刀具材料的选择与发展是工艺和工具开发中的关键环节。从史前的石器时代到青铜、铁器时代，人类不断改进切削和切割工具，早期工具使用石头、兽骨、青铜等材料，而现代先进刀具则采用钢、高速钢、硬质合金、超硬材料等制造。加工的对象也从天然材料（如石材、木材、兽骨）逐渐演变为铜、铁、钢等金属材料，以及现代的金属合金、有机聚合物等。
一、航空零件切削加工中刀具的应用现状
航空产品部件中使用的材料包括各种类型的高强度钢、铝、钛合金和高温复合材料，飞机结构件的主要材料是铝合金、钛合金、复合材料、高强度钢等，而飞机发动机的材料主要以钛合金、高温合金、不锈钢为主。飞机结构件一般为机翼、机身、翼肋、壁板等扁平形零件，这些零件适合采用铣削加工的方式制造，常用的铣刀包括盘铣刀、立铣刀和球头铣刀等。加工这些部件时，使用的刀具通常具有刀尖圆角设计，以确保加工表面质量。飞机发动机的主要零件为机匣、叶盘、叶片以及轴、盘等，这些零件大多是转体结构，采用车削加工，使用外圆车刀、内圆车刀等不同类型的刀具完成加工。近年来，镶齿式、焊接式和整体式刀具广泛应用于航空零件的加工，其中镶齿式刀具和整体式刀具正逐渐成为该领域的主要刀具结构，焊齿式刀具的使用逐渐减少。针对航空零部件，尤其是铝合金结构件的高速加工，刀具的转速已达到24000r/min，常用刀具为镶齿式和整体硬质合金刀具。新型超硬材料如PCD（聚晶金刚石）和PCBN（立方氮化硼）刀具也广泛应用于高精度加工场合。在生产现场，切削刀具的使用还面临一些问题，如刀刃形状对加工精度的影响、刀具接刀误差、刀具精度的调整及安装长度的控制。尤其是镶齿式刀具的尺寸误差往往控制在0.05mm以内，以避免加工过程中出现残留、台阶和表面损伤等问题。
二、航空零件切削加工对刀具要求
航空航天制造业是技术密集型的制备行业，因航空零部件的复杂结构、多样的材料和严格的加工精度要求而备受关注。其特点主要表现在以下几个方面：(1)零部件通常具有复杂的理论曲面，带有纵横交错的加强筋及薄壁结构；(2)加工材料包括高强度铝合金、钛合金、不锈钢、复合材料等；(3)现代飞机材料要求寿命长、可靠性高，因此对零件表面质量的控制极为严格；(4)在结构设计中，零件的外轮廓需满足航空产品的特殊要求。航空航天零件的制造通常采用多种加工方法，如切削加工、电物理加工、电化学加工、精密铸造和锻造等。这些方法在航空航天制造中被广泛使用，尤其是在飞机和发动机的主承力结构中，切削加工占据了越来越大的比例。通常，这些零件通过切削加工从板材或锻件中制造出来，而最终成品的重量仅为原材料的10%到20%，也就是说80%到90%的材料被去除。现代飞机和关键部件（如梁、框、肋、壁板、发动机叶盘等）采用了高性能铝合金、钛合金和复合材料。这些整体结构不仅复杂，加工去除量大，而且对表面质量和制造周期也有严格要求。因此，对这些零件进行高效、精确的切削加工至关重要。随着科学技术的不断进步，新的加工方法不断涌现，零件的尺寸和形状要求也愈发精确。在这一背景下，切削刀具的选择和优化成为支持先进加工技术的关键因素。
三、刀具选择
1.生产性质。根据生产的工作负载大小选择合适的刀具。大批量生产时应使用专用刀具，而标准刀具则更适合小批量或简单生产。
2.工具类型。不同类型的数控刀具影响刀具选择，如车刀、铣刀等。高生产力刀具通常适用于刚性较好的机床。
3.NC加工方案。根据不同的加工工艺需求选择合适的工具，例如车刀、铣刀、钻头、扩孔钻、镗刀等。
4.工件大小和形状。有些工具用于处理特定的表面形状，这会影响刀具的形状设计及切削量。加工精度和表面质量要求决定了刀具类型的选择。此外，工件材料的特性（如硬度）也会影响刀具材料及几何参数的选取。
四、加工参数优化
1.切削速度和进给率。根据材料特性和加工要求，选择合适的切削速度和进给率，避免出现速度过高或过低问题。
2.半径补偿。根据实际加工条件调整刀具半径补偿，以确保零件的切削质量和精度。
3.优化路径。减少空载运行，降低无效切削过程，提高整体加工效率。
4.润滑和冷却。使用适当的冷却液和润滑剂来控制切削温度，确保刀具和工件的热稳定性。
5.监控和质量控制。实时监控加工参数和机床运行状态，定期检查加工质量，以确保加工过程的稳定性。
航空铝高强度构件数控加工刀具的选择和优化是一个复杂的过程，它不仅需要考虑高质量加工的多种因素，还要在刀具选择和参数优化之间找到平衡，从而在确保加工质量的前提下提高效率和降低成本。通过合理的刀具选择和优化，不仅能够大幅提高生产效率，还能有效提高经济效益。