航空零部件的增效降本可从刀具要成效

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航空零部件的增效降本可从刀具要成效

厦门太古飞机工程有限公司（以下简称“厦门太古”）是一家大型民用飞机维修企业，为世界各地飞机经营者或拥有者提供飞机维修服务，包括飞机改装、部件组装、零件制造等。目前，厦门太古拥有六座双宽体机位机库，可容纳17架飞机同时进行维修、大修及改装，业务领域涵盖波音737、747、757、767、777，空客320、330、340及麦道MD-11等主流民航机型，是中国第一家为A380飞机提供航线维修服务的维修机构。公司在厦门建立的亚洲首个获得波音和空客批准的公务机及私人飞机客舱整装中心填补了国内空白。

航空零部件的增效降本可从刀具要成效

为满足企业发展的需求，近年来厦门太古大力拓展零部件制造能力，以便更好地为飞机改装业务提供配套服务。如今，厦门太古已获得了波音等原厂商的生产许可，建立了整套完备的生产体系，具备机械加工、钣金加工、特种工艺制造、线束以及B747-400BCF客改货复式地板梁组装等能力。

航空零部件的增效降本可从刀具要成效

随着公司承接业务的增多以及服务功能的不断扩展，厦门太古在加工过程中也开始面临更多的挑战，比如加工成本的控制、整体加工效率的进一步提升等。就机加工方面来说，只有通过不断寻求新工艺、应用新技术，才能实现增效降本的目的。

刀具实现对成本的严格控制

从材料来看，厦门太古目前加工的飞机结构件多为不锈钢材质，如300系列奥氏体不锈钢、15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢。这种材料内部的碳化物硬质点在加工中会加剧刀具的磨损，而且容易在前刀面产生月牙洼磨损，粘刀现象严重，在刃口上还易引起微小的剥落和缺口。当切削温度高、切削抗力大时，还存在较严重的加工硬化现象，令切削过程中所产生的切屑不易折断。

从结构上看，飞机结构件通常都具有薄壁、尺寸大、加工余量大、相对刚度较低的加工特点。有时为减轻重量还要进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂槽腔、筋、凸台和减轻孔等要素。例如，不锈钢飞机结构件有深槽、窄槽、薄壁和细小孔等复杂结构，切削效率低和刀具的大量损耗是主要加工难点。刀具成本仅占整体制造成本的一部分，关键在于解决由刀具加工问题所连带产生的对整体制造成本的影响。因此，寻找高性价比的刀具成为厦门太古在实际生产过程中控制加工成本的关键。

通过对多家刀具品牌产品的综合评估，厦门太古最终选择了瓦尔特作为刀具的主要合作伙伴。瓦尔特刀具在航空制造加工领域有着深厚的技术沉淀，切削技术处于世界领先地位，同时其高效、及时的售后服务也令太古的技术人员受益良多。在瓦尔特的大力支持下，厦门太古对现场加工工艺进行优化，有效落实了刀具成本控制及加工效率提高等工作，取得了许多阶段性成果。

航空零部件的增效降本可从刀具要成效

大幅提升铣削效率

飞机结构件的复杂型腔是用数控铣削方法由整块毛坯件逐步挖制而成，其加工工艺过程为下料、铣平面、粗铣槽、精铣槽、加工孔、铣外轮廓、去毛刺。其中，切削加工时间占飞机结构件的总加工时间的比例最大。在厦门太古，瓦尔特刀具被用于不锈钢铣削的粗加工工艺过程中，分别针对直径＜0.75inch和直径＞0.75inch的粗加工应用。

（1）直径＜0.75inch的粗加工刀具

厦门太古原选用镶齿刀或整体硬质合金刀具。在选用镶齿刀时，因刀径小，只能安排单齿或少齿结构，加工振动大，金属去除率低，刀粒更换频繁；如果选用整体硬质合金刀具，在合理的长径比条件下，切削性能可以满足要求，但当切削有效刃口的涂层损耗、刃形损伤后，就需要整把更换，成本很高。

在采用瓦尔特最新CONEFIT专利模块式整硬铣刀系列产品后，很好地解决了小尺寸零件的粗加工问题。可换头系列刀具保留了整体硬质合金涂层刀具所有的加工性能，只有前端可拆卸部分是刀刃结构，而有近三分之二的刀体采用了实心刀杆，极大提高了刀具的刚性，即使在较大长径比（5-6倍）的装夹方式下，也能获得满意的金属去除率。而当刀具磨损后只需更换前端刀头，极大降低了刀具损耗成本。

（2）直径＞0.75inch的粗加工刀具

厦门太古采用瓦尔特F2330系列三角弧刃刀粒镶齿刀，其抗崩刃和耐磨的特点在不锈钢件的粗加工上得到了很好的体现。统计数据表明，其刀粒耐用度为一般直刃刀粒的3-4倍，在长时间、大金属去除量切削环境下优势明显，既保证了切削效率，又具有高耐用度和可靠性。该型刀具在加工时，切削抗力的主分力与轴向重合，次分力很小，相比其它类型的以径向切削抗力为主的刀具，其在实际加工过程中的振动要小很多。

小切深、大进给量的设计兼顾了抗振、抗崩及切削效率的应用需求。更实用的是，该类型刀具在大长径比装夹不利的情况下也能保持较小的径向弯曲变形扭矩，有效保证了刀具的刚性及切削性能。

攻克小直径深入孔钻难点

不锈钢件的小直径深孔钻削(＜3mm直径，＞8倍径的孔深)一度成为厦门太古技术攻关的难点，虽然技术人员不断调校钻削用量、切削参数选用、钻削方式选择等工艺因素，但仍然无法达到满意的加工效果。尤其是钻头的磨损和深孔断刀问题一直无法得到有效控制，频繁的断刀和零件报废一度导致厦门太古相关零件的交期压力以及加工成本居高不下。

经过试刀，厦门太古选用了瓦尔特微型深孔钻系列产品，其独特的钻尖设计能在钻孔时顺利排屑，保证了加工的平稳，防止挤压刀具而导致断刀。另外，中心内冷设计解决了恶劣环境下深孔钻削冷却问题，可不退刀完成连续的钻削加工，显著提高了刀具寿命以及切削稳定性。

尤为重要的技术革新是使用瓦尔特A6488TML-1.2MM 8倍径深度的1.2mm钻头加工零件材料15-5PH沉淀硬化不锈钢，每个零件圆周均布8个小孔。该钻头是中心出水设计，采用不抬刀连续钻削加工方式，主轴转速5000r/min，进给速度3in/min。据现场加工实际数据统计，平均每把钻头的钻孔数量可达3200个孔，不仅提高了加工效率，还极大降低了刀具使用成本。

航空类零件经常需要加工公差带宽度在0.0005inch的精密孔，采用BORE GAGE测量圆度，柱面任意两点直径位置只要有一处超差，零件即报废，内孔光洁度一般要求在英制Ra32（公制Ra0.8或以下）。若采用内孔磨削可保证该类加工要求，但需要增加机床设备及加工工序，会提高加工成本。瓦尔特技术人员根据厦门太古的加工要求和设备现状，推荐了瓦尔特模块化镗刀系统配备Xtra-tec涂层刀片解决方案，通过镗刀座、镗刀杆、缩颈套的灵活组合，可以满足其不同直径范围的孔加工需求。粗镗刀和精镗刀共用相同的模块系统,大大减少了刀具库存，非常适合多品种小批量的航空类零件制造。精镗刀的调整精度最高达0.002mm，可以满足高精度孔的加工需求。精镗刀配有平衡系统，可以实现高转速精镗，满足了圆度及表面光洁度要求。

目前，厦门太古已经与世界各大著名飞机设备原厂商展开了合作，发展飞机零部件大修能力，建立了一系列飞机零部件维修企业，公司还将建立并发展一个具备一定规模和能力的独立的部件制造中心，而强有力的工艺装备和先进的加工工艺是其实现长远发展的原动力。