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精密加工在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

精密加工技術(shù)是航空、航天及電子工業(yè)、軍事工業(yè)等不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。
    航空作為高新技術(shù)領(lǐng)域的前沿，對精密加工的需求和信賴性更為突出，主要是零件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求越來越高。中國要突破飛機(jī)發(fā)動機(jī)、機(jī)載設(shè)備、材料等關(guān)鍵核心技術(shù)，典型零件和難加工材料的加工是其中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
    機(jī)匣加工
    航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣有三類，一類是對開環(huán)形結(jié)構(gòu)，一類是整體環(huán)形結(jié)構(gòu)，還有一種是異形殼體。機(jī)匣材料是一種難加工的耐高溫的高強(qiáng)度鈦合金材料。機(jī)匣又是薄壁、弱剛性結(jié)構(gòu)，型面復(fù)雜，精度要求高，加工難度大。機(jī)匣是大型零件，一臺推力為15000公斤航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣直徑Ф800mm。大飛機(jī)的大型風(fēng)扇機(jī)匣外形尺寸Ф1823.5mm×546mm，最薄處壁厚3mm。所以，機(jī)匣加工需要中、大型多功能、高精度數(shù)控機(jī)床。如加工直徑為Ф2000mm的數(shù)控立車和精密數(shù)控立車；工作枱尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五軸聯(lián)動加工中心，需具備雙工位、在線測量和仿真功能，刀庫容量60把刀左右，數(shù)控系統(tǒng)具有高級編程功能。機(jī)床定位精度X/Y/Z分別為8μm/8μm/5μm，高速加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速10000r/min以上，主軸功率15千瓦~30千瓦，帶回轉(zhuǎn)工作枱，定位精度≦8；工作枱3000mm×5000mm龍門式鍵銑床，帶回轉(zhuǎn)工作枱，主軸轉(zhuǎn)速6000r/min。
     葉片加工
    航空發(fā)動機(jī)的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯(lián)動加工中心，五軸高速龍門銑等加工葉片形面。葉根榫齒的加工需用拉床和緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床，并希望緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置，還需要有在線測量、程序調(diào)整和自動補(bǔ)償功能。
    葉片形面用電解加工可大大提高加工效率，還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光。希望有葉片形面檢測設(shè)備。
    大型寬弦空心風(fēng)扇葉片采用寬弦、空心、帶阻尼凸臺結(jié)構(gòu)，直徑小1600mm以上，風(fēng)扇葉尖速度高達(dá)457m/s，選用重量更輕的鈦合金或樹脂基材料，制造這類葉片需要1000mm×400mm×570mm的五坐標(biāo)葉片銑床；精度0.025mm的自動拋光機(jī)；組合封焊和擴(kuò)散連接及超塑成形設(shè)備等。
    葉片有很多冷卻用的小孔，用電脈沖打孔，比用激光打孔好（激光打孔有硬化層），但現(xiàn)在，電加工打孔機(jī)床沒有打孔深淺的顯示，操作困難。希望能解決這個問題，能顯示打孔的深淺。而耐1100℃高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強(qiáng)度和綜合性能，葉片上有許多直徑為Φ0.3mm~Φ0.4mm的冷卻氣膜孔，制作這類葉片，需要定向／單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐、制芯機(jī)、磨削中心、數(shù)控緩進(jìn)給磨床以及葉片制孔的電液束流設(shè)備和小孔加工單元等裝置。
    整體葉盤加工
    整體葉盤是薄壁盤類零件，葉盤圓周上有裝葉片的榫齒槽。直槽可用拉削加工和磨削加工。圓弧形榫齒槽可用銑削和成形磨加工，但圓弧形榫齒槽的檢測困難。葉環(huán)和葉盤的加工需要數(shù)控臥車、精密數(shù)控立車。要求加工機(jī)床的剛性好，定位精度高，定位精度約為2μm-3μm。整體葉盤的葉片部分，可用五軸高速加工中心加工，還可以用電火花成形加工。重型燃機(jī)葉盤直徑可達(dá)2000mm-3000mm，需要用砂輪線速度l00m/s以上的高速磨床加工。
    以下幾類產(chǎn)品在航空領(lǐng)域有著不同的應(yīng)用。
    用於加工葉片榫齒，分油盤端面弧齒的平面成形磨床：保寧（BLOHM）公司的PLANOMAT、PROFIMAT系列磨床，X、Y、Z軸均采用直線導(dǎo)軌和高精度滾珠絲杠，其中Y、Z軸可配分辨率為0.1um 光柵尺。美蓋勒（MAEGERLE）的MFP、MGC系統(tǒng)機(jī)床X、Y軸采用靜壓導(dǎo)軌，Z軸采用滾柱導(dǎo)軌，其中Y、Z軸可配分辨率為0.1um 光柵尺。保寧（BLOHM）公司美蓋勒（MAEGERLE）還針對航空領(lǐng)域的應(yīng)用有針對性地開發(fā)了相關(guān)磨削應(yīng)用，并隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展對進(jìn)行優(yōu)化升級。所有這些可以保證采用緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削，并將齒形精度控制在±0.005mm以內(nèi)。
    用於加工航空液壓元件的外圓磨床：斯圖特（STUDER）公司的S系列磨床，采用了擁有著名專利技術(shù)的Granitan人造花崗巖床身，此床身具有優(yōu)異的吸振性和出色的熱穩(wěn)定性。專有高精回轉(zhuǎn)技術(shù)Nanospin，保證回轉(zhuǎn)B軸的重復(fù)精度達(dá)到高精級，無背隙現(xiàn)象，從磨削外圓轉(zhuǎn)換到磨削錐度無需修整砂輪成型。工作枱、砂輪架為平V卸荷貼塑導(dǎo)軌，剛性好、精度高。尾架調(diào)節(jié)精度0.1μm。斯圖特（STUDER）的S系列磨床可以輕松地保證零件尺寸公差±1μm以內(nèi)。
    用於加工航空軸承，齒輪軸等的外圓、無心磨床：肖特（SCHAUDT）、米克羅莎（MIKROSA），由於床身采用了人造花崗巖鑄成，具有極佳的熱穩(wěn)定性和吸震性。砂輪主軸采用免維護(hù)陶瓷混合軸承支承。微米級精度安裝和調(diào)試可實(shí)現(xiàn)微米級的加工精度。
    此外刀具磨床瓦爾特（WALTER）、伊瓦格（EWAG），是世界上目前唯一可提供刀具磨削及測量的一站式解決方案的供應(yīng)商，可用於磨削加工PCD、PCBN刀具以適應(yīng)航空工業(yè)難加工材料的加工。
    精密加工技術(shù)集機(jī)床、工具、計(jì)量、等成果於一體，需針對不同的加工對象、不同的產(chǎn)品要求，綜合地加以利用。每種精密加工方法都有特定的或適用的加工對象或精度范圍，選擇精密加工方法要綜合考慮材料特性、加工效率、加工成本。

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