从航空工业需求看未来刀具的发展.doc

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1、从航空工业需求看未来刀具的发展进入21世纪，激烈的市场竞争推动若以机器制造技术为先导的先进制造技术以前所木有的速度向前发展,航空冬部件的制造也已进入以数字化制造技术为特点的发展时期。先进的航空产品要求航空冬件具有更优异的性能、更低的成本和更高的环保性，而加工T艺要求具有更快的加T速度、更高的可靠性、高重复桥度和可再现性。传统的刀具匚不能满足以上要求，刀具行业因此而进入了“高粘:度、高效率、高可靠性和专用化"的现代刀具生产新格局。高速、高效切削随看科学技术的进步，我们正处于先进制造技术快速发展时期，数控机床的推广应用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大

2、地捉高了生产率。航空零件加工的总工时中，辅助时间缩短，切削所占的时间比例就相应増大，要想进一步提禺机床的生产率，必须大幅度提高切削速度，这也是近几十年來高速切削技术迅速发展的主要原因。高速加工故早主要用于航空工业轻合金的加工，现C成为航空制造业提高加工效率和质杲、降低加工成本的主要途径。在航空零部件加工屮，高速切削正在被大最应用，主要有以下儿个原因：（1）为了故大限度地减匝和满足其他一些要求，许多构件、壁板等采用"整体制造法"，即在犬块毛坯上去除余最，形成薄堆，细筋结构的零件，需要去除大最金属材料，导致切削时间占用零件总生产时间比例很大，因此提高生产

3、率的途径之一就是采用高速切削加工。（2）飞机零件的结构复杂、精度高，零件的薄瞬、细筋结构刚度差，要尽最减少加工中的径向切削力和热变形，只有采用高速切削加工才能满足这些要求。（3）难加工材料,如探基高温合金、钛合金、窩强度结构钢被现代航空产品大量采用,这些材料强度大、硬度髙，耐冲击、加丁中容易硬化，切削温度髙、刀具磨损严重，属于难加工材料。一般采用很低的切削速度进行加工，如果采用高速切削，不但可以大幅度提高生产率而且可以有效地减少刀具儒损,提高零件的表面质最。高速切削加丁具有不同于传统切削加工技术的加工机理和应用优势，它是数控加工工艺观念的转变。根据航

4、空产品的材料和结构特点，要实现高速加工必须以先进高速切削刀具为保证。高速切削刀具必须具有良好的耐解性和高强度韧性，先进的刀具材料、优良的刀具涂层技术、合理的几何结构参数，高度动平衡刀具系统，安全可靠的夹紧方式，以及高同心度的刀刃将度等等。刀具切削材料的发展方向及应用冃前，在飞机制造领域中，高速钢刀具约占总各类切削加工总刀具最的60%,破质合金刀具约占总刀具最的35%,超硬刀具（立方氮化硼、金刚右）占全部刀具总最不超过5%,今后随着航空新材料不断涌现，破切削、干切削应用的增加，駛质合金刀具、涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具的比例将大幅

5、提高。1破质合金材料的发展为了满足高速切削技术的迅猛发展,以硬质合金为主的各种刀具材料性能己经全面提高,细颗粒、超细颗粒皱质合金的开发及涂层技术在硬质合金刀具上的应用显着地提高了硬质合金材料的强度和韧性，用它制造的整体合金刀具正逐步代替传统的高速钢刀具，使切削速度和加丁•效率提高了数倍，为高速切削的推广应用打下了重要基础。整体硬质合金还在一些复杂成形刀具中得到了应用,满足了产品加工多样性的需求。H前国内厦门金螢特种合金有限公司、株洲钻石破质切削刀具股份有限公司、四平博尔特工艺装备有限公司及陕西航空破质合金工具公司都能为航空工业提供破质合金刀具，其产品

6、性能接近世界先进水平。21世纪駛质合金刀具材料应重点在2方血发展：一是细化晶粒使之达到纳米级微晶等级。硬质合金晶粒尺寸越小，破质合金的硬度就越高其耐擁性就越好，韧性和刚度也就越高，从而扩大其应用范用：:••是应用新技术新工艺开发新型换质合金提高锁质合金内在性能和质量。2涂层技术的发展刀具涂层技术在现代切削加工和刀具发展屮起着十分求要作用，自问世以來发展非常迅速，尤其是近几年取得了重大进展，化学涂层（CVD）仍然是可转位刀片的主要涂层丁•艺，相继开发了屮温CVD、厚膜三氧化二铝、过渡层等新丁•艺，在基体材料改善的基础上，使CVD涂层的耐擀性和韧性都得到

7、了提高:而物理涂层（PVD）技术也取得了重大突破，在涂层设备的结构、工艺过程、口动控制等方面都取得了重大进展,开发了适应高速切削、干切削、硬切削的耐热性更好的涂层,通过对涂层结构的创新,开发了纳米、多层结构等大帰新型涂层，大幅度提高了涂层硕度和韧性。3超硬刀具材料的发展超硬材料是指金刚石和立方氮化硼（CBN）,其硬度比其他刀具材料高出几倍，金刚右是自然界中最硬的物质，CBN的硬度仅次于金刚石。近年來，超硬刀具材料发展迅速。金刚石刀具材料分为5类：天然金刚石（ND）、人造聚晶金刚石复合片（PCD/CC）、金刚石薄膜涂层刀具（CD）、金刚石厚膜刀具（FC

8、D）和人造聚晶金刚石（PCD）。ND的结晶各向异性，在进行刀磨的使用时必须选择适宜的方向：人造金刚石各向同性