【編者按】金剛石涂層肆洽、PCD 涂層技術(shù)和其他創(chuàng)新方法都可以改進(jìn)航空鉆銑加工葵斗，但是讓這些技術(shù)釋放出威力的關(guān)鍵還是知識(shí)诞书。

不斷攀升的燃油成本锤知、嚴(yán)苛的法規(guī)要求，使得減輕重量成為航空工業(yè)的日常課題范蛉。該行業(yè)通過(guò)采用諸如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）羊湃、利用金屬部件和層疊復(fù)合材料制成的夾芯部件等新的、輕量化復(fù)合結(jié)構(gòu)材料對(duì)此作出了回應(yīng)份噪。而這些又對(duì)機(jī)加工專業(yè)人員在耐磨損然走、工具幾何參數(shù)等方面提出了新的挑戰(zhàn)，尤其是象CFRP 這樣特別耐磨的材料戏挡，更具有挑戰(zhàn)芍瑞。

目前，航空工業(yè)越來(lái)越多地采用CFRP 來(lái)制造結(jié)構(gòu)部件褐墅， 如空客A350 和波音787拆檬，整個(gè)飛機(jī)的外殼幾乎都采用了這類材料。在使用的過(guò)程中妥凳，一般而言竟贯，幾層碳纖維會(huì)植入塑料基體， 以提供更高的強(qiáng)度逝钥。盡管強(qiáng)度在很大程度上取決于作用力的方向屑那，但這樣做還是賦予了CFRP 在纖維長(zhǎng)度方向以特別的拉伸強(qiáng)度。如果拉伸載荷不是作用于纖維方向艘款，材料不耐拉伸持际，在發(fā)生事故時(shí)，更容易斷裂哗咆。因此搂物，會(huì)在飛機(jī)底部使用金屬型材。和鋁這種輕量化結(jié)構(gòu)材料一樣读铁，鈦也適合加工成這種金屬型材囱蕴。鈦的剛度很高，而且由于拉伸強(qiáng)度不依賴于纖維砂两，不會(huì)產(chǎn)生力的方向問(wèn)題朋堪。這樣禀坝，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件如門(mén)框、肋拱和增強(qiáng)型材都可以采用鈦鋼倾秤，因?yàn)樗呐蛎浵禂?shù)接近于CFRP。尤其是構(gòu)建棧板時(shí)篓疚，往往和CFRP 一起使用衬朗。

要求嚴(yán)格的鉆孔

棧板一般用鉚釘接頭鏈接。在制造棧板時(shí)掂演，會(huì)先將兩層或三層重疊的材料鉆穿捧贺，然后用鉚釘連接。由于這些材料的性能不完全一致栓拜，這種連接操作存在很大挑戰(zhàn)座泳，尤其是在鉆銑相對(duì)小、公差緊的孔時(shí)幕与。

象鈦鋼這樣的材料可以用裸露的硬質(zhì)合金銑刀加工挑势，CFRP 則需要更硬的切削刃。因?yàn)?0% 的CFRP 含有數(shù)百萬(wàn)根極其細(xì)微的纖維啦鸣，每根只有8μm 粗潮饱。而人的頭發(fā)約為70μm，由此可見(jiàn)一斑诫给。在切削時(shí)香拉，這些細(xì)微的纖維就像是打磨工具一樣，磨掉合金刀具的切削刃中狂，直至它變圓凫碌。這會(huì)造成層的分離（纖維被扯開(kāi)）和纖維毛刺，尤其是在孔的出口處胃榕。

割穿CFRP 的PCD

這就是金剛石發(fā)揮作用的場(chǎng)合盛险。這種切削材料的硬度居世界之首。聚晶金剛石（PCD）是一種通過(guò)合成手段制造的極其堅(jiān)硬的刀具材料勤晚，由金剛石顆粒附著在金屬基體上四酱。維氏硬度（HV） 為6000 的PCD 硬度遠(yuǎn)超過(guò)硬度介于1600HV ～ 2200HV 的硬質(zhì)合金。PCD 適用于諸如CFRP 這樣的耐磨性很強(qiáng)的材料的高速切削和鉆孔倘粮。

多種配置

有各種不同規(guī)格的硬質(zhì)合金刀具可供扑详，如階梯鉆和兩齒或四齒階梯式鉸刀。

切削點(diǎn)的角度

◆手動(dòng)反鏜鈦- 鋁- 碳纖維材料：20°乱一；

◆ CFRP 材料一般為85°涕留；

◆鋁-CFRP 棧板：155°；

◆ E 形點(diǎn)磨：特殊的凸形部件之搅、薄型棧板和CFRP唁返。

注：金剛石涂層合金刀具使用壽命長(zhǎng)娇仙，但不能對(duì)其再進(jìn)行打磨。

一段時(shí)期以來(lái)辨迷，PCD 在飛機(jī)加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用尾贮，但由于采用了PCD 礦脈技術(shù)這樣的新型加工工藝，PCD 刀具的可靠性和精密性得到了進(jìn)一步的改善袁暗。采用PCD 礦脈技術(shù)的硬質(zhì)合金刀具頂端槽中充滿了PCD 粉末怔巷。施加高溫高壓后，在刀具頂端形成多晶金剛石讯屈。最后還要對(duì)刀槽和刀刃進(jìn)行腐蝕和打磨蛋哭。

這種加工工藝，可以采用角磨和點(diǎn)磨的方式涮母，以滿足加工纖維復(fù)合材料的要求谆趾。在加工CFRP 時(shí)，還需要區(qū)分單向和多向纖維取向叛本。盡管單向CFRP 在纖維方向上的拉伸強(qiáng)度極高沪蓬，但加工時(shí)，硬度遠(yuǎn)比多向材料高炮赦。多向材料的特點(diǎn)是加工性能更好怜跑， 層之間不會(huì)脫開(kāi)，機(jī)械加工時(shí)纖維毛刺少吠勘。兩種類型的材料以及鈦性芬、鋁-CFRP 棧板以及凸形部件，均可以用最新的PCD 礦脈型鉆銑刀具進(jìn)行加工剧防。

另外植锉，傳統(tǒng)的焊料失效問(wèn)題，也會(huì)發(fā)生在PCD 鉆孔點(diǎn)的直接釬焊爹舱，但不會(huì)發(fā)生在PCD 礦脈結(jié)構(gòu)工藝中奕截。與未涂層的硬質(zhì)合金鋼刀具相比，PCD 礦脈結(jié)構(gòu)刀具的切削速度非趁蠖簦快噪境，刀刃穩(wěn)定，可以經(jīng)常重新打磨丧忍，而不會(huì)影響質(zhì)量半泪。目前，業(yè)內(nèi)越來(lái)越多地傾向于選擇PCD 礦脈結(jié)構(gòu)刀具参挨，尤其是因?yàn)镻CD 礦脈結(jié)構(gòu)鉆銑刀具有各種幾何尺寸可供效勺。有的配備了冷卻液通道，最大程度地減少了潤(rùn)滑油用量亮蜓；有的帶有下沉角和刀柄設(shè)計(jì)嘉容。

硬度最高

與PCD 刀具一樣架独，硬質(zhì)合金刀具廣泛用于航空結(jié)構(gòu)件的加工中。硬質(zhì)合金鉆頭極其適合高韌高強(qiáng)的材料饿呢，如鈦脖旱、高合金鋼或者Inconel 718。但是介蛉，如前所述夯缺，未涂層的硬質(zhì)合金刀具在CFRP 材料加工過(guò)程中磨損很快。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)新一代涂有8μm ～ 20μm 厚甘耿、硬度為10000HV 的PCD 涂層合金鉆刀得到了解決。

這種新型涂層鉆頭在加工飛機(jī)外殼部件時(shí)非常有效竿滨。為了確保飛機(jī)外殼表面的加工盡可能光滑佳恬，會(huì)采用埋頭鉚釘。需要確保埋頭部分和孔之間的過(guò)渡半徑非常精確于游。未涂層硬質(zhì)合金刀具在使用了很短的時(shí)間后毁葱，就不能保持過(guò)渡半徑的加工公差。新一代金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具可以更長(zhǎng)時(shí)間地保持所需加工公差贰剥，對(duì)于這種外飾件加工特別有利倾剿。通過(guò)采用合適的形狀和涂層，金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具幾乎可以用于任何應(yīng)用蚌成。

另一個(gè)特點(diǎn)是前痘，PCD 礦脈結(jié)構(gòu)刀具只能用于CNC 機(jī)床，硬質(zhì)合金刀具可以用于CNC秕刊、半自動(dòng)甚至是手動(dòng)鉆銑刀具崎爽。看上去腮德， 用手工方法加工高科技產(chǎn)品摹撰，如今天的先進(jìn)飛機(jī)這種想法很奇怪，但是在組裝過(guò)程中枫技，飛機(jī)零部件所在的位置可能很難觸及行翘。在這些場(chǎng)合，零部件會(huì)用壓縮空氣鉆銑刀具進(jìn)行加工秧朝，并且必須使用硬質(zhì)合金刀具领末。

使用鉆頭進(jìn)給單元時(shí)，需要裝配的時(shí)間長(zhǎng)芋妻，對(duì)員工的體力強(qiáng)度要求高孵熏、切屑容易堆積、刀具磨損厲害昭礁，因此各個(gè)企業(yè)都努力使用一次性鉆銑捺氢，也即藻丢， 鉆孔和打埋頭孔一次性完成。鉆頭進(jìn)給單元適用于在組裝車間組裝加工相對(duì)容易觸及的零部件摄乒。

外殼鉆銑不只是限于鉆頭進(jìn)給單元悠反。一種采用稱作一次性組裝的技術(shù)，它結(jié)合了CNC 鉚接系統(tǒng)以及帶末端執(zhí)行器的機(jī)器人馍佑，將鉆孔斋否、打埋頭孔和鉚接工序一次性完成。PCD 礦脈刀具可以用于這些加工拭荤。這些全自動(dòng)的系統(tǒng)具有最大的加工精度和可重現(xiàn)性茵臭，但只有在需要多孔加工時(shí)才具有成本優(yōu)勢(shì)。目前為止舅世，僅用于大批量易于觸及的零部件的加工旦委。

這些代表了當(dāng)今航空零部件最復(fù)雜的解決方案，但是雏亚，還有一個(gè)潛在的問(wèn)題缨硝，即刀具供應(yīng)商的能力。刀具供應(yīng)商是否具有經(jīng)驗(yàn)罢低，可以提供滿足這些應(yīng)用的產(chǎn)品谎拴？另外， 刀具供應(yīng)商還需要能夠按照不同機(jī)加工要求和月，提供具有理想切削數(shù)據(jù)呐品、售后服務(wù)、重新打磨服務(wù)的定制刀具逸铆，以及完整的及加工解決方案前肥。在現(xiàn)今的航空加工背景下，缺乏這點(diǎn)是不行的庐钱。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)淀肿，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)滴图，也不構(gòu)成任何其他建議讯谎。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳灸室，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)乘硬，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻鹿鳖、圖片扁眯、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知翅帜，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容姻檀，以保證您的權(quán)益命满！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。