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航空制造業(yè)對數(shù)控機床設備青睞
閱讀：789 發(fā)布時間：2014-7-9 由于航空產(chǎn)品零部件的形狀結構復雜、材料多種多樣、加工精度要求嚴格，航空制造領域一直是*技術高度密集的行業(yè)之一。
航空產(chǎn)品零件制造的復雜性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）通常帶有復雜的理論外形曲面、縱橫交錯的加強筋結構、厚度較小的薄壁結構等，不僅形狀復雜，而且孔、空穴、溝槽、加強筋等多，工藝剛性較差。（2）現(xiàn)代飛機具有長壽命、高可靠性要求，這使零件表面的質(zhì)量控制要求更為嚴格；零件的尺寸精度和表面質(zhì)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，結構復雜、材料去除量大、精度及表面質(zhì)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、高溫合金和復合材料等難加工材料。
由于航空產(chǎn)品零部件的上述特點，航空制造業(yè)對數(shù)控機床設備提出了以下需求：
1. 對高速、數(shù)控設備的需求
對于薄壁零件，由于具有重量輕、節(jié)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。但薄壁零件由于剛性差、強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。使用高速數(shù)控切削設備可以大大改善這種狀況，因為切削力隨著切削速度的提高而下降；切削產(chǎn)生的熱量絕大部分被切屑帶走；在高速切削范圍內(nèi)機床的激振頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，并且可以盡量減少加工中的徑向切削力和熱變形以上特點有利于減小工件變形，改善薄壁零件的加工精度和表面質(zhì)量。
對于飛機結構件，也是應用高速加工的主要領域，特別是在鋁合金結構件、復合材料構件的切削中應用廣泛。這類零件通常采用采用“整體制造法”，即在大塊毛坯上去除余量，形成薄壁，細筋結構的零件，需要去除大量金屬材料，導致切削時間占用零件總生產(chǎn)時間比例很大，整加工周期較長，zui終零件成品的重量只有毛坯的10%～20%，其余的80%～90%材料都成了切屑。使用高速數(shù)控設備可以實現(xiàn)這些零件的切削加工過程對于、準確加工的迫切需求。
對于鎳基高溫合金、鈦合金以及高強度結構鋼等被現(xiàn)代航空產(chǎn)品大量采用的難加工材料，由于這些材料強度大、硬度高，耐沖擊、加工中容易硬化，切削溫度高、*磨損嚴重，也只有采用高速切削技術，才可以有效地減少*磨損，大幅度提高生產(chǎn)率并提高零件的表面質(zhì)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(guī)切削的5～10倍，航空零件切削加工現(xiàn)場配備的高速銑削設備主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到24000r/min。高速切削，首先是高的速度，即高的主軸轉(zhuǎn)速，另一方面，又應有高的進給速度，為了提率，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(shù)控機床的結構及材料、機床設計制造技術、高速主軸系統(tǒng)、快速進給系統(tǒng)、高性能CNC控制系統(tǒng)都提出了較高的要求。數(shù)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(shù)控加工中心的需求
隨著飛機產(chǎn)品飛行性能的提高，對現(xiàn)代航空零件加工精度的要求也逐步嚴格，復雜形狀表面的精度誤差從早期的±（0.15～0.3）mm已經(jīng)提高到±（0.08～0.12）mm，表面粗糙度從Ra6.4～1.6提高到Ra1.6～0.8。對于以機翼梁、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、盤為典型代表的航空發(fā)動機零件，既要保證零件的表面質(zhì)量，又要保證加工的位置精度和形狀精度，這些零件，一般都要求一次裝卡，一次定位加工成型，只有多軸聯(lián)動的加工中心，才能滿足上述要求。在目前，對于航空零部件，五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床以及具有五坐標聯(lián)動控制、轉(zhuǎn)臺結構的數(shù)控機床等復合設備的需求增加。
3. 對數(shù)控機床適應信息技術發(fā)展的需求
隨著CAD、CAPP、CAM等信息技術的發(fā)展、為提高加工效率，許多企業(yè)都成立了數(shù)控編程中心，數(shù)據(jù)傳輸、模塊化設計以及成組加工技術對數(shù)控機床的硬件設計提出了更高的要求，另外，由于航空材料多為貴重稀有金屬或復合材料，虛擬切削加工技術將會得到進一步應用，所謂虛擬切削加工技術就是在對零件幾何參數(shù)、材料物理性能、加工過程切削參數(shù)以及加工物理過程(受力變形、熱變形等)進行全面物理建模的基礎上，利用計算機數(shù)值仿真技術對加工過程的動態(tài)情況和加工結果進行實際綜合分析的一種新興技術。它對數(shù)控機床的軟、硬件提出了更高的要求，要求根據(jù)NC加工機床的實際狀況用NC代碼驅(qū)動虛擬加工環(huán)境中的NC機床進行虛擬切削加工，它能描述*的真實運動軌跡，完成碰撞、干涉檢查，還可逼真地描述加工后工件的形位誤差、幾何尺寸誤差和表面粗糙度等屬性，并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(shù)(進給量、切削速度等)或工件裝卡方式進行調(diào)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(shù)控機床制造技術的提高，數(shù)控加工技術的發(fā)展也推進了航空制造業(yè)的進步。
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