| 西门子直流调速器6SE1110-2AA10 |
航空发动机是飞机的核心部件，而机匣是航空发动机的主要零件之一。目前航空发动机机匣多采用钛合金、高温合金等耐高温、难切削材料；结构上以回转轮毂面为主体周向分布柱状岛屿凸台，零件zui薄处仅2~3mm厚，属多岛屿复杂薄壁结构件，如图1所示。机匣铣削前的过渡毛坯通常为车削加工后的回转件，从过渡毛坯到zui终成品的加工过程中，绝大部分余量在粗铣加工阶段去除。因此，实现机匣粗加工是缩短其制造周期的关键。
插铣加工是一种粗加工方法，目前插铣加工越来越广泛地应用于难加工材料、大余量复杂结构件的粗加工中。国内外学者对插铣加工轨迹规划进行了大量的研究，日本学者C.Hirano等[1]利用二维C-space方法求取无干涉刀轴范围，在此基础上对刀轴进行调整实现五轴插铣粗加工。埃及学者T.Tawfik等[2]利用不同大小刀具进行插铣加工，采用重叠填充圆法对插铣走刀路径进行优化，试验证明该方法可提高插铣加工效率。国内西北工业大学对复杂零件插铣加工技术进行了比较深入的研究：利用直纹面逼近整体叶轮叶型曲面以确定通道内可插铣粗加工区域的边界，进而规划插铣加工轨迹[3]；基于zui小面积原理求取开、闭式整体叶盘通道偏置直纹包络面，在此基础上进行开、闭式整体叶盘插铣轨迹规划，有效实现了开、闭式整体叶盘的多坐标开槽粗加工[4-5]。哈尔滨工业大学梁全等[6]根据直纹面叶片的偏移边界矢量，利用四元数插值方法计算插铣加工的刀轴矢量，并推导了多坐标插铣加工的行距和步距计算公式，保证了插铣加工效率。
Ti-Al-X-N新型涂层技术是利用气相沉积方法在高强度工具基体表面涂覆几微米高硬度、高耐磨性难熔Ti-Al-X-N涂层，从而达到减少刀具磨损，延长寿命，提高切削速度的目的。它是数控机床与基础制造装备国家重大专项课题取得的重要成果。
这一技术打破了国外企业在刀具涂层技术领域的垄断，提高了涂层刀具的国产化率，为汽车、航空等重点用户提高生产效率、降低生产成本打下了坚实基础。
株洲钻石刀具在关键的涂层技术上取得突破，使汽车发动机缸体某关键部件加工的刀具成本降低了30%，将其典型用户——奇瑞汽车的发动机加工刀具国产化率从20%提升至47%，在替代进口，满足重点行业急需方面具有重大意义。
中国作为制造大国已是不争的事实。但我国在数控切削刀具技术方面与国外相比仍存在差距，突出表现在先进涂层制造和涂层技术的基础研究方面。Ti-Al-X-N新型涂层技术的成功应用，一举打破了国外强势企业在刀具领域的垄断，为提高刀具的国产化率打下了坚实基础，为更好地满足重点行业需求创造了条件，具有重大的经济和社会效益。
承载刀具核心技术：机床被称作“制造机器的机器”。如果说数控机床是现代工业文明的艺术品，那么硬质合金精密刀具便是艺术品上的钻石，而钻石闪耀的光芒源自于刀具表面几微米厚的精密涂层。
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性。原因是涂层材料作为化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了磨损，使得刀具寿命提高3～10倍以上，切削速度提高20%～100%。可以说，薄薄一层涂料承载着刀具的核心技术。
目前涂层刀具在切削刀具中占的比例已达到80%。由于国外企业在刀具领域占据垄断地位，在我国数控机床专项中，刀具及其核心涂层技术的地位日益受到重视，对涂层技术的突破被列入多项课题研究中。
赶超国际同类产品先进水平
株洲钻石公司自主研发Ti-Al-X-N新型涂层技术的道路并非一帆风顺。初期引进涂层生产线时，株钻只能生产普通的Ti-N和Ti-Al-N涂层。通过消化吸收，科研工作者开发出具有纳米结构的Ti-Al-N涂层，比普通Ti-Al-N涂层性能有一定的提高，但仍旧不能满足刀具行业发展的需要。在此形势下，株钻成立研发团队，以专项课题精密工具创新能力平台建设为契机，开展新型高性能涂层的集中攻关工作。
经过大量的实验，课题组选择了zui优的Ti-Al-X-N涂层，其抗氧化性能和硬度都较Ti-Al-N涂层高，但其切削性能和Ti-Al-N相比并无显著提升。为了搞清楚涂层性能为何达不到预期效果，研发团队首先将新涂层从基体上剥离下来研磨成粉末进行差示扫描量热仪分析，分析涂层在高温下的相结构演变、调幅分解过程。通过不懈努力，课题组制备出了优化纳米复合多层结构涂层nc-TiAlN/Si3N4。
据了解，Ti-Al-X-N新型涂层技术已获得9项且全部为发明。PVD涂层产品硬度高于40GPa，达到超硬效应。在1100℃下空气气氛中氧化10小时后，涂层仍未完全氧化。在1100℃回火后，涂层的硬度仍能维持40GPa以上，与基体的结合强度超过90N。同期自主开发的CVD涂层α-Al2O3厚度达10微米，涂层结合力超
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