目前，*大約有17000架客機(jī)和貨機(jī)在運(yùn)行之中，天空似乎變得更加擁擠。專家猜測，到2025年，還需要25000架新的飛機(jī)。盡管發(fā)展迅速，但航空制造業(yè)仍然面臨著原材料價格上漲、難加工材料的應(yīng)用日益增加，以及生產(chǎn)能力有限等題目，為了提供新的、加工過程可靠的解決方案，就需要采取新的加工策略。
　　
　　鈦合金、Inconel鎳基合金和其它高強(qiáng)度耐熱合金以及碳纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料正在替換傳統(tǒng)的鋁合金，成為航空工程使用的主要材料。航空零件制造商經(jīng)常需要對復(fù)合在同一個零件上的多種材料進(jìn)行加工，由于一種金屬（如鈦）可能被夾在多層復(fù)合材料之間，以增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　
　　隨著航空公司尋求大幅度降低燃油消耗，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)正在變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。例如，德國漢莎航空公司?？达w機(jī)的人均耗油量達(dá)到1.25加侖（即每位乘客飛行100英里的耗油量為1.25加侖）。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對于零件制造商而言卻是一個昂貴的命題，由于輕質(zhì)材料的加工需要對新的機(jī)床和切削加工方案進(jìn)行大規(guī)模投資，這可能包括從由大型龍門式機(jī)床（具有六個或更多個軸）組成的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為在采用加工中心的單臺設(shè)備上加工零件，以進(jìn)步加工柔性。不過，這些本錢可以通過采用的加工新概念而得到補(bǔ)償。
　　
　　在如今的飛機(jī)制造業(yè)，延長刀具壽命和使加工可靠性zui大化至關(guān)重要。除了需要加工富有挑戰(zhàn)性的工件材料，還需要實(shí)現(xiàn)高達(dá)90%的加工率。換句話說，加工機(jī)床必須將90%的時間用于切削加工。
　　
　　挖掘符合經(jīng)濟(jì)原則的加工潛力
　　
　　很多航空零件仍然需要用整塊毛坯加工而成，這樣做是有理由的，由于這些零件不僅要受到環(huán)境條件的影響，而且通常需要承受*的機(jī)械應(yīng)力，為了消除這些零件發(fā)生碎裂和其它損壞的可能性，必須在很大程度上開釋應(yīng)力，而這可以通過用整塊毛坯加工零件來實(shí)現(xiàn)，但是，要完成這種零件的加工，往往需要耗費(fèi)大量工時。
　　
　　那么，有什么進(jìn)步生產(chǎn)率的方法嗎？考慮到切削速度與刀具負(fù)荷密切相關(guān)，零件制造商必須在一定的速度限制內(nèi)進(jìn)行加工。他們不能期看對大多數(shù)難加工材料的加工速度有突破性的進(jìn)展，例如，加工鈦合金時，將切削速度從150sfm（45.7m/min）進(jìn)步到200sfm（61m/min）就已經(jīng)被以為是高速切削了。
　　
　　因此，對于用戶而言，挖掘新的潛力的*途徑就是改變加工策略。就在幾年以前，航空產(chǎn)業(yè)中的機(jī)械加工還是以使用高速鋼刀具為主，其適用的切削速度要低于硬質(zhì)合金刀具。但是，隨著傳統(tǒng)高速鋼刀具材料的讓位，整體硬質(zhì)合金刀具和可轉(zhuǎn)位刀具憑借可進(jìn)步生產(chǎn)率的上風(fēng)，正大舉進(jìn)進(jìn)航空制造業(yè)。但這需要投資新機(jī)床或花大價錢對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行升級改造，以提供使用脆性更大的硬質(zhì)合金刀具所需的剛性，以及采用適合硬質(zhì)合金刀具的更高切削參數(shù)進(jìn)行加工。這就對制造商提出了一個重大課題，他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)需要花費(fèi)太長的時間。
　　
　　簡單地?fù)Q用更的刀具可能已經(jīng)不足以解決這一題目。因此，刀具制造商正與機(jī)床制造商和*用戶協(xié)作，從生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)程的出發(fā)點(diǎn)出發(fā)，對整個制造流程進(jìn)行通盤問慮。
　　
　　以較低本錢保證飛行安全
　　
　　在汽車制造業(yè)，刀具制造商從產(chǎn)品開發(fā)的早期階段就已涉足其中。與此不同的是，刀具制造商的航空產(chǎn)品加工專家通常是在產(chǎn)品開發(fā)完成后才被要求參與，這在很大程度上是由該行業(yè)的固有傳統(tǒng)所決定的。
　　
　　在過往幾十年里，航空公司都很少關(guān)注本錢，由于飛行安全是必須不惜一切代價確保的重中之重。但隨著化的發(fā)端以及廉價空中旅行的急劇增長，不計本錢的時代已經(jīng)終結(jié)。航空業(yè)正逐步熟悉到，盡管飛行安全是zui重要的因素，但也應(yīng)該以可承受的較低本錢來實(shí)現(xiàn)。這就給飛機(jī)制造商及零部件供給商帶來了巨大的定價壓力，他們迫切?？磋b戒其他行業(yè)（特別是汽車制造業(yè)）的經(jīng)驗(yàn)，其中zui大的挑戰(zhàn)就是與低本錢的亞洲制造商進(jìn)行競爭。
　　
　　例如，通過將制造業(yè)務(wù)大規(guī)模分包給不同的供給商，汽車制造業(yè)的原始設(shè)備制造商可在開發(fā)項(xiàng)目中與其一、二級供給商分擔(dān)風(fēng)險。然后，由這些供給商為總裝線交付已加工好的零部件。
　　
　　*用戶應(yīng)該在生產(chǎn)計劃的各個階段向刀具制造商提供所需的數(shù)據(jù)，讓刀具制造商的研發(fā)團(tuán)隊可以確定*化的刀具切削刃幾何結(jié)構(gòu)，并通過一系列標(biāo)準(zhǔn)化測試使其與涂層相互匹配。這些工作的重點(diǎn)就是要進(jìn)步刀具壽命。
　　
　　在飛機(jī)制造中，由于存在大量復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件（如金屬鍛件或以眾多凹腔為特征的平板件），因此涉及到數(shù)目巨大的凹腔銑削加工。因此，找到正確的凹腔加工策略（包括切屑控制和排屑策略）至關(guān)重要。在使用刀具銑削凹腔時，天生大小適當(dāng)（厚度0.15－0.20mm）的切屑的經(jīng)驗(yàn)方法是以1.5－2.0mm的切深、0.38－0.50mm/齒的進(jìn)給量進(jìn)行加工。確定正確的加工策略不僅涉及到工件材料，而且涉及到機(jī)床、刀具和工裝夾具等。
　　
　　例如，一種方法是在凹腔的轉(zhuǎn)角處先鉆一個起始孔，然后用方肩銑刀通過二軸銑削逐層往除工件材料。根據(jù)機(jī)床的扭矩和馬力，每一層的適當(dāng)切深為3.8－5.1mm。
　　
　　另一種可選方法是：用戶可在整個切削深度上以較小的切削寬度切除金字塔形的毛坯材料，這樣，刀具的徑向吃刀量和軸向吃刀量在每一次走刀中都是變化的。當(dāng)工件材料（如不銹鋼）輕易使刀具或刀片產(chǎn)生刻痕時經(jīng)常采用這種加工方式。由于切深刻痕是軸向的，并分布在沿切削刃的不同位置，這種加工技術(shù)可以分隔切深刻痕并使其沿切削刃方向延伸。當(dāng)?shù)毒邞疑燧^長時，采用插銑通常是一種正確的加工策略。
　　
　　涂層的優(yōu)化設(shè)計
　　
　　盡管設(shè)計了合適的切削刃幾何外形，但在加工航空材料時，對切削速度仍然存在技術(shù)限制。大幅度進(jìn)步生產(chǎn)率的*方式就是應(yīng)用多齒刀具和延長刀具壽命。這就取決于選擇正確的刀具涂層。*化的涂層不僅可以減少磨損，而且還能保護(hù)切削刃免受切削熱的影響。例如，PVD氧化鋁涂層特別適合加工航空材料，其主要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)異的耐高溫性能，可有效避免在切削刃上形成積屑瘤和產(chǎn)生微崩刃。
　　
　　切削鈦合金時，在切削刃上產(chǎn)生的熱量是個大題目。由于工件材料導(dǎo)熱性差，使大部分熱量傳進(jìn)切削刃?？墒牵?dāng)在切削刃上涂覆了耐熱性能*的涂層后，熱量被迫流向其他方向（如傳進(jìn)切屑）。加工鈦合金時，PVD氧化鋁涂層提供的熱屏障可使刀具使用壽命進(jìn)步50%，并且在很多情況下，無需換刀即可完成一個工件形貌（如凹腔）的加工，從而縮短了機(jī)床的加工輔助時間。
　　
　　另一個例子是改進(jìn)的Al2O3涂層。該涂層沉積在刀具上時，通常表面比較粗糙。為此，Walter公司在其Al2O3涂層上面再涂覆一層TiCN涂層，然后通過噴丸處理往除前刀面的頂層。這樣，就提供了一個光滑的涂層表面，當(dāng)切屑碰撞切削刃時可以減少摩擦，從而延長了刀具壽命。利用該方法，還制造出了一種看起來與眾不同的雙色刀片，能夠很輕易地識別其后刀面磨損。
　　
　　新的加工方法
　　
　　在制造航空零件時，為了進(jìn)步生產(chǎn)率，一方面可以采用適合所用機(jī)床特定需求的刀具，另一方面可以采用新的加工方法。采用現(xiàn)代加工中心，可以大幅度縮短加工周期。例如，通過改變起落架零件的加工方法，可以縮短加工周期。該零件高達(dá)3m，由10-2-3或5553鈦合金材料制成（依型號而定）。過往，是采用螺旋銑刀在三軸機(jī)床上進(jìn)行前后往復(fù)切削，將工件加工到要求的尺寸。而采用新型的五軸車/銑復(fù)合加工中心，工件本身可以旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)車刀、輪廓銑刀和方肩銑刀的加工要求，對于車削加工達(dá)不到的部位，可以采用車銑加工。另一種可選加工方法是用輪廓銑刀在Z軸進(jìn)給平面連續(xù)往復(fù)切削，每次切除一層材料。這些在工具和模具制造業(yè)被以為相當(dāng)傳統(tǒng)的加工方法現(xiàn)在又在航空制造業(yè)找到了用武之地。
　　
　　變革加工方法的另一個例子是飛機(jī)發(fā)動機(jī)的制造。一架飛機(jī)包括4個主要部分：機(jī)身、動力系統(tǒng)（發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)）、起落裝置和飛行控制系統(tǒng)。每一部分都需要用不同的材料和不同的加工方法來制造。制造發(fā)動機(jī)需要加工鈦合金、Inconel鎳基合金等能夠承受高動態(tài)負(fù)荷和熱負(fù)荷的材料。為了制造發(fā)動機(jī)的后部零件（如高壓/低壓渦輪），需要加工Inconel合金。這種加工可以采用標(biāo)準(zhǔn)的大進(jìn)給銑刀來完成，為了適應(yīng)小功率機(jī)床的加工需要，一些刀具制造商已對這種刀具進(jìn)行了改進(jìn)。
　　
　　考慮到飛機(jī)制造業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)床數(shù)目*不能滿足需求的增長，因此，必然會導(dǎo)致交貨期的延長。這種現(xiàn)狀必須從根本上加以改變，由于來自俄羅斯和中國的競爭對手不僅在定價上，而且在創(chuàng)新上，都在對老牌飛機(jī)制造商施加壓力。一些初步加工難度不大的航空零件（如發(fā)動機(jī)罩）已經(jīng)在這些國家進(jìn)行生產(chǎn)，這些國家的制造商早晚會獲得裝備和技術(shù)訣竅，生產(chǎn)出全部復(fù)雜零件。
　　
　　目前，航空制造業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)是必須具備將高質(zhì)量與高生產(chǎn)率結(jié)合起來的能力。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，未來幾年將會產(chǎn)生全新的加工策略，甚至有可能為其他行業(yè)提供*的加工模式。