飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工典型工藝及切削參數(shù)研究

摘要：本文從飛機結(jié)構(gòu)件的特點出發(fā)，結(jié)臺仿真及實驗分析對部分典型特征的加工方法進行優(yōu)化探討，并進行工程化應(yīng)用探究，由于飛機結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工方法研究所涉及的內(nèi)容紛繁復雜，在基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用等方面還需要進一步開展深入研究。

關(guān)鍵詞：飛機結(jié)構(gòu)件；典型工藝；切削參數(shù)

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

近年來，隨著數(shù)控行業(yè)的不斷興起和發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的不斷完善，其高效性、高精度性和高自動化性，吸引越來越多的飛機制造企業(yè)走進數(shù)控加工時代。同時，飛機業(yè)的發(fā)展也推動了數(shù)控技術(shù)的前進，從以前的3軸數(shù)控加工到現(xiàn)在的5軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)向通用性、柔性、適用性、可擴展性發(fā)展，并可以輕易的實現(xiàn)智能化和網(wǎng)絡(luò)化。飛機結(jié)構(gòu)件加工不但精度要求高， 而且有嚴格的品質(zhì)控制和使用壽命要求。典型工藝和切削參數(shù)的正確選擇和應(yīng)用對發(fā)揮機床的效能， 保障產(chǎn)品的品質(zhì)至關(guān)重要。本文結(jié)合部分飛機結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點， 編制出部分新型材料飛機結(jié)構(gòu)件的數(shù)控典型工藝以及介紹了飛機結(jié)構(gòu)件的切削參數(shù)的選擇，從而提高了飛機結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工效率和品質(zhì)。

一、飛機構(gòu)建數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)狀

與其他行業(yè)產(chǎn)品相比，航空類產(chǎn)品零件具有一些顯著的特征，從而決定了航空零件數(shù)控加工技術(shù)的特點以及發(fā)展的方向。產(chǎn)品類型復雜，具有小批量、多樣化特點。由于現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)復雜，零件品種繁多，同時，飛機研制通常為小批量生產(chǎn)，因此無法采用大規(guī)模流水線生產(chǎn)方式來提高效率和降低成本，因此航空零件數(shù)控加工也必須適應(yīng)這種特點。結(jié)構(gòu)趨于復雜化和整體化，工藝難度大，加工過程復雜?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的進步促使航空零件的設(shè)計趨于復雜化和整體化，簡化裝配，提高結(jié)構(gòu)性能，這也給數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。薄壁化、大型化特點突出，變形控制極為關(guān)鍵。為了控制飛機重量，飛機零件的一個顯著特點就是進行了薄壁化設(shè)計，另一方面，飛機的大型化也使得零件結(jié)構(gòu)趨于大型化，出現(xiàn)了許多超大型零件，因此加工變形成為了突出的矛盾。材料去除量大，切削加工效率問題突出。飛機零件材料去除量一般都在90% 以上，切削效率對生產(chǎn)周期和成本影響較大。隨著材料、冶金技術(shù)的發(fā)展，高強度鈦合金、復合材料等的應(yīng)用范圍和用量正在逐步地得到擴展，對航空數(shù)控加工技術(shù)的適應(yīng)性提出了廣泛的要求。

二、數(shù)控加工典型工藝

數(shù)控加工典型工藝是根據(jù)零件結(jié)構(gòu)等工藝特性來進行分類編組，對同組零件編訂統(tǒng)一的加工方法與工藝規(guī)程。數(shù)控加工典型工藝不是研究一個零件，而是研究結(jié)構(gòu)形狀相似的一組零件或零件的同一工藝要素的編造工藝，找出他們在工藝上的共性：是根據(jù)產(chǎn)品的要求，結(jié)合企業(yè)的實際條件，采用比較先進合理的工藝方法，并用通用技術(shù)文件文字的形式固定下來，用以指導具體工藝文件的編制，這就是數(shù)控加工工藝典型化的主要任務(wù)。數(shù)控加工典型工藝是在零件分類的基礎(chǔ)上實現(xiàn)工藝的統(tǒng)一化，以統(tǒng)一的工藝代替組內(nèi)各個零件的加工工藝，能夠在不同的條件下解決工藝過程和工藝裝備的統(tǒng)一，進而促進工藝標準化。尤其適合于材料比較昂貴，而且要求比較高的場合。對于那些產(chǎn)品品種比較單一，產(chǎn)品類型有較大的相似性，大多數(shù)零件相似程度高，產(chǎn)品更新速度慢的企業(yè)來說，總結(jié)數(shù)控加工典型工藝可以方便生產(chǎn)使用。

三、切削參數(shù)的選擇

在飛機結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程中，切削參數(shù)的正確選用對保證數(shù)控加工質(zhì)量、提高加工效率具有十分重要的作用。

（一）切削參數(shù)選用

選擇合理的數(shù)控加工銑削用量，必須與合理的刀具耐用度和刀具剛性聯(lián)系在一起。冷卻狀態(tài)良好，可適當增加刀具耐用度，減少停機換刀時間，提高效率。對航空件，由于受飛機結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點限制，銑削深度與寬度可選性不大，因此選用切削用量主要是選用每齒進給量與銑削速度。一般根據(jù)單件工序最大生產(chǎn)率選用粗加工用量，精選用量受加工要求限制，可按刀具經(jīng)濟耐用度去選擇加工用量，使銑削速度達到最大化。銑削鋁合金時，在切削條件良好的狀態(tài)下應(yīng)按刀具直徑加以不同的修正系數(shù)來確定銑削速度。確定數(shù)控銑削基本數(shù)據(jù)，一定要從實際數(shù)控加工系統(tǒng)出發(fā)，結(jié)構(gòu)件加工特征對選用銑削參數(shù)影響甚大。

（二）切削參數(shù)的擬訂

切削速度提高，也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著V的增大刀具耐用度急劇下降，故選擇主要取決于刀具耐用度。另外切削速度與加工材料也有很大關(guān)系。粗加工每齒進給量的選擇主要考慮工藝系統(tǒng)剛度、切削力大小和刀具的尺寸等。所確定的進給量，要保證機床、刀具不致因切削力太大而損壞；切削力所造成工件的撓度不致超出工件精度允許的數(shù)值；表面粗糙度值不致太大。在半精加工和精加工時，按粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑在生產(chǎn)加工中選每齒進給量。進給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。Vf的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時，Vf可選擇得大些，在加工過程中Vf也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進行人工調(diào)整，但是最大進給速度要受到設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。在工序加工余量確定之后，切削深度的選擇比較容易，可以根據(jù)尺寸精度等級和切削深度的關(guān)系，確定各精度等級所對應(yīng)的切削深度范圍。再與已有的加工余量值進行比較，若加工余量值在相應(yīng)的范圍內(nèi)，就使切削深度等于加工余量，否則分層切除。在機床工件和刀具剛度允許的情況下，切削深度就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。

（三）合理選擇切削參數(shù)的方法

大體由以下幾種方法完成：一種是進行大量的實驗，建立切削數(shù)據(jù)庫，需要時可立即從庫中調(diào)出最佳的切削用量值。這種方法，屬于較先進的，但建庫的工作量和投資都非常大。另一種是根據(jù)理論公式進行計算得出，但進給量是綜合考慮各相關(guān)因素來確定的，其實踐性和經(jīng)驗性很強，涉及的因素也較多，很難總結(jié)出一個完善的公式，所以這種方法應(yīng)用的較少，還有一種方法是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值或手冊上的表格查出有關(guān)的數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語

典型工藝和切削參數(shù)的正確選擇和應(yīng)用對發(fā)揮機床的效能，保障產(chǎn)品的加工質(zhì)量至關(guān)重要。本文結(jié)合部分飛機結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點，編制出飛機零件的數(shù)控典型工藝以及介紹了飛機結(jié)構(gòu)件的切削參數(shù)的選擇，從而提高了飛機結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工效率和質(zhì)量。

參考文獻：

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