航空难加工材料切削的新蓝图

有赖于全新材料的发展，现在的飞机能飞得更远、更快，载重量更大， 与此同时，飞机使用更少的燃料，污 染物排放量更少、成本更低。 有3 种难加工材料可用于制造 机身、机翼以及起落架和飞机发动 机等硬件，分别为高温合金、钛合金 和复合材料。复合材料包括全新的 碳纤维增强塑料 (CFRP) 和较新的 玻璃纤维增强塑料 (GRP)，一般情况 下，CFRP 和 GRP 已被层压，或其表 面已金属化（比如铝合金），所有这些 整体式材料和层压材料都很难对其 进行加工。
      高温合金约占新型发动机总重 量的 50% ；钛合金可提供极高的强 度重量比和优异的抗蚀性能；其强 度与钢件相当，是铝合金的2 倍，但 重量仅有钢的 40%，仅比铝高60%。 从 20 世纪 50 年代开始，市场上可 供应的轻合金明显无法满足机身和 发动机零件的要求，这使得钛合金 的重要性日益显著。据预测，钛合金 将越来越广泛地应用于结构零件、 起落架和其他硬件设备；复合材料 （主要是 CFRP）在飞机中的应用也 越来越普遍了，它们具备高的强度 重量比、良好的抗蚀性能和低的热 膨胀，CFRP 广泛应用于机翼主梁、 机翼和机身蒙皮，波音 787 梦幻客 机50% 的主要结构（包括机身和机 翼）由复合材料制成。 为何这些材料加工都这么难呢？ 高温合金和钛合金的高温强度意味 着在切削温度下具有高的硬度和刚 度，会对刀具的切削刃产生更大的切 削力，从而导致切削刃的微崩和变形； 在弯曲（在形成切屑期间）时由于热 导性不佳，这些金属会产生更多的热 量，从而使切削温度达到更高的水平； 随着材料的高温强度、韧性和延展性 的增加，切屑的折断变得更容易；加 工热处理合金经常会产生磨损切削刃 的磨粒，还会引起工件表面硬化，以致 难以维持精密公差；加工过程中会损 坏零件表面的金相完整性，降低疲劳 强度；复合材料中的碳纤维有很好的 韧性，导致切削刃迅速变钝；切削速 度使用不当，会引起工件剥落和微崩， 并形成毛刺；孔加工会引起高树脂含 量的普通复合材料脱层以及高纤维含 量的复合材料开裂；对于叠层（层压） 的复合材料，在钻削过程飞溅出去的 金属切屑可能会损坏此类复合材料的 表面。
       未来将会如何呢？激烈的市场 竞争迫使设计师们迫不及待地寻求更 轻、更坚固且耐热与抗蚀性更佳的材 料，以满足飞机日益苛刻的要求。从不利的方面说，已改善其物理和化学 特性的材料肯定更加难以加工，这正是山高要应对的挑战。 山高提供一系列关于高效、高精 密铣削、车削、切削和钻削航空材料 的先进刀具解决方案。 带有CVD 金刚石镀层的JabroTM 系列铣刀可降低磨损，专用于多层碳 纤维和玻璃纤维等复合材料以及高 性能工业塑料（比如聚醚醚酮 PEEK） 以及蜂窝材料的无毛刺（顶部和底部） 加工、侧铣、3D 仿形铣削、铣轮廓和铣 槽操作。 对于加工 Inconel 和其他高温合 金，SecomaxTM PCBN 刀具拥有和碳化 钨材料一样的使用寿命，但其切削速 度快 10 倍，从而促使切削长度的增 加；Secomax CBN170 是全新材质等 级，其中的晶须陶瓷粘结剂具有该应 用领域无与伦比的切削刃强度；为了 扩展用于钛合金和高温合金（分别是 T 和 M 槽型）的 Seco FeedmaxTM 钻头 系列，山高已经推出一系列带 CVD 金 刚石镀层的全新整体硬质合金钻头， 包括常规（单一直径）钻头和带倒角 的钻头（一体化钻头），适用于对 CFRP 材料进行孔加工，凭借其特别研发的 钻尖几何角度，能钻出高质量、不脱 层的孔，同时金刚石镀层还延长了刀 具寿命并提高了生产率。