日發精機開發飛機蜂窩芯零件的數控加工設備
時間:2013年10月24日瀏覽:196次收藏分享:
蜂窩芯結構是人類仿照蜜蜂筑建的六角形蜂巢的原理制成的。紙基蜂窩芯具有重量輕、密度小、比強度比剛度高、良好的自熄性能、優良的化學特性等。正是由于其諸多的優點,人類將其廣泛應用于航空、航天和潛艇等設計結構嚴格的領域。
由于蜂窩芯零件特殊的材料性能及結構設計的特點,使其無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削,對數控加工機床、刀具、工裝、切削參數、編程方法、數控加工中的過程控制以及質量控制等方面均提出了很高的要求。蜂窩芯零件數控加工中的難點有:(1)材料為多孔薄壁結構,橫向無法承受切削力;(2)材料為柔性材料,無法像剛性材料那樣定位;(3)零件上下均為曲面結構,加工要求高;(4)零件是非線形尺寸,質量控制無法使用常規手段保證。因此,常用的金屬零件的數控加工方法對蜂窩芯零件的加工已經不再適用。
蜂窩芯結構件加工機床除滿足剛度、精度等要求外,針對加工對象的特殊性對設備提出更高的要求。
1、蜂窩芯結構件的紙質材料,多孔薄壁結構特點就決定了其加工方法的特殊性,即必須采用高轉速切削才能加工,主軸轉速必須超過18000r/min,否則就無法進行切削 。
2、機床配置五坐標,并具備五軸五聯動功能。為解決蜂窩芯橫向無法承受切削力的問題,加工紙基蜂窩芯零件時選用了專用的硬質合金蜂窩組合刀具,在高轉速下對蜂窩芯六方形晶格采用切割的方法加工出蜂窩芯曲面外形,而不是靠擠壓和摩擦。在切割蜂窩曲面時刀具的刀刃始終與蜂窩表面以相切的方式加工,這就需要機床主軸隨著曲面的變化而隨時轉換角度,所以必須采用五軸五聯動加工設備。
3、加工過程中不能出現油污。加工過程中蜂窩芯零件如果有油污或者冷卻液等的浸入,將會導致后續的膠接過程中出現脫膠現象,因此,加工機床必須具有完善的防油裝置,以保證零件的正常加工。
4 、配置吸塵集塵裝置。紙基蜂窩芯在加工過程中產生的粉塵會對人體產生危害,也會對加工機床的原部件產生影響,故專用的高速蜂窩加工設備配備吸塵裝置。吸塵裝置的吸塵口應能與A/C雙擺頭跟隨擺動,保證實時收集主軸和主軸頭周圍的粉塵、復材切屑。
5、紙基蜂窩芯零件的固持。固持的情況決定著蜂窩芯零件在加工過程中的狀態,如果固持狀態不理想,將會在加工過程中出現脫粘現象而導致將蜂窩芯拉起切傷的情況。
針對原有蜂窩芯零件固持的局限性,日發精機公司應用浙江大學的基于磁場和摩擦吸附原理的蜂窩芯零件固持平臺,不僅以可靠的固持來加工蜂窩芯材料,而且由于不再采用任何粘接材料,從而大大降低了加工成本,是一種綠色的,完全對人體和環境無害的加工制造方法。
在蜂窩芯零件加工過程中的油污問題,國內某飛機制造廠引進的兩臺意大利產高架橋式五軸聯動加工中心,在機床加工過程電主軸時常出現滴油現象,因其結構的局限性無法做到絕對的防油,會給正常生產帶來較大影響。而日發精機生產的飛機蜂窩結構件加工設備-高架橋式五軸聯動從源頭上解決了主軸滴油現象,主軸軸承采用油脂潤滑,既達到了蜂窩加工要求的高轉速,又徹底解決了主軸滴油現象。
日發精機通過此次開發飛機蜂窩芯零件的加工設備,在蜂窩芯結構零件對設備的要求、數控加工技術要求以及蜂窩零件的固持方法上掌握了豐富的經驗,拓寬數控機床的加工范疇,為今后蜂窩芯結構件更廣泛應用的航空、航天、潛艇、高鐵等領域的應用奠定了基礎。