隨著航空航天制造業的不斷發展，葉片、盤軸、機匣等主要結構件大量采用新型難加工材料制造，這些難加工材料的高效加工問題一直是企業研究的主題。
    航空航天企業中高性能刀具的使用，使航空制造業機械加工技術迅猛發展，但是買好刀具容易，用好刀具很難。航空制造業刀具降本增效研究成為當務之急。
    航空航天制造業典型零件用刀具種類
    航空航天零部件不僅采用了很多新結構、新技術和新材料，而且零件構型復雜，剛性較差，這些因素促使發動機等零件機械加工必須大量使用高性能的標準刀具和專用刀具進行加工。
    目前，發動機盤類零件、軸類零件、機匣類零件加工中外購高性能硬質合金標準刀具和硬質合金非標刀具比例相當。典型中小構件，葉片類零件等以標準刀具為主。在實際加工中刀具的選擇主要考慮以下幾個因素：工件材料、工件形狀、加工要求、加工機床、系統剛性、表面質量技術要求等。以渦輪機匣零件為例，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。這些難加工材料導熱系數小，比強度大，切削溫度高，易產生加工硬化。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。從工件結構上來看，壁薄、剛性差，難加工。
    加工零件凸起部分時，刀具系統容易與零件、夾具干涉。因此必須對刀具路徑進行優化，如用插銑加工代替側銑、空行程快速走刀、優化抬刀位置、采用螺旋插補等方式進行銑削。從機床的選擇上來說，渦輪機匣需要在大功率的加工中心上加工。從加工工序上分析，機匣需要經過粗加工、半精加工、精加工。為了節省刀具費用，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準硬質合金刀具和非標高性能專用刀具，這樣可顯著提高生產效率。從加工經濟性方面上來說，刀具配置方案需要不斷改進，盡量采用刀具商最新研發的產品。
    航空航天制造業常用刀具材料
    隨著航空航天難加工材料的廣泛應用，如何正確選擇刀具材料進行切削加工，降低加工成本，提高生產率是一個非常重要的問題。切削刀具材料要與工件力學性能、物理性能、化學性能匹配。
    隨著刀具技術和機床技術的相互結合，工件材料與刀具材料的互相促進，航空航天制造業不斷發展。可以說刀具材料不斷發展是航空航天制造業不斷發展的驅動力。目前航空航天制造業廣泛應用的刀具材料牌號多達上千種，根據刀具材料來劃分，不外乎以下幾大類：工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼）、硬質合金、陶瓷和超硬刀具材料。碳素工具鋼適于制造手動工具，碳素工具鋼T10A和T12A應用較廣泛。
    航空制造業中，硬質合金刀具所占比重最大。硬質合金刀具在航空制造中是主導刀具，應用范圍則相當廣泛，在數控刀具材料中占主導地位。硬質合金成為主要的刀具材料，使切削加工實現了向硬質合金時代的過渡，由于不同牌號的硬質合金性能特點不同，因而其應用范圍也不同。硬質合金不但可用于制造各種機夾可轉位刀具，而且可以制造整體式立銑刀、鉸刀、絲錐和鉆頭等。硬質合金刀具分為普通硬質合金、涂層硬質合金、超細顆粒硬質合金、碳（氮）化鈦基硬質合金。
    YT類硬質合金具有YG類和YW類的大部分優良性能，在航空制造業應用較廣。涂層硬質合金有比基體更高的硬度、耐磨性、耐熱性，應用廣泛。超細顆粒硬質合金可以大范圍地運用于斷續切削。碳（氮）化鈦基硬質合金主要用于鋼件的連續表面的精加工和半精加工。
    目前我國陶瓷刀具的應用還處于起步階段，實際應用發展較慢。陶瓷刀具主要用于硬質合金刀具難以切削的工件粗加工。航空制造業推廣使用陶瓷刀具的時間不長，在陶瓷刀具的幾何參數、切削用量以及使用技術方面需要積累經驗。陶瓷材料與硬質合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、熱硬性和耐磨性。陶瓷刀具化學穩定性、抗氧化能力等均優于硬質合金，非常適合干式連續高速切削高溫合金、淬硬剛、軸承鋼、高強度鋼等難加工材料。航空發動機中高溫合金應用很多，盤軸類零件較多，正是陶瓷刀具發揮其優勢的地方。實現高效加工，以陶瓷刀具替代部分硬質合金刀具，是完全可行的。陶瓷刀具不是萬能刀具，只有正確使用才能充分發揮其優越性。
    鑒于陶瓷刀具的特性，選用時必須注意三方面的問題：①要選擇良好的系統剛性，可以有效防止振動對刀具的損害，提高刀具壽命。②要防止零件對刀具的沖擊。對硬度高并且形狀不規則的毛坯，應在切入和切出處先倒角再切削。③要優選刀具幾何參數，陶瓷刀具常采用零前角或負前角切削。我們要在充分掌握工件材料性能的基礎上，采取相應的措施才能使切削加工達到高質量、高效率、低成本。
    航空發動機企業提高刀具切削技術水平、降低刀具成本措施
    （1）轉變觀念，把握切削技術最新發展方向
    發揮進口刀具與國產刀具、標準刀具與非標刀具各自的優勢，充分發揮各檔次設備的加工能力，有針對性地選擇刀具供應商。螺紋刀具等復雜刀具采用國內刀具可以有效降低成本，保證質量。航空航天發動機中零件（如盤軸、機匣件）形狀復雜，表面完整性要求又高，切削技術需要不斷提升。新刀具也不斷涌現，使得切削速度不斷提高。我們要借鑒歐洲國家使用先進刀具所具有的高速度、大進給、小切深的理念，與國際先進切削理念接軌，研發先進的切削工藝技術。
    （2）實現刀具重磨，降低采購成本
    在數控加工中，刀具的損壞不僅影響加工的質量和效率，而且還可能導致嚴重的機床和人身事故。刀具的損壞有磨損和破損兩種情況，加工產品時，刀具受到切削力、切削熱和摩擦的作用，會逐漸磨損或破損，最后失去切削能力。
    隨著刀具的磨損，工件的加工精度也逐漸下降，已加工表面也逐漸變得粗糙。刀具磨損到一定程度就不能繼續使用，否則將降低工件的尺寸精度和加工表面質量，同時也會增加刀具的消耗和加工成本。航空發動機企業應根據生產特點，制定適合本企業的刀具修磨技術標準，嚴格按照刀具修磨技術標準，對刀具進行修磨以及對涂層后質量情況進行跟蹤。在實際應用過程中，返磨刀具降本增效效果十分顯著，如某發動機制造企業，外購刀具修磨以整體硬質合金銑刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆和復雜刀具為主。年外購可重磨硬質合金立銑刀約五六萬把，這些刀具經重磨后還可繼續使用，節省的刀具費用也很可觀。
    （3）強化基礎培訓，實施引智工程
    加強技術人員和操作者在切削技術、刀具選型、刀具使用等方面的培訓，提高他們選刀、用刀的能力是降本增效的前提。
    建立可供技術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據庫，來滿足現場機械制造的強烈需求，是降本增效的基礎。航空制造企業要知己知彼，高性能刀具必須在適合的零件材料上運用，必須與現場生產設備相適應。航空制造企業應實施引智工程，促使刀具供應商對其定期舉行培訓，利用刀具商已有的成熟的技術優勢來為企業服務。這樣既可實現雙贏，又可使企業的刀具工程師具有先進的切削理念，掌握世界先進的切削技術。最終實現企業制造水平的跨越發展。
    總之，航空發動機企業隨著切削理念的不斷提升，必將引領高端切削技術潮流，為航空制造業創造永恒的經典。

　　作者：中航工業沈陽黎明航發（集團）公司 楊金發