http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 11:32:45 來源:MM現代製造
由於航空產品零部件的形狀結構複雜、材料多種多樣、加工精度要求嚴格,航空製造領域一直是先進技術高度密集的行業之一。
航空產品零件製造的複雜性主要體現在以下幾個方麵:(1)通常帶有複雜的理論外形曲麵、縱橫交錯的加強筋結構、厚度較小的薄壁結構等,不僅形狀複雜,而且孔、空穴、溝槽、加強筋等多,工藝剛性較差。(2)現代飛機具有長壽命、高可靠性要求,這使零件表麵的質量控製要求更為嚴格;零件的尺寸精度和表麵質量要求越來越高。(3)為了提高零件強度和工作可靠性,主要采用整體毛坯件和整體薄壁結構,結構複雜、材料去除量大、精度及表麵質量要求高,加工周期較長。(4)零件的材料多為高強鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金和複合材料等難加工材料。
由於航空產品零部件的上述特點,航空製造業對數控機床設備提出了以下需求:
1. 對高速、高效數控設備的需求
對於薄壁零件,由於具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點,已在航空零部件中得到廣泛地應用。但薄壁零件由於剛性差、強qiang度du弱ruo,在zai加jia工gong中zhong極ji容rong易yi變bian形xing,使shi零ling件jian的de形xing位wei誤wu差cha增zeng大da,不bu易yi保bao證zheng零ling件jian的de加jia工gong質zhi量liang。使shi用yong高gao速su數shu控kong切qie削xue設she備bei可ke以yi大da大da改gai善shan這zhe種zhong狀zhuang況kuang,因yin為wei切qie削xue力li隨sui著zhe切qie削xue速su度du的de提ti高gao而er下xia降jiang;切削產生的熱量絕大部分被切屑帶走;在zai高gao速su切qie削xue範fan圍wei內nei機ji床chuang的de激ji振zhen頻pin率lv遠yuan離li工gong藝yi係xi統tong的de固gu有you頻pin率lv範fan圍wei,並bing且qie可ke以yi盡jin量liang減jian少shao加jia工gong中zhong的de徑jing向xiang切qie削xue力li和he熱re變bian形xing以yi上shang特te點dian有you利li於yu減jian小xiao工gong件jian變bian形xing,改gai善shan薄bo壁bi零ling件jian的de加jia工gong精jing度du和he表biao麵mian質zhi量liang。
對於飛機結構件,也是應用高速加工的主要領域,特別是在鋁合金結構件、複合材料構件的切削中應用廣泛。這類零件通常采用采用“整體製造法”,即ji在zai大da塊kuai毛mao坯pi上shang去qu除chu餘yu量liang,形xing成cheng薄bo壁bi,細xi筋jin結jie構gou的de零ling件jian,需xu要yao去qu除chu大da量liang金jin屬shu材cai料liao,導dao致zhi切qie削xue時shi間jian占zhan用yong零ling件jian總zong生sheng產chan時shi間jian比bi例li很hen大da,整zheng加jia工gong周zhou期qi較jiao長chang,最zui終zhong零ling件jian成cheng品pin的de重zhong量liang隻zhi有you毛mao坯pi的de10%~20%,其餘的80%~90%材料都成了切屑。使用高速高效數控設備可以實現這些零件的切削加工過程對於高效、準確加工的迫切需求。
對於鎳基高溫合金、鈦合金以及高強度結構鋼等被現代航空產品大量采用的難加工材料,由於這些材料強度大、硬度高,耐衝擊、加工中容易硬化,切削溫度高、刀具磨損嚴重,也隻有采用高速切削技術,才可以有效地減少刀具磨損,大幅度提高生產率並提高零件的表麵質量。
在航空零部件加工中,高速切削正在被大量應用,目前,高速加工的切削速度為常規切削的5~10倍,航空零件切削加工現場配備的高速銑削設備主軸轉速已經達到24000r/min。高速切削,首先是高的速度,即高的主軸轉速,另一方麵,又應有高的進給速度,為了提高效率,機床還要具有快速移動、快速換刀、高的主軸加速度和進給加速度,高速切削加工技術是對數控機床的結構及材料、機床設計製造技術、高速主軸係統、快速進給係統、高性能CNC控製係統都提出了較高的要求。數控機床廠家在保證加工精度的前提下,提高機床切削速度是適應航空零件加工的一個方向。
2. 對多功能的多軸數控加工中心的需求
隨著飛機產品飛行性能的提高,對現代航空零件加工精度的要求也逐步嚴格,複雜形狀表麵的精度誤差從早期的±(0.15~0.3)mm已經提高到±(0.08~0.12)mm,表麵粗糙度從Ra6.4~1.6提高到Ra1.6~0.8。對於以機翼梁、機身框、翼肋及壁板為典型代表的飛機機體結構件,以及以機匣、整體葉盤、葉片以及軸、盤pan為wei典dian型xing代dai表biao的de航hang空kong發fa動dong機ji零ling件jian,既ji要yao保bao證zheng零ling件jian的de表biao麵mian質zhi量liang,又you要yao保bao證zheng加jia工gong的de位wei置zhi精jing度du和he形xing狀zhuang精jing度du,這zhe些xie零ling件jian,一yi般ban都dou要yao求qiu一yi次ci裝zhuang卡ka,一yi次ci定ding位wei加jia工gong成cheng型xing,隻zhi有you多duo軸zhou聯lian動dong的de加jia工gong中zhong心xin,才cai能neng滿man足zu上shang述shu要yao求qiu。在zai目mu前qian,對dui於yu航hang空kong零ling部bu件jian,五wu軸zhou聯lian動dong的de數shu控kong銑xi床chuang以yi及ji具ju有you五wu坐zuo標biao聯lian動dong控kong製zhi、轉台結構的數控機床等複合設備的需求增加。
3. 對數控機床適應信息技術發展的需求
隨著CAD、CAPP、CAM等信息技術的發展、為提高加工效率,許多企業都成立了數控編程中心,數據傳輸、模mo塊kuai化hua設she計ji以yi及ji成cheng組zu加jia工gong技ji術shu對dui數shu控kong機ji床chuang的de硬ying件jian設she計ji提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu,另ling外wai,由you於yu航hang空kong材cai料liao多duo為wei貴gui重zhong稀xi有you金jin屬shu或huo複fu合he材cai料liao,虛xu擬ni切qie削xue加jia工gong技ji術shu將jiang會hui得de到dao進jin一yi步bu應ying用yong,所suo謂wei虛xu擬ni切qie削xue加jia工gong技ji術shu就jiu是shi在zai對dui零ling件jian幾ji何he參can數shu、材料物理性能、加工過程切削參數以及加工物理過程(受力變形、熱變形等)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)物(wu)理(li)建(jian)模(mo)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),利(li)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)數(shu)值(zhi)仿(fang)真(zhen)技(ji)術(shu)對(dui)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)的(de)動(dong)態(tai)情(qing)況(kuang)和(he)加(jia)工(gong)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)實(shi)際(ji)綜(zong)合(he)分(fen)析(xi)的(de)一(yi)種(zhong)新(xin)興(xing)技(ji)術(shu)。它(ta)對(dui)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)軟(ruan)、硬件提出了更高的要求,要求根據NC加工機床的實際狀況用NC代碼驅動虛擬加工環境中的NC機床進行虛擬切削加工,它能描述刀具的真實運動軌跡,完成碰撞、幹涉檢查,還可逼真地描述加工後工件的形位誤差、幾何尺寸誤差和表麵粗糙度等屬性,並將虛擬成品零件與設計零件進行比較,如零件精度不能滿足設計要求,則可對工藝參數(進給量、切削速度等)或工件裝卡方式進行調整改進,如有必要還可對零件的結構設計進行完善,以提高其可加工性。
總之,航空零部件的高精度、高可靠的要求促進了數控機床製造技術的提高,數控加工技術的發展也推進了航空製造業的進步。