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    【導讀：迎接航空航天加工的新挑戰(zhàn)——目前，應用于航空航天領域的工件加工難點主要來源于兩方面：新型材料的出現(xiàn)，以及整體薄壁的復雜結構件的加工。這就要考慮到來自于高效加工、柔性加工、綠色加工以及成本等多方面提出的更高要求。】

    無論是對于航空航天產(chǎn)品，還是對于其他產(chǎn)品，追求和實現(xiàn)零件制造過程的高質量、高效率、低成本以及環(huán)境友好的目標，是制造業(yè)和制造技術發(fā)展的一個永恒的主題。從技術層面分析機加工的發(fā)展趨勢，有兩個主要出發(fā)點：一是零件所采用的材料材料特點，二是零件設計上的結構特點。

    從零件材料方面來說，由于現(xiàn)代產(chǎn)品對高性能的要求，越來越多地應用一些新材料和難加工材料，如高強鋼、鈦合金、高溫合金、陶瓷材料和復合材料等。難加工材料零件的代表是航空發(fā)動機上的葉盤、葉輪零件和飛機起落架外作動筒等零件，這些零件采用的工件材料有：鈦合金TC4、高溫合金GH6149、超高強度鋼300M等，這些都屬于難加工材料。

    從零件結構方面來說，由于越來越多的產(chǎn)品日益重視輕量化，在零件結構設計中開始大量采用整體薄壁結構的設計，導致零件幾何尺寸大、結構與面形復雜、壁厚小，過渡圓角半徑小等，同時對加工精度和表面完整的要求進一步提高。因此在加工過程中對加工精度、顫振抑制、變形控制和加工效率提出了很高的要求。大量飛機結構零件多采用大型整體結構零件，部分還采用薄壁結構，如飛機機身整體框、整體壁板、整體翼盒肋板等。其幾何尺寸最大可達10余米，甚至更大，典型最小壁厚可控制在1mm以內(nèi)。

    除了上述兩個主要影響因素，對高效、柔性、綠色以及低成本提出更高的要求，也是機械加工行業(yè)面臨的重要課題。針對現(xiàn)代產(chǎn)品制造對高性能零件機械加工提出的更高要求，高速數(shù)控加工、數(shù)控復合加工、采用新結構或專用設備的高效數(shù)控加工等也應運而生。

    以高速數(shù)控機床及先進刀具應用為基礎的高速銑削加工技術，為大型整體結構零件(主要是鋁合金材料零件)提供了高效率、高質量數(shù)控切削加工解決方案，已成為航空數(shù)控加工的一個重要特點和發(fā)展趨勢，并從航空制造進一步向其他制造領域推廣應用。采用高速主軸系統(tǒng)，提供盡可能高的材料去除速率 MRR(Material Removal Rate)，采用高性能的進給系統(tǒng)，在加工中各種走刀路徑獲得很高的伺服動態(tài)特性，從而縮短切削加工時間。高速數(shù)控銑削加工技術的應用，使得飛機鋁合金結構件數(shù)控切削加工時的材料去除速率MRR高達5000～7000cm3/min。

    數(shù)控復合加工技術是繼高速加工之后迅速發(fā)展并得到應用的又一個高效數(shù)控加工技術，車銑復合加工是目前應用最多的一種數(shù)控復合加工。一方面，相對于連續(xù)車削加工而言，車銑加工變連續(xù)切削為斷續(xù)復合切削，切削力減少30%～50%以上，切削溫度也大大降低，因此，車銑復合加工已成為這些具有難加工材料復雜結構特點的關鍵零件的主要加工方法；另一方面，數(shù)控復合加工機床功能多、精度高、價值高，可實現(xiàn)零件“一次裝卡，全部完工”的數(shù)控加工，從而大大縮短輔助工作時間，提高加工效率。對于飛機起落架支架和筒體、異型回轉零件、發(fā)動機機匣、 葉片、泵殼體類等零件，采用復合加工，具有很大的優(yōu)勢。

    采用高效專用及新型結構數(shù)控機床以進一步提高加工效率，如多主軸頭、立臥轉換工作臺、大型臥式主軸布局、柔性卡具等結構，成為一些大型結構零件高效加工的重要技術途徑。多主軸頭機床設計有兩個甚至兩個以上相同的主軸頭，在同一個工作臺上同時加工多個相同的結構零件，從而使數(shù)控切削加工時間成倍地縮短。帶立臥轉換工作臺的數(shù)控機床可以方便大型結構零件定位、裝卡和切削過程排屑，立臥轉換工作臺多采用雙工作臺形式以節(jié)省工件裝備時間，提高機床主軸的利用率。臥式主軸布局機床切削時形成的大量切屑可以靠切屑自重自動掉落，利于散熱以及避免二次切削。柔性夾具采用數(shù)控多點可調(diào)支撐、真空吸咐或機械夾頭的方式，實現(xiàn)對不同形狀的大型結構件在機床上的柔性、快速的定位和裝卡，適用于大型結構零數(shù)控加工時的裝卡。

    一些針對大型整體結構零件高效加工的新結構、新概念的數(shù)控機床也已進入應用階段。如專用于航空航天零件加工的并聯(lián)結構臥式5軸聯(lián)動加工中心，具有高剛性、高阻尼特性、高加速度等特點，可采用最小量潤滑MQ、刀具內(nèi)噴冷卻和普通冷卻液等方式進行切削加工冷卻潤滑，為具有不同材料和不同結構特點的飛機結構零件加工提供了高效的解決方案。