成立于1960年的北京星航機電裝備有限公司（以下簡稱“星航機電”）坐落在北京西郊，是隸屬于中國航天科工集團公司第三研究院的國家大型高科技企業。公司占地面積29萬平方米，現有資產總值22億多元。現有在職員工約為1500人。基于先進的航天技術和設備，公司開發的系列精密切削及成形零部件產品、精密鑄造成型零部件產品和焊接成型零部件產品應用廣泛。星航機電以國防防務產品的研制與生產任務為主業，先后承擔了國家多個重點防務產品的研制生產任務，填補了我國國防裝備領域的多項空白。

      企業先后獲得省部級以上科技進步獎50多項。這些殊榮反應了星航機電的研發水平，也肯定了星航機電在研發方面以及制造方面的能力。據星航機電技術中心項目主管姜濤博士的介紹，星航機電對自身技術要求的標準非常高，一是出于所在產品領域的特殊性，飛航產品本身的高標準要求；另外是出于對產品希望進行不斷改造和升級的意愿。目前，公司擁有多型號、多系列冷熱加工設備和精密測試、計量、理化試驗設備，現已形成了完整配套的鑄造、鈑金、鉚接、焊接、熱表處理、理化檢測、數控加工、總裝、測試和CAD／CAM集成制造系統等系列現代化工藝技術裝備能力。

刀具 關鍵在于使用壽命

      航天工業被稱作是制造業金字塔的塔尖，無論加工工藝還是加工材料，航天產品的生產都代表著尖端制造業。作為其中的一個分支，國防裝備制造業同樣被作為高科技產業，更是一個國家綜合國力的集中體現和重要標志。隨著科技的發展，國防裝備對材料輕量化及特殊性能（如隱身性）的要求也在不斷提高，因此，其中的零部件采用鈦合金、復合材料等難加工材料的比例越來越大，由此也引發了很多加工難題。

      鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛使用，在鈦合金加工中，刀具的選擇非常關鍵，會對鈦合金的加工質量產生決定性影響。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，以及高的導熱系數和較低的化學活性，尤其在銑削加工時，刀具還應具有良好的抗沖擊性。

      在星航機電的所有加工任務中，鈦合金的使用占有比較高的比例，多為飛航產品的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工藝員楊宏宇先生回憶說。星航機電的鈦合金框架類產品規格并不大，毛坯件類似機翼形狀，扁平，有正反兩面需要進行型面加工，而且為了減輕產品質量，上面有很多減重設計的溝槽，零件中間部分也基本都是為了減重的鏤空設計。該零件的工藝流程并不復雜，楊宏宇先生介紹說，毛坯件首先交給鉗工劃線，因為零件的特殊形狀，無法裝卡，所以之后的步驟是加工零件的卡頭，然后是粗銑加工零件正反面、穩定化，然后進行精劃線、卡頭精加工以及精加工上下兩面。

      從熱處理開始，算上所有工藝步驟，這樣一個鈦合金的零件加工周期在60小時左右，其中，金屬加工部分的時間大概在40小時，加工這樣一個工件共使用三個瓦爾特的球頭刀片。“從我們的使用經驗來看，瓦爾特的刀具壽命是最長的，我們曾與若干的進口刀片做過對比，瓦爾特的球頭刀在同等轉速和進給的情況下，刀具的使用壽命最長，表現最佳。”楊宏宇先生很明確的指出，雖然鈦合金導熱性差，會致使刀具磨損加快，但瓦爾特的一把刀，可以實現粗加工時的使用壽命是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　　 球頭刀桿W Mi F2139-F grey P 01C

      目前，星航機電使用的瓦爾特刀具產品是P3204-D16 WSM36球頭刀片，配F2139球頭刀桿。瓦爾特仿形精銑刀F2139是用于型腔精加工的高精度刀具，極其精準的四面磨制刀片有各種切削材質和槽型可供選擇，確保最佳工件表面質量；專用于切削難加工材料的槽型和涂層技術，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整體硬質合金刀桿，在長懸伸時起到減震作用。基于以上條件，刀具能與規定的加工條件完美匹配。而且，星航機電使用的WSM36刀片是瓦爾特技術改進后的新材質，這種材質的基體材料為超細硬質合金晶粒，刀片涂層底層為TiAlN材質，提高了抗后刀面磨損能力，中間為PVD γ-Al2O3涂層，提高了塑性變形和微小崩刃抵抗能力，表層裝飾涂層為ZrN，整個涂層的厚度只有4-5μm，以確保切削刃口的鋒利。到目前為止，該產品已經在星航機電鈦合金零件的加工中服役了十年，其突出的刀具使用壽命是征服星航機電的關鍵。

刀具是加工效率提升的基石

      在星航機電的所有零件中，除了比例比較大的鈦合金之外，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，相比較鈦合金來說，鋁合金本身導熱性好，硬度也不高，因此加工相對容易一些，對刀具的要求也相對低一些。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，這里用到的硬質合金刀具會比較多。除此之外，就是對加工效率有明確的要求。姜濤博士介紹說：“因為現在裝備的研發周期越來越短，這就需要制造水平得到相應提升，尤其對加工效率的要求標準更高。”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體提高了20%，效率的提高還將整體加工成本降低不少，給星航機電的產品制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，但是里面由很多個大小不一的型腔，型腔的深度一般在100～120毫米之間，因此，加工中刀具的硬度、耐磨性、抗沖擊性、振動都是需要考慮的因素。這些型腔多為標準的長方形，在與瓦爾特合作之前，加工車間在加工型腔拐角處時經常會遇到斷刀現象，因為型腔的深度較大，刀具振動容易引發斷刀，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銑刀之后，這一狀況得到了極大改善，不僅振動消除了，表面加工質量也大為提高。因此，瓦爾特是星航機電最早合作的刀具廠家，而且這一合作就持續了十年。

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。星航機電數控加工車間技術負責人丁國智先生介紹說，高溫合金占比現在已經達到了15%，其加工效率的提升亟待解決，“因為產品需要，現在我們加工的一些小型的艙體類零件都是高溫合金制成的，高溫合金的導熱性非常差，僅是鈦合金導熱性的七分之一，可見其機加工的難度。”這種加工會造成刀具的快速急劇磨損，所以刀具能否進行加工是第一步，然后需要考慮刀具加工這樣的部件時的使用壽命，接下來才會考慮刀具的加工效率。“現在我們使用一把刀加工高溫合金，基本使用20分鐘刀具壽命就結束了，如果能找到持續加工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。”楊宏宇先生認為這是目前困擾他的最大的難題。

      刀具在星航機電的加工中起到了至關重要的作用，原來某些部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，現在這種情況基本杜絕了。當然，這種改善不是僅依靠高品質的刀具產品就能夠實現的，還包括刀具供應商提供的前期服務，比如刀具選型的建議以及工藝流程的改善。在所有相關因素中，楊宏宇先生認為最重要的是刀具信息的溝通以及產品的試用，“這個環節是非常關鍵的，我們要使用最新的刀具牌號，但首先要知道刀具供應商做了哪些優化。另外就是刀具的試用，有新的刀具推出，我們希望能第一時間拿到試用。”

      其實對于這些問題，瓦爾特已經給出了很好的解決方案，比如全新的品牌瓦爾特-全向（Walter Multiply）。這是一種總體服務理念，刀具管理是一個重要的部分。而刀具管理系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、單個刀具更換周期以及準確的刀具消耗量。它還能記錄每把刀具的具體動向，從刀具接收到安裝至機床上，其中也包括裝配刀具。另一個益處是通過配置成本中心、工作人員、班次以及項目，輕觸一下按鈕就能夠在TMS中進行清查。這樣一來，用戶毫不費力就能回顧性地估量所關注的項目所產生的實際刀具成本。刀具管理系統的個性化服務組件，包括刀具供應系統、供應管理、“每零件成本”解決方案以及庫存量優化都可以根據客戶的個人需求進行定制。在不遠的未來，用戶只需要輸入所要加工零件的基本結構特征以及材料，軟件就能夠自動為用戶進行配刀，這與星航機電的想法正好吻合。

圖1.隸屬于中國航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工任務中，鈦合金的使用占有比較高的比例，多為飛航產品的框架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，星航曾與若干的進口刀片做過對比，瓦爾特的球頭刀在同等轉速和進給的情況下，刀具的使用壽命最長，表現最佳。

圖4.姜濤，技術中心預先研究項目主管。

圖5.丁國智， 數控加工車間技術負責人。

圖6：正在翻閱瓦爾特產品手冊的數控刀具專員楊宏宇先生。