為滿足現(xiàn)代飛機隱身、超聲速巡航、超常規(guī)機動、高信息感知能力洗出、長壽命、結構輕量化等方面的性能要求图谷，設計中大量采用了新技術翩活、新結構、新材料便贵，結構件也日趨向尺寸大型化倒恭、結構復雜化、制造精確化發(fā)展[1]秤慌。結構件的發(fā)展趨勢決定了其工藝特點：結構復雜，加工難度大孕称；切削加工量大式涝；薄壁，易變形酝遇；零件制造精度要求高等图汪。對此類航空整體結構件實現(xiàn)高精度、高效率和高可靠性的切削加工一直是航空制造業(yè)面臨的一個重要課題驳芙。隨著高速切削技術的發(fā)展讳汇，高速切削加工以其加工效率高、切削力小掰闯、工件的熱變形和熱膨脹小枪第、加工表面質量好、經濟效益高及適宜加工復雜和細長薄壁件等獨特優(yōu)勢的钞，被廣泛應用于航空航天整體結構件的加工中[2]兜蠕。
　　高速切削加工技術是在機床結構及材料、高速主軸系統(tǒng)抛寝、快速進給系統(tǒng)熊杨、高性能CNC控制系統(tǒng)、機床設計制造技術盗舰、高性能刀夾系統(tǒng)晶府、高性能刀具材料及刀具設計制造技術、高效高精度測試技術、高速切削加工理論川陆、高速切削加工工藝等諸多相關硬件與軟件技術均得到充分發(fā)展的基礎上綜合而成的剂习。它具有加工效率高、切削力小书劝、加工精度和表面質量高等特點进倍，已在航空、航天购对、汽車猾昆、模具和精密機械等行業(yè)得到了廣泛應用，并取得了重大的經濟效益协包。
　　高速切削加工技術的核心是切削參數(shù)的仿真優(yōu)化帅珍。高速切削參數(shù)的探索經歷了從照搬普通切削加工參數(shù)( 加工效率低，薄壁加工表面質量差)幔憋，采用試切方法獲取高速加工切削參數(shù)（能滿足質量要求司报，效率有所提高，成本高全乙，周期長）的過程偎洋。目前在國內，多數(shù)航空企業(yè)采用了基于動力學仿真技術優(yōu)化切削參數(shù)的方法侄伟，改變了傳統(tǒng)獲取切削參數(shù)的方法睁奶。
高速銑削加工動力學仿真
　　高速切削加工要有高的主軸轉速，一般主軸轉速在10000~20000r/min以上的為高速切削撇委；進給速度很高爵蝠，通常達15~50m/min，最高可達90m/min汪仰。
但是如果在加工中單純地提高機床的主軸轉速和進給速度后揩墓，就會帶來銑切加工過程中刀具或工件的振動，即顫振現(xiàn)象典挑。顫振是金屬切削過程中刀具和工件之間產生的一種較為強烈的自激振動現(xiàn)象酥宴。顫振的出現(xiàn)會導致切削力峰值明顯增加，使加工表面粗糙度和尺寸精度明顯下降您觉，嚴重時會使刀具破裂幅虑，主軸受損；此外通常會對加工環(huán)境造成一定污染[3]顾犹。
　　如何解決上述問題成為高速切削研究的難題倒庵，于是北京航空航天大學通過對高速切削加工出現(xiàn)顫振的問題進行了研究，提出了基于動力學仿真的高速切削加工參數(shù)優(yōu)化的理論炫刷，通過找到切削的顫振穩(wěn)定域后擎宝，對切削參數(shù)進行優(yōu)化郁妈，解決了高速切削帶來的顫振問題。顫振穩(wěn)定域即為在頻域內對銑削過程顫振的穩(wěn)定性進行計算绍申，給出切削過程的穩(wěn)定區(qū)域（主軸轉速噩咪、切削深度）[3]。
　　而基于動力學仿真的高速數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化技術是通過對“主軸+刀具（幾何极阅、材料）+工件（材料）”構成的數(shù)控加工工藝系統(tǒng)進行系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)測試和切削過程動力學仿真計算胃碾，獲取切削力、切削扭矩蛹鼎、主軸功率样京、切削顫振穩(wěn)定域等力學信息，并通過切削參數(shù)優(yōu)化軟件實現(xiàn)對高速數(shù)控加工切削參數(shù)的優(yōu)化[4]列充。

　　高速銑削加工動力學仿真主要是利用數(shù)控機床加工動力學特性測試分析系統(tǒng)（DynaCut軟件）生成頻響函數(shù)和模態(tài)參數(shù)品痕，然后在銑削加工動力學仿真系統(tǒng)（SimutCut軟件）中，結合頻響函數(shù)和模態(tài)參數(shù)進行顫振穩(wěn)定域和時域仿真频咨，獲取切削力/切削轉矩/切削功率/切削厚度等時域信息和顫振穩(wěn)定域曲線府贰，并輸出仿真數(shù)據(jù)表格文件，最后根據(jù)仿真數(shù)據(jù)表格文件選擇優(yōu)化的切削參數(shù)埃账，使零件在加工過程中選取最佳的機床轉速窑岖、切削深度等切削參數(shù)[5-8]。高速切削加工技術在大型復雜整體壁板上的應用
1 整體壁板簡介
　　陜飛公司某型機整體壁板唱棍，采用了大尺寸匹惊、大厚度、變截面帶長桁逛镶、帶維修口框網格狀設計迄埃，中央翼長度近4.6m疗韵，中外翼長度近10.8m兑障，采用上三下五整體壁板分塊布局，全機共有24壁板蕉汪。壁板結構如圖1流译、圖2所示，且存在下列難點：

　　· 材料去除率大者疤。整體壁板的材料采用俄鋁福澡，1973T2和1611T，預拉伸擠壓板材驹马。材料最大尺寸為11000mm×9000mm×800mm革砸，毛料最重達2.5t，材料價值高糯累，材料去除率為90%左右算利。
　　· 易變形册踩。零件結構復雜，厚度尺寸變化大效拭，零件最厚處為67mm囤檐，最薄處僅為2.5mm。從結構剛性來看甜湾，有的局部剛性很強膊护，而有的局部剛性很弱，加工時材料內部應力釋放不均勻兜充，零件變形不易控制淋渤。
　　· 結構復雜，加工難度大邻冷。整體壁板的底面為機翼理論外形决癞，長桁沿機翼型面法向分布，尤其是中外翼壁板蒙皮是變厚度的妆跌。理論上外型面與翼弦面不平行榴廷。長桁、肋等與壁板底面呈變角狀態(tài)证账。
　　陜飛公司在未采用高速切削前钢战，中外翼整體壁板在首件零件加工工時約為410h，而1架飛機共有24塊壁板除踱，照此加工方法弟头，1臺機床1年只能加工1架機的壁板，加工效率低涉茧，直接影響到飛機的交付進度赴恨。
2 高速加工工藝方案的制定
　　為解決整體壁板加工效率低和零件變形問題，陜飛公司對高速切削加工技術進行了摸索和嘗試伴栓，在壁板的加工過程中通過優(yōu)化加工工藝方案和采用基于動力學仿真的高速數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化技術的應用伦连，取得了較好成效。
（1）加工方案钳垮。
　　為了提高加工效率惑淳，防止零件變形，在制定工藝方案上經仔細研究饺窿、反復論證歧焦，最終制定加工方案為：在加工整體壁板時先加工壁板內形再加工壁板理論外形面，且分粗加工和精加工進行肚医；零件的定位采用工藝凸臺加工藝墻的方式如圖3所示绢馍。對于切削加工方式, 除壁板長桁中“T”型槽的加工采用“T”型刀用普通數(shù)控加工外，其余粗肠套、精加工一律采用高速加工的加工方案歇肖。整體壁板T 型槽結構如圖3所示恒欣。

（2） 整體壁板加工具體流程。
· 小切削量銑毛坯上下表面挖榜；
· 銑正反兩面加工基準邊髓界；
· 三軸粗銑上表面一側內形（高速銑削，防止變形）挣傻；
· 三軸粗銑T型槽咪犹；
· 三軸粗銑下表面理論外形一側（高速銑削，防止變形）棵欧；
· 銑零件工藝凸臺遭屑；
· 精銑毛坯上下表面；
· 精銑正反兩面加工基準邊运荸；
· 五軸精銑上表面一側內形（高速銑削）贴袖；
· 五軸精銑T型槽；
· 五軸精銑下表面理論外形一側（高速銑削）吩擒；
· 銑外形质窒，下料。具體部位如圖4所示贷腕。

3 高速切削加工切削參數(shù)的確定
　　以中央翼2#上壁板為例背镇，其結構示意如圖3所示，所使用的設備為JOBS143五軸龍門數(shù)控高速銑床泽裳，材料為1973T2瞒斩。（1）數(shù)據(jù)采集。
將刀具裝夾在機床主軸上涮总，將傳感器與刀具胸囱、脈沖設備相連，通過對刀具錘擊得到機床主軸x方向和y方向錘擊試驗數(shù)據(jù)瀑梗。經DynaCut軟件處理烹笔，得到φ32-R3-L80硬質合金刀具的 “機床- 刀具”系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)，如表1所示夺克。

（2）利用SimuCut軟件對實驗數(shù)據(jù)進行顫振穩(wěn)定域分析箕宙。
　　打開SimuCut v1.22嚎朽，將φ32-R 3-L80硬質合金刀具的 “機床- 刀具”系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)導入動態(tài)特性命令欄铺纽，輸入刀具、工件信息參數(shù)和切削方式哟忍，進行顫振穩(wěn)定域仿真诫瑞，從而生成顫振穩(wěn)定曲線，如圖5所示融确，其中曲線下部分為穩(wěn)定域喘玄，用于初步確定切削參數(shù)测佣。

   
    根據(jù)得到的顫振穩(wěn)定域曲線，初步確定工藝參數(shù)蝗悼，如表2所示忽件。

（3）生成動力學時域仿真。
　　通過輸入刀具參數(shù)出募、選擇材料系數(shù)涌俘，以及輸入相關的切削參數(shù)，進行切削力仿真蒂扇，生成時域仿真如圖6所示昔永。

（4）選擇優(yōu)化的切削參數(shù)進行加工。
　　根據(jù)生成的仿真分析數(shù)據(jù)喝暂、實際加工設備的能力（設備參數(shù)見表3）以及我集團的實際具體情況缺钓，對初步確定的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并選擇優(yōu)化的切削參數(shù)加工該零件叫胁。根據(jù)此方法最終確定了使用φ32-R 3-L80硬質合金刀具加工的優(yōu)化參數(shù)：

主軸轉速n：12000r/min凰慈；
進給速度F：4800mm/min；
每齒進給量c：0.2mm/z驼鹅；
切寬ae：32mm溉瓶；
切深ap：5mm。
（5）采用優(yōu)化前與優(yōu)化后切削參數(shù)進行加工的效率對比谤民。
　　根據(jù)對零件加工參數(shù)優(yōu)化前與參數(shù)優(yōu)化后的實際加工數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計堰酿，該零件在加工參數(shù)優(yōu)化前使用該規(guī)格刀具所需的切削加工時間為9.38h，而采用優(yōu)化后的切削參數(shù)進行加工张足，時間縮短為4.14h触创，從而使該零件的加工效率提高了127%。利用該方法對所有加工該中央翼的整體壁板刀具進行了顫振穩(wěn)定域分析和加工工藝參數(shù)優(yōu)化为牍，使中央翼壁板機械加工時間由原來的180h減少到60.05h哼绑，同時零件的變形率明顯降低，零件加工質量得到顯著提高碉咆，鉗工打磨工作量減少60%左右抖韩。
結束語
　　采用高速切削加工技術，使機翼整體壁板的切削加工效率大大提高盆篡，保證了飛機整體壁板的生產配套豹炊，同時提高了大型機翼整體壁板的加工質量，減小了零件加工變形春异；高速切削加工技術的研究為大型復雜薄壁整體零件的加工提供了有效的方法和途徑遂报；飛機大型復雜整體壁板高速切削加工技術的研究應用，為后續(xù)運8系列機型及在研飛機的大型整體端框氛坪、整體肋瞳弱、整體梁冠幕、接頭等開展高速高效切削加工奠定了堅實的基礎。
本文共有參考文獻8篇纽债，因篇幅所限雇蚁，未能一一列出，讀者如有需要倚痰，請向本刊編輯部索取迹姆。 （責編　夏宛）

（單位：中航工業(yè)陜西飛機工業(yè)（集團）有限公司 作者：夏 斌 蘇衛(wèi)華等）

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