據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)人士介紹,本次調(diào)研的重點(diǎn)是對飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要關(guān)鍵件制造工藝和設(shè)備進(jìn)行了摸底調(diào)查鬼贱。此次航空工業(yè)調(diào)研的主要用戶有:沈陽飛機(jī)公司移怯、沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司、上海飛機(jī)制造廠这难、西安飛機(jī)國際公司芋酌、西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司。
急需專用設(shè)備加工復(fù)合材料零件
飛機(jī)的典型零部件有梁慎瓮、筋菜臣、肋板、框捧法、壁板萄天、接頭等零件,毛坯為板材裹五、鍛件和擠壓型材卦须。目前,90%以上的零件為鋁合金件捅县,少量為不銹鋼和鈦合金摊壳。
飛機(jī)零件主要結(jié)構(gòu)形式分為兩類。一類是長板型零件猪晰,如梁粒颂、緣條谜珠、筋和壁板類零件,長寬比大仑萧,內(nèi)士修、外緣為空間曲面,形狀復(fù)雜樱衷。例如棋嘲,某型號飛機(jī)緣條零件是T形薄壁件,材料為T形高強(qiáng)度鋁合金擠壓型材矩桂,6700mm×110mm×200mm沸移,有91.68°的角度要求,理論外形精度正負(fù)0.25mm侄榴;上壁板件和下壁板件都是高強(qiáng)度鋁合金件雹锣,最長5600mm,最寬750mm牲蜀,最薄2mm笆制,加工時(shí)還需用真空平臺(tái)夾持;加工鋁合金件要求高速切削涣达,因?yàn)榱汉蜋C(jī)翼等整體壁板都是整體材料加工而成在辆。
另一類是框形零件,如異型肋度苔、支架或接頭等匆篓。主要為框形結(jié)構(gòu),形狀復(fù)雜余窖,加工量大猾妖。如某支線飛機(jī)后梁轉(zhuǎn)軸接頭是平衡尾翼的主要受力件,結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜森片,毛坯為鍛件啼脑,外形尺寸420mm×340mm×225mm,形位公差0.1mm毯炊;肋腹板毛坯為高強(qiáng)度鋁合金材板令袒,最大925mm×260m×76mm,最小590mm×190mm×35mm态素,分為單面框程蠕、雙面框兩種腹板,最薄處僅0.9mm躲含,材料利用率12%辣铡,這就意味著88%的材料被切除。倉門也是框類零件,材料為7150~T7351高強(qiáng)度鋁合金酣衷,毛坯尺寸40mm×3100mm×800mm交惯,也有單、雙面框之分鸥诽,還有門蓋加強(qiáng)筋板商玫、門框接頭等箕憾。
為了提高加工效率牡借,鋁合金件加工采用高速切削,要求使用高速機(jī)床袭异,主軸轉(zhuǎn)速15000r/min-18000r/min以上钠龙,加速度1g左右,定位精度0.02mm御铃,加工精度0.1mm~0.15mm碴里,全行程內(nèi)精度0.3mm。
航空工業(yè)中上真,鈦合金的應(yīng)用在增加咬腋,鋁鋰合金也開始應(yīng)用。加工鈦合金件要求機(jī)床具有足夠的扭矩和功率睡互,屬于大扭矩強(qiáng)力切削根竿,要求主軸轉(zhuǎn)速6000r/min左右,機(jī)床應(yīng)具有足夠剛度和五坐標(biāo)加工功能甩澳,應(yīng)配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭卜呈。A/B擺角銑頭的剛性好,A/C擺角銑頭的剛性差些岗师,五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)擺角正負(fù)25°贵舀,機(jī)床定位精度0.02mm。
飛機(jī)工業(yè)中復(fù)合材料應(yīng)用增多瘩邀,尤其是碳纖維材料欲灾。目前急需復(fù)合材料加工專用設(shè)備如鋪帶機(jī)等,鋪帶機(jī)的關(guān)鍵是要具備檢測依矿、激光定位勉徘、紅外監(jiān)控、壓實(shí)纤票、超聲波切割等功能嗓钦。
發(fā)動(dòng)機(jī)加工大量使用高精度機(jī)床
航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件主要是機(jī)匣和葉片。機(jī)匣有三類:對開環(huán)形結(jié)構(gòu)猪攀、整體環(huán)形溯饵、異形殼體。航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣是耐高溫的高強(qiáng)度鈦合金材料,前機(jī)匣溫度200°C-300°C丰刊,而后機(jī)匣則要耐更高溫度隘谣,屬難加工材料。機(jī)匣也是大型零件啄巧,一臺(tái)15000千克推力的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣直徑達(dá)800mm寻歧,加工時(shí)間長,所以秩仆,提高加工效率很重要码泛。
機(jī)匣加工需要多功能、高精度數(shù)控機(jī)床澄耍,如數(shù)控立車噪珊、數(shù)控精密鏜床和五軸加工中心,需具備雙工位齐莲、在線測量和仿真功能痢站,刀庫容量60把刀左右,數(shù)控系統(tǒng)具有高級編程功能鳖直,高速加工主軸轉(zhuǎn)速10000r/min以上悯女,主軸功率15千瓦~30千瓦。粗加工采用重切削姥咖,所以犀震,機(jī)床要有足夠的強(qiáng)度。精加工采用高速切削绊蚯,機(jī)匣的許多小孔用電加工機(jī)床打孔讽歹。
葉片類加工分為兩部分,即渦輪葉片和葉輪(即整體葉盤)箭堆。葉片材料為耐高溫的鈦合金材料几研,需用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,五軸高速龍門銑等加工葉片形面猿异,銑削加工量很大蚓夺。葉根榫頭的加工用拉床和緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床,要求緩進(jìn)給磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置兢涡,還需要用在線測量赛喊、程序調(diào)整和自動(dòng)補(bǔ)償功能。
葉片形面的加工用電解加工可大大提高加工效率局待,還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光斑响,這就要求機(jī)床帶有葉片形面檢測設(shè)備。如用電解加工钳榨,需防腐蝕舰罚、電解液處理纽门、采取絕緣措施等,會(huì)增加環(huán)保成本营罢。
葉片有很多冷卻用的小孔赏陵,用電脈沖打孔,比如用激光打孔(激光打孔有硬化層)饲漾,但現(xiàn)在電加工打孔沒有孔透不透的顯示蝙搔,操作困難。用戶單位希望能夠解決這個(gè)問題考传,使機(jī)床能夠顯示打孔的進(jìn)程吃型。
大多需要五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床
航空工業(yè)典型零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大量采用整體薄壁結(jié)構(gòu),形狀復(fù)雜伙菊。為了增加航空器的機(jī)動(dòng)性败玉,增加有效載荷和航程祭静,降低成本纷沽,進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和廣泛采用新型輕質(zhì)材料,且對材料性能要求越來越高∫隽唬現(xiàn)在大量采用鋁合金讹唧、高溫合金、鈦合金研镀、高強(qiáng)度鋼剃坦、復(fù)合材料、工程陶瓷等焙檀。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件绝电、蜂窩件多,工藝剛性差辟瞄。
航空工業(yè)需要帶A/B擺角或A/C擺角的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心默在、高速加工中心、大型雙龍門立式加工中心坝给、大型數(shù)控龍門鏜銑床跺诈、精密數(shù)控車床、大型數(shù)控精密立式車削中心魂奥、車銑復(fù)合加工中心菠剩、葉盤高效加工中心、斷面弧齒磨床耻煤、高速轉(zhuǎn)子葉尖磨床具壮、緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床、拉床哈蝇、電加工機(jī)床棺妓、激光熔覆加工機(jī)床、扳類件無模多點(diǎn)成形壓力機(jī)、定向單晶熔煉爐涧郊、電液束流設(shè)備等贯被。要求機(jī)床具有足夠的剛性,操作簡單妆艘,人機(jī)界面清楚彤灶,樣條插補(bǔ)(NURBS),過程均勻控制和在線測量仿真功能批旺。
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