不斷攀升的燃油成本、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。該行業(yè)通過(guò)采用諸如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、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)。而這些又對(duì)機(jī)加工專業(yè)人員在耐磨損、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，更具有挑戰(zhàn)。
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， 如空客A350 和波音787，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，一般而言，幾層碳纖維會(huì)植入塑料基體， 以提供更高的強(qiáng)度。盡管強(qiáng)度在很大程度上取決于作用力的方向，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，材料不耐拉伸，在發(fā)生事故時(shí)，更容易斷裂。因此，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，鈦也適合加工成這種金屬型材。鈦的剛度很高，而且由于拉伸強(qiáng)度不依賴于纖維，不會(huì)產(chǎn)生力的方向問(wèn)題。這樣，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，因?yàn)樗呐蛎浵禂?shù)接近于CFRP。尤其是構(gòu)建棧板時(shí)，往往和CFRP 一起使用。
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)，會(huì)先將兩層或三層重疊的材料鉆穿，然后用鉚釘連接。由于這些材料的性能不完全一致，這種連接操作存在很大挑戰(zhàn)，尤其是在鉆銑相對(duì)小、公差緊的孔時(shí)。
象鈦鋼這樣的材料可以用裸露的硬質(zhì)合金銑刀加工，CFRP 則需要更硬的切削刃。因?yàn)?/span>60% 的CFRP 含有數(shù)百萬(wàn)根極其細(xì)微的纖維，每根只有8μm 粗。而人的頭發(fā)約為70μm，由此可見(jiàn)一斑。在切削時(shí)，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，直至它變圓。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。
割穿CFRP 的PCD
這就是金剛石發(fā)揮作用的場(chǎng)合。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，由金剛石顆粒附著在金屬基體上。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。
不斷攀升的燃油成本、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。該行業(yè)通過(guò)采用諸如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、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)。而這些又對(duì)機(jī)加工專業(yè)人員在耐磨損、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，更具有挑戰(zhàn)。
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， 如空客A350 和波音787，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，一般而言，幾層碳纖維會(huì)植入塑料基體， 以提供更高的強(qiáng)度。盡管強(qiáng)度在很大程度上取決于作用力的方向，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，材料不耐拉伸，在發(fā)生事故時(shí)，更容易斷裂。因此，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，鈦也適合加工成這種金屬型材。鈦的剛度很高，而且由于拉伸強(qiáng)度不依賴于纖維，不會(huì)產(chǎn)生力的方向問(wèn)題。這樣，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，因?yàn)樗呐蛎浵禂?shù)接近于CFRP。尤其是構(gòu)建棧板時(shí)，往往和CFRP 一起使用。
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)，會(huì)先將兩層或三層重疊的材料鉆穿，然后用鉚釘連接。由于這些材料的性能不完全一致，這種連接操作存在很大挑戰(zhàn)，尤其是在鉆銑相對(duì)小、公差緊的孔時(shí)。
象鈦鋼這樣的材料可以用裸露的硬質(zhì)合金銑刀加工，CFRP 則需要更硬的切削刃。因?yàn)?/span>60% 的CFRP 含有數(shù)百萬(wàn)根極其細(xì)微的纖維，每根只有8μm 粗。而人的頭發(fā)約為70μm，由此可見(jiàn)一斑。在切削時(shí)，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，直至它變圓。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。
割穿CFRP 的PCD
這就是金剛石發(fā)揮作用的場(chǎng)合。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，由金剛石顆粒附著在金屬基體上。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。
多種配置
有各種不同規(guī)格的硬質(zhì)合金刀具可供，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°；
◆ CFRP 材料一般為85°；
◆鋁-CFRP 棧板：155°；
◆ E 形點(diǎn)磨：特殊的凸形部件、薄型棧板和CFRP。
注：金剛石涂層合金刀具使用壽命長(zhǎng)，但不能對(duì)其再進(jìn)行打磨。
一段時(shí)期以來(lái)，PCD 在飛機(jī)加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，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。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。施加高溫高壓后，在刀具頂端形成多晶金剛石。最后還要對(duì)刀槽和刀刃進(jìn)行腐蝕和打磨。
這種加工工藝，可以采用角磨和點(diǎn)磨的方式，以滿足加工纖維復(fù)合材料的要求。在加工CFRP 時(shí)，還需要區(qū)分單向和多向纖維取向。盡管單向CFRP 在纖維方向上的拉伸強(qiáng)度極高，但加工時(shí)，硬度遠(yuǎn)比多向材料高。多向材料的特點(diǎn)是加工性能更好， 層之間不會(huì)脫開(kāi)，機(jī)械加工時(shí)纖維毛刺少。兩種類型的材料以及鈦、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。
另外，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，但不會(huì)發(fā)生在PCD 礦脈結(jié)構(gòu)工藝中。與未涂層的硬質(zhì)合金鋼刀具相比，PCD 礦脈結(jié)構(gòu)刀具的切削速度非常快，刀刃穩(wěn)定，可以經(jīng)常重新打磨，而不會(huì)影響質(zhì)量。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，尤其是因?yàn)?/span>PCD 礦脈結(jié)構(gòu)鉆銑刀具有各種幾何尺寸可供。有的配備了冷卻液通道，最大程度地減少了潤(rùn)滑油用量；有的帶有下沉角和刀柄設(shè)計(jì)。
硬度最高
與PCD 刀具一樣，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，如鈦、高合金鋼或者Inconel 718。但是，如前所述，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、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。為了確保飛機(jī)外殼表面的加工盡可能光滑，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。未涂層硬質(zhì)合金刀具在使用了很短的時(shí)間后，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，對(duì)于這種外飾件加工特別有利。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。
另一個(gè)特點(diǎn)是，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、半自動(dòng)甚至是手動(dòng)鉆銑刀具。看上去， 用手工方法加工高科技產(chǎn)品，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，飛機(jī)零部件所在的位置可能很難觸及。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，并且必須使用硬質(zhì)合金刀具。
使用鉆頭進(jìn)給單元時(shí)，需要裝配的時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)員工的體力強(qiáng)度要求高、切屑容易堆積、刀具磨損厲害，因此各個(gè)企業(yè)都努力使用一次性鉆銑，也即， 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(chē)間組裝加工相對(duì)容易觸及的零部件。
外殼鉆銑不只是限于鉆頭進(jìn)給單元。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，將鉆孔、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。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，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，僅用于大批量易于觸及的零部件的加工。鉆銑在哪里買(mǎi)？哪家治療比較好？?jī)r(jià)格貴不貴？如果對(duì)鉆銑有疑問(wèn)的，歡迎咨詢臺(tái)鼎機(jī)械，我們將全力解決您的需求！
這些代表了當(dāng)今航空零部件最復(fù)雜的解決方案，但是，還有一個(gè)潛在的問(wèn)題，即刀具供應(yīng)商的能力。刀具供應(yīng)商是否具有經(jīng)驗(yàn)，可以提供滿足這些應(yīng)用的產(chǎn)品？另外， 刀具供應(yīng)商還需要能夠按照不同機(jī)加工要求，提供具有理想切削數(shù)據(jù)、售后服務(wù)、重新打磨服務(wù)的定制刀具，以及完整的及加工解決方案。在現(xiàn)今的航空加工背景下，缺乏這點(diǎn)是不行的。
