一、航空整体结构件高效高精密切削加工刀具
航空整体结构件加工普遍采用数控加工技术,数控加工所依赖的关键技术之一就是数控刀具技术。数控刀具的性能和质量直接影响到数控机床生产效率的高低和加工质量的好坏。目前,我国航空制造业中的高档数控刀具几乎全部依赖进口。国外用于铝合金加工的30 000r/min以上设备开始应用于实际生产;随着新战机的开发,对不断涌现的难加工材料(钛合金、镍基合金、新型高强度钢、复合材料等)提出了越来越高的要求。开发我国航空整体结构件高效、高精密切削刀具不仅可以大大降低我国航空制造业的制造成本,提高加工质量,而且可以从根本上提升我国航空航天工业的数控加工水平。
加工效率的提高主要来源于新型刀具材料的开发与应用。到目前为止,已经开发了许多新型高效刀具材料,主要包括:粉末冶金高速钢(PM HSS)、硬质合金(特别是超细颗粒硬质合金)、金属陶瓷、立方氮化硼(CBN)和聚晶立方氮化硼(PCBN)、聚晶金刚石(PCD)和单晶金刚石。再加上复合涂层技术(物理涂层PVD和化学涂层CVD),使现代刀具材料的综合性能得到了提高,促进了航空整体结构件加工效率和加工质量的提高。下面介绍几种材料的刀具。
1. 高速钢刀具
粉末冶金高速钢是高速钢制造技术的突破,拓展了普通高速钢的应用范围,其最大优点是解决了碳化物偏析问题,大大提高了钢材的强度与韧性,无需再进行锻造加工来改善组织;另外,合金元素含量可以提高,使材料具有良好的耐磨性。尽管目前硬质合金取代高速钢成为刀具材料的主流,但高速钢的高强度和刃口的锋利性是硬质合金无法比拟的,再加上涂层技术使高速钢在复杂形状的精密刀具中仍占据这不可替代的地位,即使在一些航空难加工材料如钛合金,AF1410新型超强度钢的加工中高速钢刀具也发挥着独特作用。
2. 硬质合金刀具
20世纪40年代,以碳化钨为主要材料的用粉末冶金工艺制成的硬质合金出现后,刀具材料出现了一次大的飞跃,切削速度提高了至少三倍以上,耐热性(以前称为红硬性)从
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