当今世界自动化加工技术日新月异,高速高精度加工、3D打印等技术逐步走向完善。现代航空工业的典型之一——飞机的性能也随之突飞猛进。基于载人飞行器的特点,在飞行的各个阶段所要求承载的G力变化十分复杂,进一步要求各部分结构件的制造必须达到超高强度、刚度,同时,设计时也要求尽可能多地考虑在制造及装配过程中的高精度化和高效率化。
根据HSD对航空航天应用领域发展趋势的研究及自身的应用经验,在飞行器领域的结构件处理上,用户为了提高零件强度和工作可靠性,较多采用整体毛胚件精确加工成形,整体薄壁结构,外形较多双曲面且形状复杂。出于减重的需求,大量采用轻量化设计,广泛使用最新研发的轻质材料,如铝合金、钛合金、耐高温合金、复合材料等。这大量的结构复杂薄壁件、蜂窝件和整体结构件以及复合材料的联合应用对制造工艺有着越来越严苛的要求。
另外,除了整体结构件的增多及复杂化外,对零件的尺寸和表面精度质量要求也越来越高,相当部分零件加工后出现的毛刺等缺陷,不允许用人工去除。
在此类零件现实的加工应用中,配备A/B摆角铣头或A/C摆角铣头的五轴联动加工中心及主轴功率≥24kW,转速20000r/min以上,带两坐标摆角铣头的大功率高速加工中心的集成加工技术应用颇为广泛。
在目前中国地区客户的实践中,机床厂采用HSD HS778五轴头搭载ES510电主轴,A轴±120°,C轴262°,主轴功率为42kW,在100%负载运行时最高转速达 24000r/min,主轴锥孔HSK63A,机床X/Y/Z轴行程为:1700mm/1600mm/1950mm。
为防止薄壁件在加工中的应力形变和保证公差的严格控制,面铣和周边铣削采用了高速铣削加工工艺。在总的铣削加工时间内,55%以上的时间需要五轴联动加工,粗加工占总加工时间的42%,针对去毛刺和部分铆钉孔需要一部分手动加工工序。就加工情况来看,完成零件的精度完全位于要求的严格公差范围内,具有完全的互换性。整个生产周期缩短了70%,并相应地精简了生产人员。由于采用了连续加工工序链,可以实现快速变换并简化了物流链。实测噪声小于78分贝,各项结果均大幅超出预期要求。
由此我们可以看到,以集成制造技术为核心理念的高速切削加工已成为现代航空制造业的必然选择。HSD中国愿与中国用户分享先进制造经验,助力中国航空航天事业蓬勃发展。
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