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高速切削加工刀片技术在航空薄壁结构中的应用

发布时间:2010-04-04 点击: 次 【打印此页】【关闭窗口

高速切削加工技术在薄壁结构加工的工艺优势,需要在切削刀具、切削用量、工艺方案、数控编程等方面采取正确的策略。从已经取得的航空薄壁结构中的应用成果可以充分证明高速切削加工技术的优越性,不仅加工效率大大提高,零件的加工质量也得到提高。
 
由于现代飞机高性能的要求,其结构具有轻量化、薄壁化和整体化的特点,并且为满足飞机装配以骨架零件为定位基准的要求,零件须实现精确加工,作到具有较高的精度和表面质量。传统的低速加工方法已经难以满足现代航空制造的需要。根据国外的发展趋势,同时结合航空制造技术发展的实际需求,应用高速切削加工技术成为现代航空制造业的必然选择。为此,成飞近年来进行了较为深入的应用研究,已经较为成功的在薄壁结构零件加工中广泛应用了高速切削加工技术。
高速切削加工技术
高速切削加工技术的定义
高速加工技术是指采用超硬材料的刃具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。由于不同的加工工序、不同的工件材料有不同的切削速度范围,因而很难就高速切削的速度范围给定一个确定的数值。对于不同的材料,一般认为灰铸铁的高速切削速度是800-3000m/min、钢件为500-2000m/min、钛合金为100-1000m/min、铝合金为1000-7000m/min。
高速切削,首先是高的速度,即高的主轴转速,另一方面,又应有高的进给速度,为了提高效率,机床还要具有快速移动、快速换刀、高的主轴加速度和进给加速度,只有达到了上述标准才能称之为高速。通常情况下,行业内将主轴转速S>7000rpm,切削进给速度10000mm/min以上的铣削加工,称为高速切削加工。
航空薄壁结构的定义
在飞机结构零件中,按照其在飞机上承载的状况和结构特征将飞机骨架零件分为框类、梁类、接头类、壁板类、肋类等类型,其典型定义如下表:
序号  零件分类  结构特征 
1  肋类  长度小于500 ,宽度200左右的槽腔类零件。 
2  梁类  长度大于500,宽度200左右的槽腔类零件。 
3  侧梁类  长度大于500 ,宽度大于300 的多行槽腔类零件。 
4  接头类  长、宽小于500,有交点的槽腔类零件或非规则类零件。 
5  型材类  细长的非槽腔类零件。 
6  框类  直径大于500,有飞机机身理论外形的槽腔类整体结构零件。 
7  半框类  具有不完整飞机机身理论外型和风道外形的零件。 
8  壁板类  薄型飞机机翼蒙皮类零件。
高速切削加工薄壁结构的优越性
高速切削加工薄壁件相对传统加工具有显著的优越性:切削力小,加工薄壁类零件时工件产生的让刀变形相应减小,易于保证零件的尺寸精度和形位精度。切削热对零件的影响减少,零件加工热变形小,这对于控制薄壁件的热变形非常有利。加工精度高,刀具切削的激励频率远离薄壁结构工艺系统的固有频率,保证了较好的加工状态,实现了平稳切削,证了零件的精度和表面粗糙度。加工效率高,比常规加工高5~10倍,单位时间材料切除率可提高3~6倍。
高速切削加工薄壁结构的策略
高速切削加工薄壁结构对切削刀具、切削用量、工艺方案、数控编程等方面提出了新的要求。


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