　　
　　張玉峰： 在航天制造中，刀具主要是用于產(chǎn)品的成形加工，特別是在一些難加工、難切削材料中應(yīng)用很好，比如山高公司的PCBN刀具。在航天產(chǎn)品中經(jīng)常會遇到加工硬度大于45HRC的合金鋼以及各種鑄鐵和鑄鋼的的情況，我們通常認為45HRC是業(yè)內(nèi)大多數(shù)人常用的加工下限，若大于45HRC時就沒有辦法加工。但自從選用了山高的PCBN刀具，問題就迎刃而解，因為山高的PCBN刀具有效使用PCBN的出發(fā)點是機床機構(gòu)的可靠性和剛性，最新式的PCBN加厚整體刀片（3/16in）可以可靠地固定在標準刀桿上。
　　
　　又如山特維克可樂滿可轉(zhuǎn)位銑刀，現(xiàn)在的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀能在較寬范圍內(nèi)用小直徑立銑加工替代傳統(tǒng)的高速鋼或整體硬質(zhì)合金。雖然高速鋼和整體硬質(zhì)合金立銑刀仍是用于軸向切深長的仿形切削的最佳選擇，但可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀對于涉及小到達16mm中等軸向切深的大批量小直徑加工提供一個更經(jīng)濟的替換物。可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀提供若干節(jié)約成本的優(yōu)點。最明顯的是它們戲劇性地削減刀具替換成本。破裂的刀片只需很低的成本就能換新，還消除了重磨的需求。重磨會引起刀具直徑大小的損失，像在銑槽加工時，那意味著一個額外的精加工來滿足關(guān)鍵尺寸需求所引出的成本增加，并且還提供很廣的通用性來削減成本。在許多情況下，僅僅只需在同一個刀體簡單地改變刀片材質(zhì)或槽形就能用于不同的工件材料加工——允許我們?nèi)菀缀徒?jīng)濟地從中碳鋼轉(zhuǎn)到鈦合金或者從銑槽轉(zhuǎn)換到快速仿形。
　　
　　近年來，新改進的工件材料已經(jīng)在平穩(wěn)地推出。
　　
　　新材料提供很多優(yōu)點的同時也有不利于加工的一面，但是刀具制造商已開始通過設(shè)計用于特定組別的工件材料加工的刀具包的手段解決這些問題。拿車刀刀具包作為例子，我們看到這種刀具包通常是一系列能對目標工件材料所有或大部分操作和工況有效加工的材質(zhì)和斷屑槽刀桿和刀片組合。刀具包可能預(yù)先裝配成標準產(chǎn)品或根據(jù)供應(yīng)商提供的常用產(chǎn)品的要求進行裝配。預(yù)先裝配的刀具包的優(yōu)點是它包含的先進的切削材質(zhì)和斷屑槽是特別針對超級合金和鈦合金加工研發(fā)的，而不推薦用于其他材料。另外，這個刀具包提供自己完整獨立的應(yīng)用和操作指南的手冊。就像一大批生產(chǎn)應(yīng)用證實的那樣，正確使用高溫合金加工的專用刀具，將使刀具壽命跟原先使用最好的刀具獲得的結(jié)果相比提高約100%。
　　中航工業(yè)航宇公司 黃 芳
　　
　　黃 芳：航空機載產(chǎn)品因其必須適應(yīng)惡劣的飛行環(huán)境，而采用了很多特殊的材料。因此，刀具種類、材質(zhì)牌號、切削參數(shù)的選擇，在我們的產(chǎn)品加工中，顯得尤為重要。
　　
　　（1）車刀類 我們常使用的車刀基本都采用標準刀具，對可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的需求量較大。
　　
　　另外，因為我們的數(shù)控車床刀盤規(guī)格不統(tǒng)一，外圓類刀體的刀柄寬度從12mm、16mm、20mm到25mm都有一定數(shù)量的應(yīng)用；鏜孔及內(nèi)切槽刀桿常用整體鋼刀桿和帶內(nèi)冷的硬質(zhì)合金刀桿，刀桿直徑常用的有6mm、8mm、10mm、12mm、16mm和20mm，某些特殊的細長孔零件需要加長刀桿；針對某些較大直徑的套管類零件，我們通常需要自制一些非標鏜孔刀具，方法是將12mm刀體的外圓車刀裝配到直徑為48~60mm的刀桿上；對于直徑小于6mm的孔類零件，如需要鏜孔，我們多采用硬質(zhì)合金棒刃磨小鏜刀。
　　
　?。?）中心刀具類 中心鉆多為普通刀具，但特殊零件也常用到加長中心鉆。鉸刀的材質(zhì)常用的是高速工具鋼和硬質(zhì)合金，在排屑槽樣式上，直槽較為常用，工件狀態(tài)為通孔時多用左旋槽。
　　
　　槍鉆加工具有孔徑尺寸前后一致性、導(dǎo)向性好等特點，不存在用加長鉆把孔鉆偏等問題，內(nèi)孔壁留的余量比較均勻，鉆出的孔同軸度好，而且孔內(nèi)無殘留鐵屑，孔內(nèi)比較清潔，比較適合于精度要求較高的深孔加工。
　　
　?。?）銑刀類飛刀：常用的有立銑、面銑和球頭銑刀。立銑常用直徑為12mm、16mm和20mm，可進行方肩銑、槽銑、型腔銑等加工，在進刀方式上應(yīng)采用折線或螺旋下刀方式，但直徑12mm的飛刀采用單齒刀片結(jié)構(gòu)，刀片磨損較快，進給也不夠快，在刀具直徑要求不嚴格時，我們多采用直徑16mm以上的飛刀；面銑多為f 50mm以上的螺旋刃面銑刀，刀尖強度高，經(jīng)濟性能好，面銑效果優(yōu)良，適合平面半精加工、精加工；仿形球頭飛刀多應(yīng)用于三維曲面的仿形加工。為了降低切削液的使用成本和利于環(huán)保，我們在飛刀刀片的使用中，也常使用干式切削刀片，但效果達不到理想狀態(tài)，刀具磨損情況較為嚴重。
　　
　　立銑刀：我們?nèi)粘Ｊ褂玫牧姷兜牟馁|(zhì)通常選用高速工具鋼和硬質(zhì)合金兩類，直接選用標準刀具，根據(jù)不同的切削材料和加工類型，來選用銑刀的直徑、刃口數(shù)、螺旋角。粗加工中，我們首先考慮的是余量的去除率，大進給、大切深是必然選擇，刀具容屑槽的大小也是關(guān)鍵，因此，刀具在直徑相同時，齒數(shù)少的容屑槽較大，故而我們常選用二齒硬質(zhì)合金立銑刀，螺旋角為30°～45°。精加工中，首先考慮的是被加工精度和表面質(zhì)量，這樣銑削過程中的平穩(wěn)及多齒加工是首要考慮因素，并且在同樣銑削深度時大螺旋對于銑削力的分散起到良好效果，因此我們選用四齒或六齒硬質(zhì)合金立銑刀，螺旋角為45°～60°。另外，圓鼻刀在加工中應(yīng)用也十分的頻繁，但標準刀具中沒有提供相應(yīng)的刀具型號，我們只有在立銑刀的基礎(chǔ)上進行修磨圓角，刀具損耗和修磨成本較高。
　　
　　銑床用鏜刀：銑床用鏜刀的使用中，小孔多用小孔徑單刃微調(diào)精鏜刀，它具有調(diào)節(jié)精度高、刀具動平衡好等特點；大孔多采用直角（傾斜）型粗鏜刀、雙刃鏜刀、傾斜型微調(diào)精鏜刀，但這幾種鏜刀由于其結(jié)構(gòu)限制，無法保證刀具平衡，無法用于高速切削；在深孔鏜削加工中，為避免振動，對刀具剛性要求高，我們常選用模塊式或加長式鏜刀，我們覺得，模塊組合式的加長鏜刀的避振效果要優(yōu)于整體加長式鏜刀。
　　
　　高速刀具：因高速加工中心設(shè)備的應(yīng)用需要，我們也使用側(cè)固式、彈簧夾緊式、液壓夾緊式的HSK刀柄；在高速刀具方面，整體式高速銑刀在出廠時就已經(jīng)做過動平衡檢測，使用比較方便，所以，我們在日常應(yīng)用中，常選用直徑8mm、10mm、12mm、16mm和20mm規(guī)格的整體硬質(zhì)合金高速立銑刀。在高速加工領(lǐng)域，我們還處于起步階段，需要經(jīng)驗積累，也希望刀具商能夠在提供刀具的時候，進行必要的技術(shù)交流。
　　
　　航天科工集團第九研究院紅陽廠 吳國君
　　
　　吳國君： 我廠在加工鈦合金、高溫合金、鎢滲銅、玻璃鋼復(fù)合材料工件時，使用WALTER（瓦爾特）公司的WSM35、WSP45刀片較多，當切深為1mm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；另外，SECO（山高）刀具在我廠加工難切削材料工件時也得到了較好的運用，山高公司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，是主要針對Ni、Co、Fe和Ti基高溫合金精加工和加工純鈦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。除上述兩種進口品牌刀具在我廠難加工材料方面運用得較多外，我們還有針對性的使用過某些材質(zhì)的肯納、山特維克可樂滿等進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，也取得過不錯的效果。
　　航空航天產(chǎn)品刀具發(fā)展趨勢和提高刀具切削技術(shù)水平的手段如何？
　　
　　張玉峰：現(xiàn)代刀具發(fā)展的重要特征之一是專業(yè)化、復(fù)合化和多功能化，導(dǎo)致刀具結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，形狀變得十分特異。在航天產(chǎn)品中需多軸聯(lián)動的數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具企業(yè)不可缺少的手段。由于刀具制造工藝的特殊性，刀具制造的專用數(shù)控機床通常由刀具企業(yè)自行研究開發(fā)，機床企業(yè)協(xié)作制造。所以，刀具專用數(shù)控技術(shù)和裝備的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代工具企業(yè)的一個重要工作內(nèi)容。由此可見，現(xiàn)代刀具企業(yè)的運作范圍，從專用原材料的研究和生產(chǎn)開始，囊括了表面處理技術(shù)和刀具生產(chǎn)專用數(shù)控技術(shù)及裝備的研發(fā)和應(yīng)用。
　　
　　“三高一專”刀具產(chǎn)品的研究、生產(chǎn)和推廣服務(wù)，成為了企業(yè)競爭的焦點。這種競爭的結(jié)果，使國際工具工業(yè)的發(fā)展日趨集中化。
　　
　　對用戶提供綜合服務(wù)的深度和廣度日益成為衡量現(xiàn)代工具企業(yè)競爭力的重要標志。國外制造業(yè)為使新產(chǎn)品開發(fā)費用和管理工作量部分地轉(zhuǎn)嫁到工具供應(yīng)商，達到共同承擔開發(fā)風險之目的，廣泛采用平臺戰(zhàn)略，全球采購、一體化管理方式已成趨勢。在工具的采購上，將目標轉(zhuǎn)向生產(chǎn)成本低的國家和地區(qū)，以降低生產(chǎn)成本，增加市場競爭力。在工具管理上則突出表現(xiàn)為工具廠從主要提供刀具產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕峁┣邢骷夹g(shù)，負責刀具采購、管理和現(xiàn)場服務(wù)，即所謂一體化管理模式。工具企業(yè)向用戶提供的已經(jīng)不是單純的刀具產(chǎn)品，而是切削加工問題的整體解決方案，這個方案的兩個基本要素就是先進的刀具和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
　　
　　中航工業(yè)沈陽黎明航發(fā)（集團）公司 葉洪濤
　　
　　葉洪濤：航空制造業(yè)提高刀具切削水平需要采取多項措施。企業(yè)在提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量的同時，一些隱藏的問題也逐漸凸現(xiàn)出來。如在試加工中選取的刀具材料及切削用量參數(shù)不合理從而在生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量方面無法滿足要求；一種性能不錯的刀具可能使用在完全錯誤的場合；盲目使用和盲目采購時有發(fā)生；設(shè)備和刀具資源浪費嚴重，生產(chǎn)成本方面居高不下。因此，通過切削試驗，優(yōu)化切削參數(shù)非常關(guān)鍵，這里邊需要通過采用切削參數(shù)實驗技術(shù)優(yōu)選刀具。
　　
　　一些技術(shù)人員由于對材料的切削性能、刀具材料以及刀具結(jié)構(gòu)性能方面缺乏了解，在選擇刀具和切削參數(shù)時難以得出合理的結(jié)論。這就需要通過培訓(xùn)對相關(guān)技術(shù)人員補充刀具方面的知識，提升他們選刀、用刀的能力。航空制造業(yè)應(yīng)通過建立具有實用價值的，可供技術(shù)人員和操作者在選擇刀具尤其是代用刀具時作為參考的切削數(shù)據(jù)庫來滿足現(xiàn)場機械制造的迫切需求。航空企業(yè)必須有自己的金屬切削工藝人員，這些金屬切削工藝人員必須對難加工材料的特點十分熟悉，應(yīng)具備現(xiàn)場刀具問題處理的能力；具備刀具的選型、技術(shù)交流、修磨、評審等相關(guān)綜合能力。
　　
　　現(xiàn)在的國內(nèi)外刀具企業(yè)，特別是國際著名的企業(yè)，已經(jīng)具備對不同的應(yīng)用領(lǐng)域提供不同解決方案的服務(wù)體系。但是，刀具供應(yīng)商畢竟不能完全了解航空航天企業(yè)的加工情況，那么，您希望刀具企業(yè)在向貴公司提供刀具的時候，能夠提供什么樣的售前和售后服務(wù)？
　　
　　張玉峰：在服務(wù)方面應(yīng)加強售前和售后服務(wù)，售前需深入用戶對該刀具的意途。國外刀具企業(yè)在中國只是一些代理機構(gòu)，對售前一些工程技術(shù)方面不能進行很好的解答，特別是企業(yè)需制作的非標刀具，不能及時提供服務(wù)，往往要發(fā)電子郵件到總部請求支援。刀具售后服務(wù)跟進不及時，刀具代理商在企業(yè)進行服務(wù)時只是關(guān)心刀具的使用情況，而并沒有從是否發(fā)揮刀具的最大價值和刀具的切削參數(shù)選擇方面進行服務(wù)。因此，希望國外刀具制造企業(yè)在售前售后服務(wù)時加強工程技術(shù)方面的服務(wù)，更能使企業(yè)得到更好的收獲。
　　
　　葉洪濤：從刀具供應(yīng)商方面來講，提供優(yōu)良的系統(tǒng)刀具方案是為航空制造業(yè)解決切削問題的關(guān)鍵。刀具供應(yīng)商必須了解用戶的真實需求，同時，又不局限于銷售某一種刀具品牌。刀具供應(yīng)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)，而且能夠獨立的處理刀具問題；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(yīng)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)，與此同時也獲得性價比更優(yōu)的刀具產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。刀具經(jīng)銷商、代理商應(yīng)征集用戶的需求，不僅是向用戶供應(yīng)刀具，還應(yīng)為企業(yè)提供可行的刀具方案，定期舉行培訓(xùn)，把先進的切削技術(shù)、高端的切削理念傳達給企業(yè)的技術(shù)人員。通過有效的綜合刀具技術(shù)支持來提高航空制造業(yè)用戶的切削技術(shù)。這樣既能使刀具商推廣了自己的先進刀具，又能滿足航空制造業(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(yīng)商共贏的良好氛圍。
　　
　　黃 芳：我們對刀具的使用，還不是很專業(yè)，很希望能得到刀具商的技術(shù)支持，多開展些技術(shù)交流，有針對性地進行刀具選型、選用切削參數(shù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率；還希望刀具商可以提供刀具修復(fù)、廢舊刀具的回收渠道，以減少我們的刀具使用成本；其次，我覺得刀具供應(yīng)商和企業(yè)可以在刀具試驗、試用等方面加強合作，在材料和新刀具應(yīng)用方面互通信息；另外，我們希望對非標刀具的采購周期能夠更為迅捷和方便。
　　
　　吳國君：首先，用戶非?？粗氐毒呱痰膽B(tài)度，在用戶使用所購刀具遇到困難時，特別希望刀具商能給出合理的解釋，無論購買的刀具量或少或多，刀具商最好能做到隨叫隨到，深入現(xiàn)場解決問題；其次，希望刀具商能做好技術(shù)指導(dǎo)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；再次，在用戶遇到難加工材料工件時，用戶希望刀具商最好能做到提前介入，同用戶一起，幫助用戶提前做好刀具的合理選型。