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一文带你读懂五轴加工中心数控技术在飞机零件加工中的应用

13 2018-09
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        尽管钛金属加工领域取得长足的进步,但是钛合金高速切削技术(HSC)时代尚未到来。由于钛材料加工非常耗时和耗材,因此需要有一种富有前瞻性的新理论来引导和突破工艺极限。
在当今的工业生产过程中,有诸多领域要使用到各种型材,尤其是铝合金型材,而我国目前也是最大的铝合金型材生产和消费国。根据相关统计数据:2005年全世界铝型材产量总计约为1100万t,总生产能力1820万t左右,中国铝挤压材产量152万t,占世界总产量的14%,位列全球第一。在过去两年里,以上数字又已经有了大幅度的提升。交通运输业、建筑业、工业机械及金属加工业为铝型材最大的应用领域。在工业应用领域内,航空零部件制造是很大的一个应用需求。对于飞行器制造来说,铝型材的应用是不可或缺的。
        以飞机为例,铝型材可用来制造机身结构的机框、长桁、横梁等;在机翼制造时同样会使用到长桁类型材零件;而飞机内部的诸多部件都是靠型材制造的地轨或连接件安装固定在飞机上的;此外,还有很多形状各异的铰链,虽然尺寸不大,但也是由型材类的毛坯加工制造出来的。总之,飞行器的制造离不开型材的应用。

飞机制造中需要用机床加工的典型零件,主要有飞机机身结构件和发动机的关键零件两部分:
1.机身结构件典型零件
飞机机身结构件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接头、滑轨等类零件。以扁平件、细长件、多腔件和超薄壁隔框结构件为主。毛坯为板材、锻件和铝合金挤压型材。材料利用率仅为5%-10%左右,原材料去除量大。目前,国内飞机零件,90%以上为铝合金件,少量为不锈钢和钛合金钢,且整体结构件越来越多,应用复合材料是今后的发展方向。
机身结构件典型零件的结构特点
(1)件的轮廓尺寸越来越大。如有的梁类零件的长度已达到13m。
(2)零件的变斜角角度变化大,超薄壁等。最薄处尺寸只有0.76mm左右,所以,加工工艺刚性差。
(3)零件的结构越来越复杂,很多零件采用整体结构。
(4)零件的尺寸精度和表面质量要求越来越高,如有些零件加工后出现的毛刺等缺陷,不允许用人工去除。
加工飞机机身典型零件所需主要设备
(1)三坐标加工中心,如大型龙门立式加工中心;
(2)五轴联动加工中心,如大型龙门立式加工中心,应配备A/B摆角铣头或A/C摆角铣头;
(3)从发展考虑,需要大型龙门式双主轴五坐标加工中心,工作台尺寸5m×20m,用于加工梁类零件;
(4)加工铝合金件需要大功率高速加工中心,功率≥40kW,主轴转速20000r/min以上,带两坐标摆角铣头;
(5)由于整体铝合金件切削加工去除量大,为便于排屑,最好需要工作台可以翻转90°的卧式加工中心,目前,国内尚无这种卧式加工中心;
(6)飞机机身结构件品种多,形状各异,且工艺刚性差,需用大量卡具。为降低成本,缩短生产准备周期,需要各种柔性卡具;
(7)钣金成形件主要涉及蒙皮、型材、导管等曲面成形,要求成形精准。为保证制造精度,需要大规格蒙皮拉伸机;蒙皮滚弯成形机;还有三轴滚校平机、型材拉弯机、导管成形机等。飞机部件装配还需自动钻铆设备;
(8)为减轻飞机重量,复合材料的应用越来越多,制作复合材料构件需要铺带机等等(铺带机在国内还是空白)。

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