不斷攀升的燃油成本、嚴苛的法規(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)通過采用諸如碳纖維增強塑料（CFRP）、利用金屬部件和層疊復合材料制成的夾芯部件等新的、輕量化復合結構材料對此作出了回應。而這些又對機加工專業(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)越來越多地采用CFRP 來制造結構部件， 如空客A350 和波音787，整個飛機的外殼幾乎都采用了這類材料。在使用的過程中，一般而言，幾層碳纖維會植入塑料基體， 以提供更高的強度。盡管強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 在纖維長度方向以特別的拉伸強度。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，更容易斷裂。因此，會在飛機底部使用金屬型材。和鋁這種輕量化結構材料一樣，鈦也適合加工成這種金屬型材。鈦的剛度很高，而且由于拉伸強度不依賴于纖維，不會產(chǎn)生力的方向問題。這樣，飛機結構件如門框、肋拱和增強型材都可以采用鈦鋼，因為它的膨脹系數(shù)接近于CFRP。尤其是構建棧板時，往往和CFRP 一起使用。
要求嚴格的鉆孔
棧板一般用鉚釘接頭鏈接。在制造棧板時，會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)，尤其是在鉆銑相對小、公差緊的孔時。
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。因為60% 的CFRP 含有數(shù)百萬根極其細微的纖維，每根只有8μm 粗。而人的頭發(fā)約為70μm，由此可見一斑。在切削時，這些細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。這會造成層的分離（纖維被扯開）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）是一種通過合成手段制造的極其堅硬的刀具材料，由金剛石顆粒附著在金屬基體上。維氏硬度（HV） 為6000 的PCD 硬度遠超過硬度介于1600HV ～ 2200HV 的硬質(zhì)合金。PCD 適用于諸如CFRP 這樣的耐磨性很強的材料的高速切削和鉆孔。
不斷攀升的燃油成本、嚴苛的法規(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)通過采用諸如碳纖維增強塑料（CFRP）、利用金屬部件和層疊復合材料制成的夾芯部件等新的、輕量化復合結構材料對此作出了回應。而這些又對機加工專業(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)越來越多地采用CFRP 來制造結構部件， 如空客A350 和波音787，整個飛機的外殼幾乎都采用了這類材料。在使用的過程中，一般而言，幾層碳纖維會植入塑料基體， 以提供更高的強度。盡管強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 在纖維長度方向以特別的拉伸強度。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，更容易斷裂。因此，會在飛機底部使用金屬型材。和鋁這種輕量化結構材料一樣，鈦也適合加工成這種金屬型材。鈦的剛度很高，而且由于拉伸強度不依賴于纖維，不會產(chǎn)生力的方向問題。這樣，飛機結構件如門框、肋拱和增強型材都可以采用鈦鋼，因為它的膨脹系數(shù)接近于CFRP。尤其是構建棧板時，往往和CFRP 一起使用。
要求嚴格的鉆孔
棧板一般用鉚釘接頭鏈接。在制造棧板時，會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)，尤其是在鉆銑相對小、公差緊的孔時。
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。因為60% 的CFRP 含有數(shù)百萬根極其細微的纖維，每根只有8μm 粗。而人的頭發(fā)約為70μm，由此可見一斑。在切削時，這些細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。這會造成層的分離（纖維被扯開）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）是一種通過合成手段制造的極其堅硬的刀具材料，由金剛石顆粒附著在金屬基體上。維氏硬度（HV） 為6000 的PCD 硬度遠超過硬度介于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。
切削點的角度
◆手動反鏜鈦- 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，但不能對其再進行打磨。
一段時期以來，PCD 在飛機加工領域發(fā)揮著重要作用，但由于采用了PCD 礦脈技術這樣的新型加工工藝，PCD 刀具的可靠性和精密性得到了進一步的改善。采用PCD 礦脈技術的硬質(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。最后還要對刀槽和刀刃進行腐蝕和打磨。
這種加工工藝，可以采用角磨和點磨的方式，以滿足加工纖維復合材料的要求。在加工CFRP 時，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度極高，但加工時，硬度遠比多向材料高。多向材料的特點是加工性能更好， 層之間不會脫開，機械加工時纖維毛刺少。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 礦脈型鉆銑刀具進行加工。
另外，傳統(tǒng)的焊料失效問題，也會發(fā)生在PCD 鉆孔點的直接釬焊，但不會發(fā)生在PCD 礦脈結構工藝中。與未涂層的硬質(zhì)合金鋼刀具相比，PCD 礦脈結構刀具的切削速度非常快，刀刃穩(wěn)定，可以經(jīng)常重新打磨，而不會影響質(zhì)量。目前，業(yè)內(nèi)越來越多地傾向于選擇PCD 礦脈結構刀具，尤其是因為PCD 礦脈結構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滑油用量；有的帶有下沉角和刀柄設計。
硬度最高
與PCD 刀具一樣，硬質(zhì)合金刀具廣泛用于航空結構件的加工中。硬質(zhì)合金鉆頭極其適合高韌高強的材料，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 材料加工過程中磨損很快。這個問題已經(jīng)通過新一代涂有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外殼部件時非常有效。為了確保飛機外殼表面的加工盡可能光滑，會采用埋頭鉚釘。需要確保埋頭部分和孔之間的過渡半徑非常精確。未涂層硬質(zhì)合金刀具在使用了很短的時間后，就不能保持過渡半徑的加工公差。新一代金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具可以更長時間地保持所需加工公差，對于這種外飾件加工特別有利。通過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用。
另一個特點是，PCD 礦脈結構刀具只能用于CNC 機床，硬質(zhì)合金刀具可以用于CNC、半自動甚至是手動鉆銑刀具。看上去， 用手工方法加工高科技產(chǎn)品，如今天的先進飛機這種想法很奇怪，但是在組裝過程中，飛機零部件所在的位置可能很難觸及。在這些場合，零部件會用壓縮空氣鉆銑刀具進行加工，并且必須使用硬質(zhì)合金刀具。
使用鉆頭進給單元時，需要裝配的時間長，對員工的體力強度要求高、切屑容易堆積、刀具磨損厲害，因此各個企業(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。鉆頭進給單元適用于在組裝車間組裝加工相對容易觸及的零部件。
外殼鉆銑不只是限于鉆頭進給單元。一種采用稱作一次性組裝的技術，它結合了CNC 鉚接系統(tǒng)以及帶末端執(zhí)行器的機器人，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才具有成本優(yōu)勢。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？哪家治療比較好？價格貴不貴？如果對鉆銑有疑問的，歡迎咨詢臺鼎機械，我們將全力解決您的需求！
這些代表了當今航空零部件最復雜的解決方案，但是，還有一個潛在的問題，即刀具供應商的能力。刀具供應商是否具有經(jīng)驗，可以提供滿足這些應用的產(chǎn)品？另外， 刀具供應商還需要能夠按照不同機加工要求，提供具有理想切削數(shù)據(jù)、售后服務、重新打磨服務的定制刀具，以及完整的及加工解決方案。在現(xiàn)今的航空加工背景下，缺乏這點是不行的。
