數控機床

      成立於1960年的北京星航機電裝備（bèi）有限公司（以下簡稱“星航機（jī）電”）坐落在北京西（xī）郊，是隸屬（shǔ）於中國航天科工（gōng）集團公司（sī）第三研究院的國（guó）家大型高科（kē）技企業。公司占地麵積（jī）29萬平方米（mǐ），現有資產總值22億多元（yuán）。現（xiàn）有在（zài）職員工約為（wéi）1500人。基於（yú）先進的航天（tiān）技術和（hé）設備（bèi），公司開發的係列精密切削及成形（xíng）零部件（jiàn）產品、精密鑄造成型零部件（jiàn）產品和焊接（jiē）成型（xíng）零（líng）部件產（chǎn）品應用（yòng）廣泛。星航機電以國（guó）防防務產品的（de）研製與生產任務為（wéi）主業，先後（hòu）承擔了國家多個重點防務產品的研製生產任務，填補了我國國防裝備領域的多項空白。

      企業先後獲得省部級以上科技（jì）進步獎50多項（xiàng）。這（zhè）些殊榮反應了（le）星航機電的研發水平，也肯（kěn）定了星航機電在研發方麵以及製造方麵的能力。據星航機電技術中心項目主管薑濤博士的（de）介紹，星航機電對自身技術要求的標準非常（cháng）高，一是出於所在產品領域（yù）的（de）特殊性，飛航產品本身的高標準要（yào）求；另外是出於對產品希望進行不斷（duàn）改造和升（shēng）級的意願。目前，公司擁有多型號（hào）、多係列冷熱加工設備和精密測試、計量、理化試（shì）驗設備（bèi），現已形成了完（wán）整配套的鑄造、鈑金、鉚接、焊接、熱表處理、理化檢測、數控加（jiā）工（gōng）、總裝、測試和CAD／CAM集成製（zhì）造（zào）係統（tǒng）等係列（liè）現代化工藝技術裝備能力。

刀具 關鍵在於使用壽（shòu）命（mìng）

      航天工業（yè）被稱作是製造業金字塔的塔尖，無論加工工藝還是加工材料（liào），航天產品的（de）生產都代表（biǎo）著尖端製造業（yè）。作為其中（zhōng）的一個分支（zhī），國防裝備製造業同樣被作為高科技產業，更是一個國家綜（zōng）合國力（lì）的集中體現和重要標（biāo）誌。隨著科技的發展，國防裝備對材料輕量化及特殊性能（如隱（yǐn）身（shēn）性）的要求也在不（bú）斷提高，因此，其（qí）中的零（líng）部件采用鈦（tài）合金、複合材料等難加工材料（liào）的比例越來越大，由此也引發了很多加工難題。

      鈦合金（jīn）因具（jù）有強度高、耐（nài）蝕（shí）性好、耐熱性高等特點而被廣泛使用，在鈦合金加（jiā）工中，刀具的（de）選擇非常關鍵，會對（duì）鈦合金的加工質量產生（shēng）決定性影響（xiǎng）。加工鈦合金的理想刀具必須同時具備較高的熱硬度、良好的韌性、良好的耐磨性，以及高的導熱係數（shù）和較低的化學（xué）活性，尤其在銑削加工時，刀具（jù）還應具有良好的抗衝擊性。

      在星航機電的所有加工任（rèn）務中，鈦（tài）合金的使用占有比較高的比例，多為飛航產品的（de）框架類以及回轉類零部件。“我們與瓦爾特的合作要追溯到2005年，自（zì）從有了這個型號以來，就開始使用瓦爾特的刀具產品，合作已經近十年。”星航機電專門負責刀具加工的（de）工藝（yì）員楊宏宇先生回憶（yì）說。星航機（jī）電的鈦合金框架類產品（pǐn）規格並不大，毛坯件類似（sì）機翼形狀（zhuàng），扁平，有正反（fǎn）兩麵需要進行型麵加工，而且為了減輕產品質量，上（shàng）麵有很多減重設（shè）計的溝槽，零件中間部分（fèn）也基本都是為了減重的鏤空設計。該零件的工藝流（liú）程並不（bú）複雜，楊宏宇先生介紹說，毛坯件首先交給鉗（qián）工劃（huá）線，因為零件的特殊形狀（zhuàng），無法裝卡（kǎ），所以之後的步（bù）驟是加工零件（jiàn）的卡頭，然後是粗銑加工零（líng）件正反麵、穩定化，然後進行精劃線、卡（kǎ）頭精加工以及精加工上下兩麵。

      從熱處理開始（shǐ），算上所（suǒ）有（yǒu）工藝步驟，這（zhè）樣一個鈦合金的零件（jiàn）加工周（zhōu）期在60小時左右，其中，金屬加工部分的（de）時間大概在40小時，加工這樣一個工件共使用三個瓦爾特的球（qiú）頭刀片。“從我們的使用經驗來看，瓦爾特的刀具壽命是最（zuì）長（zhǎng）的，我們曾與若幹的進（jìn）口刀片做過（guò）對比，瓦爾特的（de）球頭（tóu）刀在同等轉速和進給的情況下，刀具的使用壽命最長，表（biǎo）現最佳。”楊宏宇先生（shēng）很明確的指出，雖然鈦合金導熱性差，會致使刀具（jù）磨損加快，但瓦（wǎ）爾特的一把刀，可以實現粗（cū）加工時的使用壽（shòu）命（mìng）是4小時，精加工達到8小時，而其他廠家達不到這個標準。

球頭刀片W Mi P3204 grey P 01C　　 球頭（tóu）刀杆W Mi F2139-F grey P 01C

      目前，星航機電使用的瓦爾特刀具產品（pǐn）是P3204-D16 WSM36球頭刀片，配F2139球頭刀杆。瓦爾特仿形精銑刀F2139是用於型腔精加（jiā）工的高精度（dù）刀具，極其精準的四麵磨製刀片有各種切削材質和槽型可供選擇，確保最佳工件（jiàn）表麵質（zhì）量；專用於（yú）切削難加工材（cái）料的槽型和塗層技術（shù），延長了刀具使用壽命；另外，對稱的刀體結構滿足了高速切削加工的要求。現在瓦爾特也為這款銑刀配備了（le）整體硬質合金刀杆，在長懸伸時起到減震作用。基於以（yǐ）上條件，刀具能與規定的加工條件完美（měi）匹（pǐ）配。而且，星航機電使用的WSM36刀片是瓦爾特技術改進後的新材質，這種材質的基體材料為超細硬質合（hé）金晶粒，刀片塗層底（dǐ）層為TiAlN材質，提高了抗後刀麵磨損能力，中間為PVD γ-Al2O3塗層，提高了塑性變形和微小崩（bēng）刃抵抗能力，表層裝（zhuāng）飾塗層為ZrN，整個塗層的厚度隻有4-5μm，以確保切削刃口（kǒu）的鋒利。到目前為止，該產品已經在星航機（jī）電鈦合（hé）金零（líng）件（jiàn）的加工（gōng）中服役了十年，其（qí）突出（chū）的刀具使用壽命（mìng）是征服星航機電的關鍵。

刀具是（shì）加（jiā）工效率提升的基石

      在星航機電的（de）所（suǒ）有零件（jiàn）中（zhōng），除了比例比較大的鈦合金之（zhī）外（wài），鋁合金的比例也達到了40%。這些鋁合金零件多為薄壁、深腔類零件，相比（bǐ）較鈦（tài）合金來說，鋁合金本身導（dǎo）熱（rè）性（xìng）好（hǎo），硬度也不高（gāo），因（yīn）此加工相對容易一些，對刀具的要求（qiú）也相對低（dī）一些。星航機電在加工鋁合金零件時，需要刀具具有高強度、高韌性的特點，這裏用到的硬質合金刀具會比較多。除此之（zhī）外，就是對加工效率有明確的要求。薑濤（tāo）博（bó）士介紹（shào）說：“因為現在裝（zhuāng）備的研發周期越來越短，這就需要（yào）製造水平得到相應提（tí）升，尤其對加工效率（lǜ）的要求標準更高。”通過對瓦爾特刀具的使用，星航機電鋁合金部件的加工效率整（zhěng）體提高了20%，效率的提高還將整體加工（gōng）成本降低不少，給星航機電的產品製造帶來了極大的益處。

      采用瓦爾特刀具產品加工的鋁合金部件的形狀類似長方形（xíng），但是裏麵由（yóu）很多個大小不一的型腔，型腔的深度一般在100～120毫米之間（jiān），因此，加工中刀具的（de）硬度、耐（nài）磨性、抗衝擊性、振動都是需要（yào）考慮的因（yīn）素。這些（xiē）型腔多（duō）為標準（zhǔn）的長方形（xíng），在與瓦爾特合作（zuò）之前，加工車間在加工型腔（qiāng）拐角處時經常會遇到斷刀現象，因為（wéi）型腔的深度較大，刀具（jù）振動容易引發斷刀，而且拐角部位是R8的圓角，拐角角度大概在90°。而在使用了瓦爾特的（de）銑刀之後（hòu），這（zhè）一狀況得到了極大改善，不（bú）僅（jǐn）振動消除了，表麵加工（gōng）質量也大為提高。因此，瓦爾特是星航機電（diàn）最早合作的刀具廠（chǎng）家，而且這一合（hé）作就持續了十年。

合作空間巨大

      目前，在星航機電的加工車間中，還（hái）有很多類型的難加工材料，比如高溫合金、鎢鎳鐵等等。星航機電（diàn）數控加工車間技術負（fù）責人丁（dīng）國智先生介紹說，高溫合金占比現在已經達到（dào）了15%，其加（jiā）工效率（lǜ）的提（tí）升亟待解決，“因為產品需要，現在（zài）我們加工的一些小型的艙體類零件都是高溫合金製成（chéng）的，高溫合（hé）金的導熱性非常差，僅是鈦合金導熱性的七分之（zhī）一，可見其機加工的難度（dù）。”這種加工會造成刀具的快速急劇（jù）磨損，所以刀具（jù）能否進行加工是第一（yī）步（bù），然（rán）後（hòu）需要考慮刀（dāo）具加工這樣（yàng）的部件時的使用壽命，接下來才會考慮（lǜ）刀具的加工效率。“現在我們使用一把刀加工高溫（wēn）合金，基本使用20分鍾刀具壽命就結（jié）束了（le），如果（guǒ）能找（zhǎo）到持續加工1小時以上的刀具，那將極大的改善我們的加工現狀，整體加工成本也會減少很多。”楊宏宇先生認（rèn）為（wéi）這是目前困（kùn）擾他的最大的難題。

      刀具在星航機（jī）電的加（jiā）工中起到了至關重要的作用，原來（lái）某些部（bù）件僅一道工序就需要加工半個月左右，在高品質刀具的介入下，現在（zài）這種情況基本杜（dù）絕了。當然，這種改善不是僅依靠高品質的刀具產品（pǐn）就能夠實（shí）現的，還包括刀具供應商提供（gòng）的前（qián）期服（fú）務，比如刀具選型（xíng）的建議（yì）以及工藝流程的改善。在所有相關因素中，楊宏宇（yǔ）先生認為（wéi）最重要的是刀具信息的溝通以及（jí）產品的（de）試用，“這個環節是（shì）非常關鍵（jiàn）的，我們要使用最新的刀具牌號，但（dàn）首先要知道刀具供應商做了哪些優化。另外就（jiù）是刀具的試用，有新的刀具推出（chū），我們希望（wàng）能第一時間拿到試用。”

      其實對於這些問題，瓦爾（ěr）特已經給出了很（hěn）好的解（jiě）決方案，比（bǐ）如全新的品（pǐn）牌瓦爾特（tè）-全向（Walter Multiply）。這是一種總體服務理念（niàn），刀具管理是一（yī）個重要的部分。而刀（dāo）具管理係（xì）統的一個重要組件是瓦爾特的刀具管理軟件（TMS），從中可以清晰地圖示出當前的庫存量、單個刀具更換周（zhōu）期以及準確（què）的刀具消耗量。它還能記錄每把（bǎ）刀具的具體動向，從刀具接收（shōu）到安裝至機（jī）床上，其中也包括裝配（pèi）刀具。另一（yī）個益處是通過配置成本中心、工作人員、班次以及項目，輕觸一下按鈕就（jiù）能夠（gòu）在TMS中進行清查。這樣一來，用戶毫不費力就能回顧性地（dì）估量所關注的（de）項目所產生的實際刀具成本（běn）。刀具管理（lǐ）係統的個性化服務組件，包括刀具供應係統（tǒng）、供應（yīng）管理、“每零件成本”解決方案以及庫存量優化都可以根（gēn）據客（kè）戶的個人需求進行定（dìng）製。在（zài）不遠的未來，用戶隻需要輸（shū）入所要加工（gōng）零件的基本結構特征以及材料，軟件就能夠自動為用（yòng）戶進行配刀，這與星航機電的想法正好吻合。

圖1.隸屬於（yú）中國航（háng）天科工集團公司第三研究院的北京星航機電裝備有限公司是國有大型工業企業。

圖2.在星航機電的所有加（jiā）工任務中，鈦合金的（de）使用（yòng）占有比較（jiào）高的比例，多為飛航產（chǎn）品的框架（jià）類以及回轉類零部件。

圖3.在使用瓦爾特刀具產品的10年間，星航曾與若幹的進口刀片做過對比，瓦爾特的球頭刀在同（tóng）等轉速和進給的情（qíng）況下，刀具的使用壽命最長，表現最佳。

圖（tú）4.薑（jiāng）濤，技術中心預（yù）先研究項目主管。

圖（tú）5.丁（dīng）國智， 數控加工車間（jiān）技術（shù）負責人（rén）。

圖（tú）6：正在翻閱瓦爾特產（chǎn）品手冊的數控刀具專員（yuán）楊宏宇先生。