高效加工在飛機機翼整體壁板加工上的應(yīng)用
機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)是當今世界航空制造業(yè)中的先進高技術(shù)之一,機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型涉及到計算機輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù)购具,計算機模擬及仿真加工技術(shù)惯醇。在國內(nèi)首次并成功地將開發(fā)的機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)用于某新機機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板加工裸悟。從加工后的機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板測量數(shù)據(jù)分析,加工精度已達到國際先進水平侮增,從加工過程來看月腋,加工效率已接近國際先進水平峻呛。
隨著飛機性能的不斷提高辜窑,對飛機機翼的氣動和結(jié)構(gòu)要求越來越高寨躁,而且隨著市場多元化的發(fā)展职恳,進一步的降低制造成本放钦,使產(chǎn)品更加有競爭力恭金,使許多飛機制造商面臨的主要問題。
在國內(nèi)發(fā)展的一種新型飛機上颓屑,為了進一步的降低飛機的結(jié)構(gòu)重量饵卸,減少裝配工作量彰饭,采用了更新的飛機機翼整體壁板的設(shè)計思想。它集變厚度蒙皮峰抽、長珩泪缨、梳狀接頭、口蓋逢痕、橫向加強肋與一起钳枕,形成新型的飛機機翼整體壁板赏壹。
新型飛機機翼整體壁板結(jié)構(gòu)特點
? 零件加工完成后的尺寸為 10880mm×640mm×64mm,寬度方向的弧形弓高為13mm昔瞧, 毛料重量:1.898噸自晰,零件重量:221kg。因此其零件尺寸和加工前后重量的變化對加工控制的要求就是一個難點酬荞。
? 零件的協(xié)調(diào)要求高是一個難點混巧。要求相鄰的壁板兩端面和15個加強肋的位置偏移不能超過0.5mm。理論外形面對裝配型架的間隙不超過0.5mm糠牍。
? 零件加工過程中的變形控制要求在0.5mm以內(nèi)淹疙。
? 由于T型筋與加強肋的縱橫交錯成網(wǎng)格狀杜域,使零件內(nèi)部形成了底面為弧形、四周為變化角度的立筋冶巴、T型筋的凹槽和槽底面上設(shè)計的360多個臺階和下陷顺鸯。
? 由于零件的材料利用率僅有11.6%终距,切削余量很大。
根據(jù)上述分析地零件結(jié)構(gòu)特點奏路,我們制定下面的加工方案:
1臊诊、 根據(jù)毛料長11.8米×0.76米×80毫米;毛料1.898噸触机,零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜并帶有機翼理論外形的復(fù)合型整體機翼壁板的加工任務(wù)儡首,選擇合適的五座標龍門數(shù)控設(shè)備。
2蚂踊、 在編程過程中,采用對零件的理論外形面和內(nèi)槽進行分層粗加工和法向精加工的方法填篱,減少了零件的加工變形,使零件對裝配型架的間隙小于0.5毫米乌窿。
3庙炮、利用五坐標數(shù)控機床的擺角求驳,一次將零件理論外形底面和法向T型立筋加工出來,減少了以前零件理論外形面需要噴丸成型或冷成型加工方法粥谐,簡化了零件加工工藝過程娶得,從而大幅度提高了生產(chǎn)效率漾群,減少了加工費用。
4畜伐、利用T型銑刀的特點躺率,完成了零件法向T形立筋和圓弧底面和斜向加強肋的復(fù)合結(jié)構(gòu)的編程及加工。
5脚仔、在該零件的加工過程中進行了不同刀具的加工效果對比舆绎,取得了許多的加工經(jīng)驗吕朵,如:高轉(zhuǎn)速(9000轉(zhuǎn)/分鐘)與高走速(15000毫米/分鐘)的切削參數(shù)猎醇。
因為零件尺寸的限制,只能選擇我們公司相應(yīng)尺寸規(guī)格的機床進行加工努溃。為了提高加工效率,在實際生產(chǎn)中正面我們采用五座標功能加工零件行腔纤厨。粗族逻、精加工一次裝夾完成守镰。為了減少加工過程的零件變形崎络,我們采用了高速分層加工方式;槽腔加工采用對稱猖右、分散的加工方式颗酷,盡可能的減少加工過程造成的零件變形。
由于該零件的材料利用率較低稽橱,切削過程會產(chǎn)生大量的切屑,在加工中選擇合適的刀具耙屹,以及相適應(yīng)切削參數(shù)對加工效率和零件表面質(zhì)量以及控制零件變形有著重要的意義葫督。
加工的刀具要考慮較多的因素。首先板惑,采用的銑刀刀盤幾何形狀要適應(yīng)曲面加工橄镜,要具有良好的切削性能及排屑和斷屑性能,主要要適應(yīng)壁板內(nèi)型面的加工要求冯乘,這對于刀具干涉是很重要的因素。在選用刀具時姊氓,不僅要根據(jù)機床主軸的功率、轉(zhuǎn)速翔横,零件材料及刀具和刀片的有關(guān)切削參數(shù)作計算梗搅,而且更進一步要根據(jù)后述的仿真加工將其刀片及刀桿和機床主軸進行仿真和干涉檢查計算禾唁,以進行綜合考慮。如果刀具干涉无切,必須修改刀具方案及加工方法等穗狞,也就是最后確定的刀具必須在仿真和干涉檢查驗證沒有問題后才能確定。在機床功率、銑頭轉(zhuǎn)速范圍和機床剛性足夠的條件下凭衩,在仿真加工采用不同直徑刀具進行計算脏诈,盡量采用大直徑刀具以提高加工效率。因為此零件需要進行較大的余量去除慌位,所以選擇的切削速度較高子宵。高速切削刀具不僅在耐用度和可靠性方面比常規(guī)加工有更高的要求尚档,在刀具系統(tǒng)的安全性方面也有特殊的要求。所以我們和山特維克公司合作柄叹,在加工T型筋區(qū)域時定制了專用的T型銑刀。為了適應(yīng)高速加工的需要匾蛆,考慮到制造成本,一般的銑削我們選擇機夾式立銑刀切油,特殊區(qū)域的立銑刀我們選擇了整體粉末冶金高速鋼刀具蝙斜。
典型的加工參數(shù)如下:
理論外形面我們采用五座標行切形面,粗澎胡、精加工一次完成孕荠,在行切到接近理論外形時采用一定的方式,保證機翼外形正確攻谁。
由于零件比較大稚伍,制造夾具得費用也比較高,且周期也來不及戚宦。為此个曙,我們采用無銑具得加工方式,并且這種方式也有利于加工過程的變形控制受楼。這樣大的零件垦搬,在加工過程中采用無銑具的裝夾方式,零件在機床上正確放置和壓緊艳汽,對零件的變形控制和最終尺寸的保證都是十分重要的猴贰。需要考慮壓緊位置和機床運動的關(guān)系,還要考慮盡可能的減少零件的毛料尺寸河狐。
機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)是當今世界航空制造業(yè)中的最先進高技術(shù)之一证摩,機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型涉及到計算機輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù),計算機模擬及仿真加工技術(shù)若战。對機翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板的合理加工工藝方案氏长,裝夾定位技術(shù),加工方案配以合理的刀具和切削參數(shù),可以說壳荣,每個環(huán)節(jié)和涉及到的技術(shù)都是新技術(shù)問題尔芯。
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