數(shù)控技術(shù)在大飛機(jī)研制生產(chǎn)中的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在大飛機(jī)研制生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)外數(shù)控工藝裝備和數(shù)控工藝技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到了大力的普及應(yīng)用，尤其在飛機(jī)機(jī)體零部件的制造中發(fā)揮著舉足輕重的作用。數(shù)控加工技術(shù)以其效率高、質(zhì)量好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了制造企業(yè)的廣泛青睞，近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)外數(shù)控工藝裝備和數(shù)控工藝技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到了廣泛普及應(yīng)用，尤其在飛機(jī)機(jī)體零部件的制造中發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國(guó)大型飛機(jī)項(xiàng)目的立項(xiàng)對(duì)飛機(jī)機(jī)體制造企業(yè)和裝備制造企業(yè)來(lái)說(shuō)既是難得的歷史機(jī)遇，也是圓國(guó)人大飛機(jī)夢(mèng)想的歷史性挑戰(zhàn)，本文就數(shù)控切削加工技術(shù)在大飛機(jī)研制中的應(yīng)用進(jìn)行初步的探討。大飛機(jī)數(shù)控加工的技術(shù)需求1典型零件的數(shù)控加工工藝技術(shù)大飛機(jī)零件具有外廓尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量輕的特點(diǎn)，在多個(gè)對(duì)接部位或活動(dòng)面處有精度要求較高的多面體接頭類零件。同時(shí)，隨著新型材料技術(shù)的不斷發(fā)展和飛機(jī)整體強(qiáng)度重量比設(shè)計(jì)要求的不斷提高，復(fù)合材料在大飛機(jī)中的用量也越來(lái)越大。大飛機(jī)零件的這些特點(diǎn)對(duì)數(shù)控加工工藝技術(shù)提出了一系列新的要求。典型的整體零件包括機(jī)翼蒙皮壁板、機(jī)身蒙皮壁板、機(jī)翼大梁、翼肋等，此類零件一般選用2000系列或7000系列鋁合金預(yù)拉伸板材，部分翼肋零件采用鋁合金型材類原材料，零件除外廓尺寸大以外，還呈現(xiàn)多槽腔、單側(cè)或雙側(cè)理論外形等的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。壁板類零件一般帶有單側(cè)飛機(jī)理論外形、單側(cè)結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程中需進(jìn)行噴丸或滾彎成形。大梁和肋等零件一般為雙側(cè)理論外形、單側(cè)或雙側(cè)結(jié)構(gòu)，零件結(jié)構(gòu)由數(shù)控加工直接完成。該類零件除部分雙面結(jié)構(gòu)的翼肋外，其余均為單側(cè)結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程中材料基本為單側(cè)去除，且材料去除率大。因此，大型整體零件的數(shù)控加工必須同時(shí)考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)的五坐標(biāo)加工技術(shù)、高速高效加工技術(shù)和數(shù)控加工變形控制等技術(shù)的綜合應(yīng)用。典型的接頭類零件包括主起落架支撐接頭、擾流板鉸鏈接頭以及機(jī)翼與機(jī)身的對(duì)接接頭等，此類零件一般采用7000系列模鍛或自由鍛鋁合金材料，零件高度尺寸大、槽腔深、空間孔的精度和位置度要求較高。此類零件的加工難度主要在于加工變形控制、深槽腔轉(zhuǎn)角表面質(zhì)量控制和空間精度孔的數(shù)字化加工，而對(duì)于自由鍛毛料的零件來(lái)說(shuō)，材料去除率也是需要考慮的因素。因此，復(fù)雜接頭類零件需制定合理的工藝流程，同時(shí)注重轉(zhuǎn)角插銑技術(shù)、數(shù)控鏜銑復(fù)合加工等技術(shù)的綜合應(yīng)用。碳纖維等復(fù)合材料技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，為大飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造帶來(lái)了一片新天地，復(fù)合材料以其高耐腐蝕性和耐疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，在大飛機(jī)的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如B787飛機(jī)的復(fù)合材料占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的50％，已經(jīng)徹底地由輔助材料變?yōu)橹鲗?dǎo)材料。復(fù)合材料的加工除鋪帶技術(shù)和纏繞技術(shù)外，數(shù)控切邊和數(shù)控鉆孔等加工技術(shù)也不可或缺，尤其是大型整體復(fù)材構(gòu)件的數(shù)控加工，其難點(diǎn)主要在于材料本身低的熱傳導(dǎo)性和定位夾緊的特殊性，因此，復(fù)合材料的數(shù)控加工主要體現(xiàn)在數(shù)控刀具及其應(yīng)用技術(shù)和工裝的設(shè)計(jì)制造技術(shù)上。2高速加工技術(shù)大飛機(jī)數(shù)控加工工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，必須依賴于滿足使用要求的先進(jìn)數(shù)控設(shè)備和高質(zhì)量的數(shù)控刀具，換言之，就是數(shù)控設(shè)備必須具有大行程，高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、高精度和五軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)；數(shù)控刀具必須滿足高動(dòng)平衡等級(jí)、高剛性、良好的耐磨性和紅硬性等技術(shù)要求，刀具接口技術(shù)也必須滿足高速使用的技術(shù)要求。高速加工技術(shù)的成功應(yīng)用是數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一次革命，其特點(diǎn)是當(dāng)切削速度超過(guò)一定的臨界速度時(shí)，切削力隨著速度的增加而減小，同時(shí)95％以上的切削熱被高速飛出的切屑所帶走，因此，高速加工對(duì)提高切削效率、抑制加工變形和提高表面加工質(zhì)量具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，因其對(duì)加工變形控制的有利作用，也極大地簡(jiǎn)化了工藝流程，更進(jìn)一步降低了零件的加工周期。大型、整體飛機(jī)結(jié)構(gòu)件對(duì)數(shù)控加工的技術(shù)需求主要體現(xiàn)在較小的加工變形和符合設(shè)計(jì)要求的表面質(zhì)量方面，同時(shí)從降低加