航空航天业对刀具的需求有多大

国际金属加工网 2018年07月11日

航空航天产品使用场合的特殊性决定了航空航天零部件对所采用材料的特殊要求,如今,不锈钢、铝合金、钛合金和高温合金等难加工材料已经广泛应用于航空航天业。新材料、新结构、新技术等在航空航天业加工中的逐步应用,造成了航空航天零部件加工的难度越来越大,进而造成航空航天零部件加工必须大量使用高性能的标准刀具和专用刀具才能满足越来越高的加工要求。

航空航天业零部件加工需求大量硬质合金刀具和陶瓷刀具

随着航空航天业钛合金、高温合金等难加工材料的广泛应用,如何正确选择、合理使用刀具进行高效高质量切削加工已经成为一个非常重要的行业性话题。随着工件材料与刀具材料、结构等的互相促进,航空航天制造业得以不断发展,可以说刀具的不断发展是航空航天制造业不断发展的驱动力。

目前,航空航天制造业广泛应用的刀具材料主要有以下几大类:工具钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速钢)、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料。其中,硬质合金刀具所占比重最大,在航空制造中是主导刀具,应用范围相当广泛。与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、热硬性和耐磨性,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金,因此,陶瓷刀具已经成为航空航天业刀具发展的一个主流。

“在航空航天材料加工过程中,槽加工和孔加工是加工难点。像发动机盘类零件、轴类零件、机匣类零件加工对加工刀具的要求非常高,因此,在这类零部件的加工中高性能硬质合金标准刀具和硬质合金非标刀具使用量非常大。”国际模具及五金塑胶产业供应商协会秘书长、金模刀具网CEO罗百辉认为,在实际加工中刀具的选择应考虑以下几个因素:工件材料、工件形状、加工要求、加工机床、系统刚性、表面质量技术要求等。

以涡轮机匣零件为例,从工件材料上分析,变形高温合金、铸造高温合金等难加工材料大量采用,这些难加工材料导热系数小,比强度大,切削温度高,易产生加工硬化,切削时刀具磨损快,刀具寿命短,刀具消耗量大,因此必须合理选择刀具几何角度。从工件结构上来看,壁薄、刚性差,难加工,加工零件凸起部分时,刀具系统容易与零件、夹具干涉,因此,必须对刀具路径进行优化,如插铣加工代替侧铣,空行程快速走刀,优化抬刀位置,采用螺旋插补等方式进行铣削。从加工工序上分析,机匣需要经过粗加工、半精加工、精加工,为了节省刀具费用,在制造这类零件时,粗加工时可采用高性能陶瓷铣刀,半精加工和精加工时采用标准硬质合金刀具和非标高性能专用刀具,这样可显着提高生产效率。从加工经济性方面上来说,刀具配置方案需要不断改进,尽量采用刀具商最新研发的产品。罗百辉建议,在加工钛合金、高温合金等工件时,可优先选用瓦尔特的WSM35、WSP45刀片,在切深较小时,使用这两种刀片铣削上述材料工件时的切速可达70~150m/min;在加工难切削材料工件时,会优先选用山高CVD涂层材质等级为CP200、未涂层材质等级为890的两种刀片,这两种刀片是针对高温合金精加工和钛合金加工而制作的两种高硬度超细颗粒材质等级刀具,同时对不锈钢精加工也有良好的效果。

此外,还应有针对性的使用肯纳山特维克可乐满、伊斯卡等进口品牌刀具加工高温合金、钛合金与玻璃钢复合材料等难加工材料。

现今,国内航空航天刀具的发展状况与别的行业类似,如果出现市场上现有刀具无法解决的加工难题,特别是目前航空航天领域高精尖产品加工中遇到的钛合金、铝镁合金等难加工材料及复合材料的加工难题,就需要刀具供应商和用户密切合作,通过共同研制、试切开发出专用刀具。同时,刀具厂商在产品面向市场之前,都是经过大量的实验、试切,确保满足用户加工过程中的各种需求。

中国航空航天工具协会常务副秘书长杨卫认为,国内刀具企业所能提供的多是根据用户实际需要推出的专用刀具,其技术含量和产品质量并不是很高,市场上的通用刀具产品不全且质量不高,因而用户在使用过程中仍以进口刀具为主。以山特维克可乐满、伊斯卡、肯纳、山高和欧士机等为主的国际知名品牌在国内大型城市都设有办事处,购买刀具比较方便,并且良好的售后服务及产品质量保障,也使其竞争优势更优于国内企业。在这样的竞争环境下,中国航空航天工具业更应该发挥自主创新的能力,以实现应用企业的刀具国产化之路。



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