航空工業(yè)是高技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，是世界高技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)蹄咖，各國(guó)爭(zhēng)相把發(fā)展航空工業(yè)列為高技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)褐健。新型、先進(jìn)飛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造成為了各國(guó)高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)澜汤。

航空制造技術(shù)是航空工業(yè)賴(lài)以生存和發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)蚜迅，數(shù)控技術(shù)是航空工業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備的水平是衡量航空工業(yè)綜合技術(shù)水平和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一俊抵。

2. 航空結(jié)構(gòu)件的發(fā)展方向

現(xiàn)代飛機(jī)中大量的采用了大型整體結(jié)構(gòu)件谁不，相對(duì)于以前的焊接坐梯、組裝模式，大型整體結(jié)構(gòu)件可大量減少零件數(shù)量和裝配工序刹帕，并有效減輕飛機(jī)整機(jī)重量吵血，提高零件強(qiáng)度和可靠性，使飛機(jī)的制造質(zhì)量顯著提高偷溺。整體結(jié)構(gòu)件尺寸大蹋辅，如整體框結(jié)構(gòu)尺寸超過(guò)2000mm×2000mm 、長(zhǎng)梁長(zhǎng)度超過(guò)6000mm娱陈、壁板結(jié)構(gòu)尺寸超過(guò)3000×2000mm 挥疲。在新一代飛機(jī)中整體結(jié)構(gòu)件尺寸將進(jìn)一步加大。

飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜雳誉，外形涉及機(jī)身外形饼贰、機(jī)翼外形及翼身融合區(qū)外形等復(fù)雜理論外形，周邊輪廓與其他零件還有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系信炬；切削加工量大铆性，許多零件的材料去除率達(dá)到90%以上；裝配協(xié)調(diào)面移蔼、交點(diǎn)孔等數(shù)量多跨溺，加工精度要求高。

隨著新一代戰(zhàn)機(jī)性能要求的逐步提高备饭，整體結(jié)構(gòu)件的外形日趨復(fù)雜惩投、精度要求越來(lái)越高，新型高性能材料不斷引入幼健，目前整體結(jié)構(gòu)件材料逐漸由鋁合金為主轉(zhuǎn)變?yōu)殇X合金兄存、鈦合金、復(fù)合材料并重的局面卑雁。由于鈦合金等先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料具有輕質(zhì)募书、高強(qiáng)、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)異性能测蹲，能夠很好地適應(yīng)飛行器的極限工作環(huán)境莹捡，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多,其用量百分比已經(jīng)成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志

隨著航空結(jié)構(gòu)件的不斷整體化和輕量化，其典型零件的發(fā)展趨勢(shì)是形狀越來(lái)越復(fù)雜扣甲、壁厚越來(lái)越薄篮赢。以鈦合金為代表的航空結(jié)構(gòu)件的材料特性和加工特點(diǎn)，要求機(jī)床必須具備高剛性琉挖、高精度启泣、大功率主軸、大扭矩?cái)[角驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好寥茫、機(jī)床振動(dòng)小等特點(diǎn)遣蚀，對(duì)數(shù)控設(shè)備的設(shè)計(jì)制造提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

3. V5 1030 ABJ結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

V5 1030 ABJ 五坐標(biāo)立式加工中心坠敷，是中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所（原中航總第625所）針對(duì)鈦合金汹涯、合金鋼等難加工材料，結(jié)合國(guó)內(nèi)航空結(jié)構(gòu)件加工特點(diǎn)及加工條件設(shè)計(jì)制造的数屁，機(jī)床具有高剛性片侧、高精度、高可靠性等特點(diǎn)透格，適合加工各種復(fù)雜型面高強(qiáng)度航空結(jié)構(gòu)件微悬。

1) 高剛度抗振結(jié)構(gòu)件

V5 1030 ABJ的基礎(chǔ)部件包括床身、底座韭拙、立柱沙诅、垂滑板、擺角滑板祥扒、工作臺(tái)等支承件,它們的基本功能是承載和保持各執(zhí)行部件的相對(duì)位置草仪。該加工中心集粗、精加工于一體,既要能夠承受粗加工時(shí)大吃刀鼻蟆、大走刀的最大切削力振害、又要能夠保證精加工時(shí)的高精度,基礎(chǔ)件在強(qiáng)度、剛度匀油、抗振性缘缚、熱變形和內(nèi)應(yīng)力等方面都通過(guò)ANSYS有限元分析進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

床身敌蚜、底座桥滨、工作臺(tái)和主軸箱采取鑄造全封閉結(jié)構(gòu), 不僅具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)剛性，而且具備較大阻尼系數(shù)能夠吸收切削加工時(shí)的振動(dòng)弛车；整體結(jié)構(gòu)框形設(shè)計(jì)和加強(qiáng)筋對(duì)稱(chēng)布置能很好消除熱變形和內(nèi)應(yīng)力的影響齐媒。

立柱、垂滑板和擺角滑板等移動(dòng)部件采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu),有利于減輕機(jī)床移動(dòng)質(zhì)量纷跛，提高動(dòng)態(tài)性能里初，采取大截面模量設(shè)計(jì)提高整體剛度保證動(dòng)態(tài)精度。

2) 大功率主軸系統(tǒng)

主軸部件的性能直接影響加工質(zhì)量和切削生產(chǎn)率忽舟，是決定機(jī)床性能和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要因素。

V5 1030 ABJ 主軸選用進(jìn)口高精度軸承進(jìn)行三支承大跨距預(yù)緊裝配淮阐，保證30kW的大直徑機(jī)械主軸具有較高的靜態(tài)剛度和抗振性叮阅。主軸箱精密齒輪傳動(dòng)，具有兩級(jí)機(jī)械變速，分別滿足機(jī)床高速和大負(fù)載切削的加工需要浩姥。主軸由循環(huán)冷卻油進(jìn)行冷卻凡宅，保證主軸能24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定工作。

3) 高精度進(jìn)給系統(tǒng)

V5 1030 ABJ 的X簸眼、Y钓闲、Z坐標(biāo)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)各移動(dòng)部件完成疤削。滾珠絲杠采用雙螺母預(yù)緊的進(jìn)口大直徑絲杠拉盘，安裝時(shí)預(yù)拉伸，保證進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性撬彭。

擺角驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)A/B 擺角機(jī)構(gòu)当糯，通過(guò)雙蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)雙輸出齒輪帶動(dòng)扇形齒條運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，蝸桿軸向設(shè)有預(yù)載調(diào)整機(jī)構(gòu)据钱。擺角的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能提供8280 Nm的擺角扭矩捧练，是A(B)/C 擺角的數(shù)倍，且不需要擺角鎖緊機(jī)構(gòu)箭谴。而且风居，由于A/B 擺角的擺動(dòng)角度在刀位計(jì)算中具有唯一解，從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的運(yùn)動(dòng)軌跡也是唯一的溉潭，因此净响，在擺動(dòng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生刀具與零件的干涉，運(yùn)動(dòng)位置明確岛抄、直觀别惦，易于操作者理解和掌握。

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