在我國飛機(jī)發(fā)展過程中风捌，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件大型化幻彪、整體化、薄壁化和精確化等要求十分突出蟀架，尺寸增加但公差成倍壓縮瓣赂、壁厚減小但加強(qiáng)筋緣條增高、尺寸精度提高的同時增加了重量容差指標(biāo)辜窑、單個結(jié)構(gòu)件多特征集成導(dǎo)致形位精度嚴(yán)格钩述，長壽命輕量化要求加工表面粗糙度普遍提高1~2個等級寨躁，由于所有飛機(jī)結(jié)構(gòu)件100%進(jìn)行數(shù)控加工穆碎，加工質(zhì)量與加工效率的矛盾突出牙勘。

飛機(jī)研制生產(chǎn)過程中，數(shù)控加工面臨三大難題——加工損傷所禀、加工失穩(wěn)和加工變形方面。成飛與北航自2007年起，在航空工業(yè)多個項目支持下色徘，“十年磨一劍”恭金，成功地解決了上述難題。

加工損傷褂策、失穩(wěn)和變形的本質(zhì)原因横腿，來源于數(shù)控加工過程“機(jī)床-刀具-工件”工藝系統(tǒng)動力學(xué)交互作用。傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗以單因素為主的理論和方法般六，已不能解決上述難題灰深。

總體思路是針對問題，通過建模铲苹，分析“過載→損傷”彰饭、“顫振→失穩(wěn)”和“應(yīng)力→變形”的力學(xué)本質(zhì)，從理論預(yù)測進(jìn)行“防”和工藝裝備進(jìn)行“消”兩方面入手镐刽，防消結(jié)合肤贮，軟硬兼施，突破如下關(guān)鍵技術(shù)：

1）難加工材料及復(fù)雜結(jié)構(gòu)加工切削力/熱載荷均衡預(yù)適調(diào)控加工技術(shù)汪阱；

2）大型薄壁結(jié)構(gòu)件穩(wěn)定高速銑削加工技術(shù)搭艺；

3）大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工全過程殘余應(yīng)力及加工變形預(yù)測與控制技術(shù)。

成飛與北航合作自主開發(fā)出了：數(shù)控銑削時變切削力預(yù)測及參數(shù)優(yōu)化軟件和微量潤滑裝置瘟甩、數(shù)控切削動力學(xué)仿真優(yōu)化軟件和被動阻尼吸振裝置啤兆、加工變形仿真軟件和“熱-振”復(fù)合應(yīng)力均化裝置等，應(yīng)用于飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程嘲谚，解決加工失穩(wěn)狼楔、損傷和變形的難題。

關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用：

1.難加工材料切削力/熱載荷均衡預(yù)適調(diào)控加工技術(shù)

加工損傷問題缴渊，其本質(zhì)是數(shù)控加工過程切削力/熱載荷大而且變化劇烈赏壹，引起的對刀具、工件沖擊產(chǎn)生機(jī)械損傷和表面燒傷衔沼，在難加工材料數(shù)控加工中尤為突出蝌借。

傳統(tǒng)避免和減少加工損傷的途徑是大幅減小切削用量和大量使用切削液，顯著犧牲切削效率指蚁。面對新的加工需求菩佑，在動態(tài)切削力建淖晕基礎(chǔ)上，考慮工藝系統(tǒng)多重約束稍坯，提出一種變螺旋曲線徑向分層局域循環(huán)銑削方式酬荞，進(jìn)行刀軌優(yōu)化和切削參數(shù)預(yù)適調(diào)整，實現(xiàn)切削力均衡瞧哟，對切削力過載和沖擊現(xiàn)象進(jìn)行“防”混巧。

已開發(fā)了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控銑削時變切削力預(yù)測及參數(shù)優(yōu)化軟件，形成了應(yīng)用規(guī)范勤揩；開發(fā)了三種準(zhǔn)干式切削精準(zhǔn)潤滑裝置猎蚀。在TC4鈦合金超大型整體框上的筋條、緣條产掂、內(nèi)外形等復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工測試竖杂，實現(xiàn)穩(wěn)定切削速度150m/min以上，關(guān)重部位表面粗糙度達(dá)到Ra1.6~Ra0.8辅及。

2.大型薄壁構(gòu)件穩(wěn)定高速銑削加工技術(shù)

加工失穩(wěn)問題雕乃，本質(zhì)是薄壁和高筋等結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工藝系統(tǒng)動力學(xué)特性惡化，出現(xiàn)切削顫振补蛋。面對新的加工需求唁谣，以工藝系統(tǒng)相互作用分析為基礎(chǔ)，建立“機(jī)床-刀具-工件”動力學(xué)模型为毛，通過測試和辨識溪惶，仿真計算出顫振穩(wěn)定域曲線，在工藝系統(tǒng)多約束條件下芦格，給出優(yōu)化切削參數(shù)终距，實現(xiàn)無顫振的高速高效切削，實現(xiàn)對加工失穩(wěn)的“防”俄删。

基于顫振模型宏怔，開發(fā)了多種阻尼消振裝置，安裝在被加工結(jié)構(gòu)件或機(jī)床的相應(yīng)部位畴椰，抑制或減弱出現(xiàn)的振動臊诊，實現(xiàn)加工振動的“消”。

自主開發(fā)了辨識測試硬件和X-Cut/e-Cutting軟件斜脂、阻尼消振裝置抓艳，在大量試驗基礎(chǔ)上建立了工藝數(shù)據(jù)庫。飛機(jī)鋁合金中機(jī)身框的實例測試表明：

實現(xiàn)了弱剛性緣條的無顫振穩(wěn)定加工帚戳；

材料去除率提升了1倍以上玷或；

關(guān)重部位表面粗糙度達(dá)到Ra0.8μm。

3.加工全過程殘余應(yīng)力及加工變形預(yù)測與控制技術(shù)

大型復(fù)雜構(gòu)件加工變形片任，主要來源于：1）毛坯中的殘余應(yīng)力在切削加工過程中不斷釋放和重新分布產(chǎn)生的變形偏友；2）在切削力作用下刀具和工件(包括裝夾)之間產(chǎn)生的相對變形蔬胯。

因此，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中殘余應(yīng)力的形成及彈性讓刀變形的演化規(guī)律位他，是預(yù)測和控制加工變形的核心氛濒。針對飛機(jī)大型復(fù)雜構(gòu)件，開展從毛坯到結(jié)構(gòu)件成品全過程殘余應(yīng)力仿真分析填篱，預(yù)測殘余應(yīng)力分布狀態(tài)和加工變形規(guī)律徙掠，通過優(yōu)化工藝及參數(shù)恃葫，控制毛坯殘余應(yīng)力狀態(tài)革陋，實現(xiàn)對后續(xù)數(shù)控加工變形的預(yù)“防”；研制了“熱-振”復(fù)合殘余應(yīng)力均化裝置悉镜，通過對工件施加“點穴”式熱和振動復(fù)合作用锦钓，進(jìn)行殘余應(yīng)力均化以“消”除工件變形。

中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會在成都組織召開了成果鑒定會后谱，鑒定委員會認(rèn)為：“該項目成果整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平求驳，在切削力/熱載荷均衡預(yù)適調(diào)控加工技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。項目的成果也得到國內(nèi)外同行知名專家的積極評價刷桐。

項目成果顯著提高了我國飛機(jī)制造技術(shù)水平粥谐，已推廣應(yīng)用于一批飛機(jī)制造企業(yè)，還推廣應(yīng)用到航天痛只、航空發(fā)動機(jī)漾群、兵器和機(jī)床等行業(yè)，對于制造業(yè)科技進(jìn)步和提高競爭力具有重要作用和意義漱竖。

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