精密加工技術(shù)是航空、航天及電子工業(yè)吴侦、軍事工業(yè)等不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)畏铆。
航空作為高新技術(shù)領(lǐng)域的前沿,對(duì)精密加工的需求和信賴性更為突出持搜,主要是零件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高密似。中國(guó)要突破飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備朵诫、材料等關(guān)鍵核心技術(shù)辛友,典型零件和難加工材料的加工是其中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
機(jī)匣加工
航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣有三類剪返,一類是對(duì)開(kāi)環(huán)形結(jié)構(gòu)废累,一類是整體環(huán)形結(jié)構(gòu),還有一種是異形殼體脱盲。機(jī)匣材料是一種難加工的耐高溫的高強(qiáng)度鈦合金材料邑滨。機(jī)匣又是薄壁、弱剛性結(jié)構(gòu)钱反,型面復(fù)雜掖看,精度要求高,加工難度大冷泵。機(jī)匣是大型零件馁捌,一臺(tái)推力為15000公斤航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣直徑Ф800mm。大飛機(jī)的大型風(fēng)扇機(jī)匣外形尺寸Ф1823.5mm×546mm,最薄處壁厚3mm往蚕。所以自凛,機(jī)匣加工需要中、大型多功能纱栓、高精度數(shù)控機(jī)床费抚。如加工直徑為Ф2000mm的數(shù)控立車和精密數(shù)控立車;工作枱尺寸為2400mm×5000mm的龍門(mén)式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心韭惧,需具備雙工位斟拘、在線測(cè)量和仿真功能,刀庫(kù)容量60把刀左右哀姿,數(shù)控系統(tǒng)具有高級(jí)編程功能拾撇。機(jī)床定位精度X/Y/Z分別為8μm/8μm/5μm,高速加工時(shí)鹰幌,主軸轉(zhuǎn)速10000r/min以上贼穆,主軸功率15千瓦~30千瓦,帶回轉(zhuǎn)工作枱兰粉,定位精度≦8”故痊;工作枱3000mm×5000mm龍門(mén)式鍵銑床,帶回轉(zhuǎn)工作枱玖姑,主軸轉(zhuǎn)速6000r/min愕秫。
葉片加工
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料,需用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心焰络,五軸高速龍門(mén)銑等加工葉片形面戴甩。葉根榫齒的加工需用拉床和緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床,并希望緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置闪彼,還需要有在線測(cè)量甜孤、程序調(diào)整和自動(dòng)補(bǔ)償功能。
葉片形面用電解加工可大大提高加工效率畏腕,還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光缴川。希望有葉片形面檢測(cè)設(shè)備。
大型寬弦空心風(fēng)扇葉片采用寬弦描馅、空心把夸、帶阻尼凸臺(tái)結(jié)構(gòu),直徑小1600mm以上脸夸,風(fēng)扇葉尖速度高達(dá)457m/s尉武,選用重量更輕的鈦合金或樹(shù)脂基材料,制造這類葉片需要1000mm×400mm×570mm的五坐標(biāo)葉片銑床期油;精度0.025mm的自動(dòng)拋光機(jī)源洒;組合封焊和擴(kuò)散連接及超塑成形設(shè)備等骡眼。
葉片有很多冷卻用的小孔,用電脈沖打孔赘眼,比用激光打孔好(激光打孔有硬化層)稿焚,但現(xiàn)在,電加工打孔機(jī)床沒(méi)有打孔深淺的顯示蔬聚,操作困難。希望能解決這個(gè)問(wèn)題矗绅,能顯示打孔的深淺墙违。而耐1100℃高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強(qiáng)度和綜合性能,葉片上有許多直徑為Φ0.3mm~Φ0.4mm的冷卻氣膜孔叼枝,制作這類葉片诽表,需要定向/單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐隅肥、制芯機(jī)竿奏、磨削中心、數(shù)控緩進(jìn)給磨床以及葉片制孔的電液束流設(shè)備和小孔加工單元等裝置腥放。
整體葉盤(pán)加工
整體葉盤(pán)是薄壁盤(pán)類零件泛啸,葉盤(pán)圓周上有裝葉片的榫齒槽。直槽可用拉削加工和磨削加工秃症。圓弧形榫齒槽可用銑削和成形磨加工候址,但圓弧形榫齒槽的檢測(cè)困難。葉環(huán)和葉盤(pán)的加工需要數(shù)控臥車种柑、精密數(shù)控立車岗仑。要求加工機(jī)床的剛性好,定位精度高聚请,定位精度約為2μm–3μm荠雕。整體葉盤(pán)的葉片部分,可用五軸高速加工中心加工驶赏,還可以用電火花成形加工酬桦。重型燃機(jī)葉盤(pán)直徑可達(dá)2000mm–3000mm,需要用砂輪線速度l00m/s以上的高速磨床加工罕识。
以下幾類產(chǎn)品在航空領(lǐng)域有著不同的應(yīng)用数壤。
用於加工葉片榫齒,分油盤(pán)端面弧齒的平面成形磨床:保寧(BLOHM)公司的PLANOMAT龟聊、PROFIMAT系列磨床趣闻,X、Y暑吹、Z軸均采用直線導(dǎo)軌和高精度滾珠絲杠存学,其中Y码承、Z軸可配分辨率為0.1um光柵尺。美蓋勒(MAEGERLE)的MFP优生、MGC系統(tǒng)機(jī)床X城离、Y軸采用靜壓導(dǎo)軌,Z軸采用滾柱導(dǎo)軌泪确,其中Y娜食、Z軸可配分辨率為0.1um光柵尺。保寧(BLOHM)公司美蓋勒(MAEGERLE)還針對(duì)航空領(lǐng)域的應(yīng)用有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)了相關(guān)磨削應(yīng)用軟件敞峭,并隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)軟件進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)踊谋。所有這些可以保證采用緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削,并將齒形精度控制在±0.005mm以內(nèi)旋讹。
用於加工航空液壓元件的外圓磨床:斯圖特(STUDER)公司的S系列磨床殖蚕,采用了擁有著名專利技術(shù)的Granitan人造花崗巖床身,此床身具有優(yōu)異的吸振性和出色的熱穩(wěn)定性沉迹。專有高精回轉(zhuǎn)技術(shù)Nanospin睦疫,保證回轉(zhuǎn)B軸的重復(fù)精度達(dá)到高精級(jí),無(wú)背隙現(xiàn)象鞭呕,從磨削外圓轉(zhuǎn)換到磨削錐度無(wú)需修整砂輪成型蛤育。工作枱、砂輪架為平—V卸荷貼塑導(dǎo)軌葫松,剛性好缨伊、精度高。尾架調(diào)節(jié)精度0.1μm进宝。斯圖特(STUDER)的S系列磨床可以輕松地保證零件尺寸公差±1μm以內(nèi)刻坊。
用於加工航空軸承,齒輪軸等的外圓佩嘀、無(wú)心磨床:肖特(SCHAUDT)易祖、米克羅莎(MIKROSA),由於床身采用了人造花崗巖鑄成沫杜,具有極佳的熱穩(wěn)定性和吸震性悍写。砂輪主軸采用免維護(hù)陶瓷混合軸承支承。微米級(jí)精度安裝和調(diào)試可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的加工精度垛岛。
此外刀具磨床瓦爾特(WALTER)暴艘、伊瓦格(EWAG),是世界上目前唯一可提供刀具磨削及測(cè)量的一站式解決方案的供應(yīng)商限剩,可用於磨削加工PCD柬沾、PCBN刀具以適應(yīng)航空工業(yè)難加工材料的加工。
精密加工技術(shù)集機(jī)床魂麦、工具住秉、計(jì)量假却、等成果於一體,需針對(duì)不同的加工對(duì)象睹傻、不同的產(chǎn)品要求夏跷,綜合地加以利用。每種精密加工方法都有特定的或適用的加工對(duì)象或精度范圍明未,選擇精密加工方法要綜合考慮材料特性槽华、加工效率、加工成本趟妥。
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