随着飞机性能要求的逐步提高,航空结构件材料逐渐由铝合金为主转变为铝合金、钛合金、复合材料并重。但钛合金高效加工已成为现代航空制造企业和机床制造商共同面临的难题。
高档数控机床与基础制造装备科技重大专项,用于钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心课题,为优先启动课题,由沈阳机床(集团)有限责任公司、天津大学、成都飞机工业(集团)有限责任公司产学研用各方联合实施,通过重切削稳定性分析、五轴机床动态特性分析和五轴加工中心后置处理的核心算法及后置平台开发等关键技术研究,研制出国产首台用于复杂钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心。同时,通过“S”试件切削工艺技术研究,完成了“S”试件试切实验,标志着国产高端产品能够满足钛合金航空结构件的加工需求,零件加工精度与国外同型机床相当。
成为国际标准测试件
重大突破: “S”试件切削工艺技术的研究,可有效提升我国高档数控机床研制能力,解决钛合金高效加工难题,进而提升航空制造企业应用国产设备的信心,助推我国航空结构件数控加工装备的国产化进程。
钛合金航空结构件是飞机的核心承力部件,因钛合金强度高,弹性模量小、塑性变形严重,排屑困难,导热率低、加工区域温度高,化学活性高、易氧化、加工硬化严重,闭角变壁厚结构,且具有复杂曲面。
因此,“S”试件加工需要克服很多难点,如:“S”试件壁薄;刀轴向较深;开角闭角连续变化;频繁换向;光洁度要求高;检测点多;轮廓尺寸要求严格;棒铣刀侧刃加工等。同时,还要防止影响“S”试件加工的一些因素,如:机床进给系统伺服动态性的影响;A/B轴双摆角铣头重力前倾的影响;整机与关键部件结构动态性的影响;主轴热误差的影响;机床切削刚度的影响;机床后置处理平台的影响等。
在用户成都飞机工业(集团)有限责任公司(简称成飞)的指导和帮助下,沈阳机床集团针对“S”试件加工时出现的问题,对机床的薄弱环节进行攻关,归纳总结出快速通过“S”试件表面质量诊断机床存在的问题的方法,建立了五轴联动的检验准则和精度的调试方法准则。
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