五軸數(shù)控機(jī)床設(shè)備在航空工業(yè)中的應(yīng)用
飛機(jī)的典型零部件有梁、筋纽秽、肋板褂圣、框、壁板察夕、接頭等零件妖坡,毛坯為板材、鍛件和擠壓型材区匣。目前偷拔,90%以上的零件為鋁合金件,少量為不銹鋼和鈦合金亏钩。
飛機(jī)零件主要結(jié)構(gòu)形式分為兩類莲绰。一類是長板型零件,如梁姑丑、緣條蛤签、筋和壁板類零件,長寬比大栅哀,內(nèi)震肮、外緣為空間曲面,形狀復(fù)雜留拾。例如钙蒙,某型號飛機(jī)緣條零件是 T形薄壁件,材料為T形高強(qiáng)度鋁合金擠壓型材间驮,6700mm×110mm×200mm,有91.68°的角度要求煤蔚,理論外形精度正負(fù)0.25mm试填;上壁板件和下壁板件都是高強(qiáng)度鋁合金件,最長5600mm谦枢,最寬750mm三麦,最薄2mm,加工時(shí)還需用真空平臺夾持怕茉;加工鋁合金件要求高速切削屈宿,因?yàn)榱汉蜋C(jī)翼等整體壁板都是整體材料加工而成。
另一類是框形零件榨豹,如異型肋脸嗜、支架或接頭等。主要為框形結(jié)構(gòu)樱搪,形狀復(fù)雜亭弥,加工量大阴香。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)雜粮剃,毛坯為鍛件恳蹲,外形尺寸420mm×340mm×225mm,形位公差0.1mm俩滥;肋腹板毛坯為高強(qiáng)度鋁合金材板嘉蕾,最大925mm×260m×76mm,最小 590mm×190mm×35mm霜旧,分為單面框错忱、雙面框兩種腹板,最薄處僅0.9mm颁糟,材料利用率12%航背,這就意味著88%的材料被切除。倉門也是框類零件棱貌,材料為7150~T7351高強(qiáng)度鋁合金玖媚,毛坯尺寸40mm×3100mm×800mm,也有單婚脱、雙面框之分今魔,還有門蓋加強(qiáng)筋板、門框接頭等障贸。
為了提高加工效率错森,鋁合金件加工采用高速切削,要求使用高速機(jī)床厨杆,主軸轉(zhuǎn)速15000r/min~18000r/min以上东种,加速度1g左右,定位精度 0.02mm翎郭,加工精度0.1mm~0.15mm撮译,全行程內(nèi)精度0.3mm。
航空工業(yè)中蔽掀,鈦合金的應(yīng)用在增加龄羽,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循抱,屬于大扭矩強(qiáng)力切削砂姥,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)加工功能蟀符,應(yīng)配備 A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭掠记。A/B擺角銑頭的剛性好,A/C擺角銑頭的剛性差些,五軸聯(lián)動時(shí)擺角正負(fù)25°坐求,機(jī)床定位精度0.02mm蚕泽。
飛機(jī)工業(yè)中復(fù)合材料應(yīng)用增多,尤其是碳纖維材料桥嗤。目前急需復(fù)合材料加工專用設(shè)備如鋪帶機(jī)等须妻,鋪帶機(jī)的關(guān)鍵是要具備檢測、激光定位泛领、紅外監(jiān)控荒吏、壓實(shí)、超聲波切割等功能渊鞋。
航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵件主要是機(jī)匣和葉片绰更。機(jī)匣有三類:對開環(huán)形結(jié)構(gòu)、整體環(huán)形锡宋、異形殼體儡湾。航空發(fā)動機(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执俩,而后機(jī)匣則要耐更高溫度徐钠,屬難加工材料。機(jī)匣也是大型零件蚤就,一臺15000千克推力的發(fā)動機(jī)機(jī)匣直徑達(dá) 800mm寥伍,加工時(shí)間長,所以闰厨,提高加工效率很重要撼腹。
機(jī)匣加工需要多功能、高精度數(shù)控機(jī)床害寸,如數(shù)控立車瓦腋、數(shù)控精密鏜床和五軸加工中心,需具備雙工位寝谚、在線測量和仿真功能秤凡,刀庫容量60把刀左右,數(shù)控系統(tǒng)具有高級編程功能憎苦,高速加工主軸轉(zhuǎn)速10000r/min以上,主軸功率15千瓦~30千瓦泽姨。粗加工采用重切削叁震,所以,機(jī)床要有足夠的強(qiáng)度敲坏。精加工采用高速切削窘问,機(jī)匣的許多小孔用電加工機(jī)床打孔。
葉片類加工分為兩部分,即渦輪葉片和葉輪(即整體葉盤)惠赫。葉片材料為耐高溫的鈦合金材料把鉴,需用五軸聯(lián)動加工中心,五軸高速龍門銑等加工葉片形面儿咱,銑削加工量很大庭砍。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混埠,還需要用在線測量怠缸、程序調(diào)整和自動補(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钳宪,還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光揭北,這就要求機(jī)床帶有葉片形面檢測設(shè)備。如用電解加工吏颖,需防腐蝕搔体、電解液處理、采取絕緣措施等综俄,會增加環(huán)保成本竿赂。
葉片有很多冷卻用的小孔,用電脈沖打孔面啄,比如用激光打孔(激光打孔有硬化層)舒叨,但現(xiàn)在電加工打孔沒有孔透不透的顯示,操作困難焊蕉。用戶單位希望能夠解決這個(gè)問題滔测,使機(jī)床能夠顯示打孔的進(jìn)程。
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)谊弯,形狀復(fù)雜罚迹。為了增加航空器的機(jī)動性,增加有效載荷和航程霍鹿,降低成本异这,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≌侠欤現(xiàn)在大量采用鋁合金愤售、高溫合金、鈦合金胎许、高強(qiáng)度鋼峻呛、復(fù)合材料、工程陶瓷等辜窑。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件钩述、蜂窩件多寨躁,工藝剛性差。
航空工業(yè)需要帶A/B擺角或A/C擺角的五軸聯(lián)動加工中心牙勘、高速加工中心职恳、大型雙龍門立式加工中心、大型數(shù)控龍門鏜銑床方面、精密數(shù)控車床放钦、大型數(shù)控精密立式車削中心、車銑復(fù)合加工中心葡幸、葉盤高效加工中心最筒、斷面弧齒磨床、高速轉(zhuǎn)子葉尖磨床蔚叨、緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床床蜘、拉床、電加工機(jī)床议猛、激光熔覆加工機(jī)床玛呐、扳類件無模多點(diǎn)成形壓力機(jī)、定向單晶熔煉爐蟋晾、電液束流設(shè)備等冻咆。要求機(jī)床具有足夠的剛性,操作簡單策哈,人機(jī)界面清楚炮家,樣條插補(bǔ)(NURBS),過程均勻控制和在線測量仿真功能泪缨。
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