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飞机结构件数控加工装备发展机遇在哪《资讯》

发布时间:2020-08-17 13:06:39 阅读: 来源:地坪漆厂家

2017-02-26 20:12:10来源: 贤集网

随着航空工业的快速发展,一方面,飞机结构件尺寸越来越大,结构越来越复杂;加工精度越来越高;另一方面,飞机结构件中难加工材料比例越来越高,使得加工效率逐步成为制约飞机研制和批量生产的关键因素。为适应航空结构件的高效、高精度数控加工要求,高速、高精、智能、复合、环保等特点成为了实现现代飞机结构件数控加工装备的主要发展方向。

1高速加工是实现高效加工的主要途径

高速加工技术不仅成倍地提高生产效率、改善零件的加工精度和表面质量,而且有效地解决了低速加工中一些难以解决的问题:例如实现超薄零件的加工、某些特殊材料(如纤维增强塑料等)的高效加工等。高速加工依然是目前实现这些飞机结构件高效加工的主要途径。近年来,高速加工相关技术得到了迅猛的发展,反映高速加工能力的各项性能指标不断提高。当前应用的高速主轴,转速可达420000r/min,甚至更高;直线电机和力矩电机已逐步进入应用阶段,进给速度越来越快,达到120m/min;进给加速度越来越大,大型机床进给加速度达到9.81m/s2,中小型机床进给加速度达到19.62m/s2,反映加速度变化率的加加速度(Jerk)已成为衡量高速性能的一项主要指标;切削效率越来越高,铝合金结构件数控加工的材料去除率高达5000~7000cm3/min。

目前,以德国DSTechnologie公司生产的Ecospeed系列机床为代表的高速五坐标并联机床主轴摆动速度达到80°/s,加速度达到685°/s2,远高于普通的串联机床;其线性轴移动速度超过50m/min,加速度达到9.81m/s2;主轴最高转速30000r/min,功率达到80kW,在航空铝合金结构件生产中金属去除率可达7000cm3/min,无疑代表着当今航空结构件高速加工的最高水平。同时,随着机床技术的不断发展,高速电主轴也开始逐步应用于钛合金的高效加工,如INGERSOLL公司生产的H22-3R卧式机床采用了OMLAT的高速电主轴,主轴最高转速10000r/min、最大扭矩830N·m,在1000r/min时扭矩可保持在400N·m,在3000r/min时功率为45kW、扭矩仍超过150N·m,为钛合金高效加工提供了良好的硬件基础。

航空数控装备逐步精密化

随着飞机整体性能要求的提高,飞机结构件正向尺寸更大、精度更高的方向发展,大型结构件的精密加工是实现飞机结构件高效数控加工必须面对的挑战。而随着数控机床基础大件结构特性和热稳定性的提高、全闭环控制技术、温度实时补偿技术、在线监控技术等的突破,可使数控机床获得更好的加工精度。目前,提高机床精度的措施主要有:框中框热对称结构设计,可获得高刚性、高精度和低移动质量;有限元结构优化设计,使机床结构刚性均匀分布,固有频率提高3~4倍,减小振动,提高表面加工质量;对发热元件进行实时温度控制和补偿;机床几何精度误差和热变形实时监控与补偿。这些技术的应用使得机床精度大为提高,当前纳米级数控机床已在生产中得到应用,最为典型的代表是瑞士DIXI公司的精密镗铣床:定位精度≤0.8μm,重复定位精度≤0.1μm。

航空数控装备的智能化、柔性化

数控机床智能化是指数控机床能够获得加工过程中产生的应变、振动、热变形等与加工相关的信息,并自动补偿和优化机床加工性能,以提高加工精度、表面质量和加工效率。目前,很多机床都逐步集成Artis等自适应控制系统,不仅可通过机床主轴监控(刀具平衡检测、冲突检测、轴承检测等)及刀具监控(破损检测、磨损检测等)实现刀具、机床的过载保护,而且可通过加工过程中的数据采集及系统自动判断进行实时速度调控,从而实现稳定负载的高效加工。

为进一步提高设备利用率及数控加工效率,航空制造业开始大量引进柔性制造单元(FMC)及柔性制造系统(FMS),而卧式加工中心及立卧转换加工中心由于其排屑性能良好,在柔性制造单元及柔性制造系统中得到了更为广泛的应用。在柔性制造系统中,多台加工设备及刀具在线检测、加工坐标系自动找正辅助装置结合在一起可以实现高效率的自动化加工:工作台自动交换与装夹系统实现加工零件的自动更换;加工坐标系找正系统采用测头实现加工坐标系的自动找正、设定和补偿;刀具在线检测系统实现对使用刀具的长度、直径等主要参数进行检测并自动输入,根据使用要求对刀具误差进行补偿或状态判断。

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