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航空企业提高数控加工效率途径的思考

作者:未知

  摘 要:进入21世纪以来,在社会经济稳步发展的背景下,我国航空事业发展迅速。对于航空企业来说,做好其中的数控加工工作非常重要。比如,航空企业会涉及起落架、液压附件、操作系统等零部件的数控加工作业,为了确保这些环节工作效率的提高,便有必要掌握先进、科学的数控加工技术方法。本课题以航空复杂回转件及数控加工作为切入点,进一步提到车铣复合加工工艺设计方案,并对相关数控加工技术要点进行分析,以期使航空企业数控加工效率得到有效提升。
  关键词:航空企业;数控加工;效率;技术要点
  中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)11-0099-02
  数控加工是航空企业工作中非常重要的环节,在确保数控加工效率提升的基础上,才能够使数控设备的质量、性能得到有效保障,进而确保这些数控设备投入实际运行中的效率及质量。以航空复杂回转件为例,便需了解其结构,并对航空回转件的切削性能加以了解,进一步实施有针对性的数控加工技术及掌握相对应的车铣复合加工工艺,从而确保该方面数控加工效率及质量的全面提升[1]。总之,从航空企业工作效率及质量提升角度考虑,本课题围绕“航空企业提高数控加工效率途径”进行分析研究具备一定的价值意义。
  1 航空复杂回转件及数控加工分析
  基于航空企业,涉及的数控加工零部件繁多,需根据不同的零部件,掌握相对应的数控加工技术及工艺方法,从而确保数控加工效率的提高。下面以航空复杂回转件为例,对其结构、性能、数控加工进行分析,具体内容包括:
  1.1 航空复杂回转件结构分析
  在航空复杂回转件当中,其主要构成部分包括:回转件、接头以及支座;其主要特点为回转件精度高且工艺复杂。在航空复杂回转件当中,涉及的典型结构包括了飞机起落架整体外筒、滑架以及整体活塞杆等,形状可以是圆锥形、螺纹形,也可以是球面形、圆柱形等。此外,航空复杂回转件在结构上,还涉及平面、斜面以及加强筋等非回转结构。总而言之,复杂回转体,既具备回转体特征,同时也具备非回转体特征[2]。从其加工工艺方法来看,通常涉及两种:其一为车削加工工艺方法;其二为铣削加工工艺方法;需根据实际需求,合理选择,以期提高数控加工的效率。
  1.2 航空回转件切削性能分析
  对于航空工业当中超强度钢,即为屈服强度>1400MPA的钢;由于飞机、发动机当中大多数零部件需符合高抗疲劳、高强度以及高耐腐蚀等性能,因此超强度钢的应用便非常重要。在飞机起落架外筒制作过程中,有时会采取低合金超强度钢300M进行制作,对于此超强度钢来说其材料融合了4340钢,并通过1.5%硅的添加,加上淬火与回火制作工艺,从而确保低合金超强度钢300M钢具备优良的抗疲劳及耐应力性能[3]。值得注意的是,对于300M钢来说,在加工工艺上显得较为复杂,所以需掌握合理、科学的工艺加工方法,合理设置切削参数,并选择性能优良的加工设备进行加工作业,从而确保加工效率及质量的提升。
  1.3 数控加工分析
  在航空复杂回转件数控加工过程中,包括了:对回转面进行切削处理,进一步实施车削及非回转面的钻、铣及镗等加工工流程。倘若选择采取常规的加工方法,在选择了相对应的加工方法的基础上,需使用相对应的加工设备。而复杂回转件,因具备的加工工序繁多,且具备很强的工艺路线,因此需对其工种进行合理、科学的划分,做到合理使用刀具、机床等。值得注意的是,对于规格不同的小批量零部件生产过程中,考虑到生产准备时间及制造周期的有效缩短,进而提高加工的效率及质量,需合理选择加工工藝方法[4]。针对此种情况,便可以采用车铣复合加工技术,采取此类加工技术,使数控铣削、车削以及镗孔加工等有效完成,进而确保数控加工的效率及质量。
  2 车铣复合加工工艺设计分析
  如前所述,车铣复合加工技术的应用,能够提高航空零部件数控加工的效率及质量,下面便从车铣复合加工工艺的加工设备选择、加工定位及装夹选择、刀具选择两方面的内容进行分析,具体内容为:
  2.1 加工设备的合理选择
  针对复杂回转件,如果采取常规方法进行加工,则在加工设备上需使用到车床、深孔钻床、磨床等。值得注意的是,基于车铣复合加工过程中,机床是必不可少的设备,所以需确保机床具备高精度、功率大、能够实现在线检测等功能,从而使加工工序的效率及质量得到有效保障。例如:在数控加工过程中常用到的奥地利M150车铣复合机床,便具备高精度、高扭矩力、大功率、动态刚性性能优良以及可实现在线检测等功能,可以为复杂回转件粗加工或精加工的要求得到有效满足。此外基于机床设置过程中,需选择卧式设置,将车削主轴箱设置于左端位置,将可编程尾座设置于右端位置;车、铣、镗主轴装置则设置于斜床身上部位置,数字控制定位中心架则设置于斜床身下部位置。
  2.2 加工定位及装夹的合理选择
  基于零件机械加工作业过程中,涉及的装夹、定位为基础作业环节,在确保定位合理、装夹牢固的条件下,才可确保加工作业顺利、有序地进行。以航空复杂回转件加工为例,由于需应用的加工方法繁多,因此针对每一类加工方法,需合理选取定位方法及夹紧方法,确保设计的科学性[5]。针对回转件主回转面,可选择车削加工方法;针对外部回转面,可采取卡盘及顶尖装夹方法;针对内部回转面,可选取卡盘与中心架装夹方式。如果零件自身结构无法进行卡盘装夹,可增设工艺凸台,或使用专用的夹具进行装夹工艺操作。基于非回转区域加工过程中,主要会使用到数控铣加工工艺,或镗加工工艺,如果将圆柱体当作装夹定位面,则需采取专用夹具;并在夹具定位及夹紧过程中,需使用到主回转面外圆,并选择V形块进行定位处理。此外,基于车铣复合加工装夹工艺实施过程中需于M150机床当中进行尾座功能的设置,做好中心架与尾座顶尖的结合设置,确保车铣复合加工装夹作业的效率及质量得到有效提升。   2.3 加工刀具的合理选择
  基于复杂回转件加工过程中,需合理选择刀具,具体包括:(1)如果使用的是车削刀具,通常会选取螺纹车削刀具,或者选取普通外圆车削刀具;(2)如果使用的是旋转刀具,则通常会选用铣削刀具,或钻削刀具,亦或者是镗削刀具。值得注意的是,由于复杂回转件的强度很高,因此在切削过程中,需合理控制温度,不然容易导致刀具受到磨损,还可能出现打刀及崩刃等问题,因此还需合理选取刀具材料。从现状来看,基于高强度钢加工过程中,会采取硬质合金、陶瓷类刀具以及CBN刀具;在复杂回转件车铣复合加工过程中,需确保所使用的切削刀具具备优质的性能,比如常使用的CoroPlex多任务刀具,便具备优良的性能[6]。此外,在刀具选择方面,还有必要根据航空复杂回转件的实际加工需求,合理选择,从而确保加工效率及质量能够得到有效提升。
  3 提高数控加工效率的相关技术要点分析
  上述针对航空复杂回转件,提到了数控加工方法及加工工艺设计方法,其目的均为提高数控加工的效率。而从航空企业整体角度考虑,要想提高数控加工的综合效率及质量,还有必要掌握一些技术要点,具体包括如下:
  3.1 模型编程技术
  除以上提到复杂回转件工艺加工技术要点以外,在航空企业数控加工过程中,可能存在数控编程效率低的问题,同时在数控加工自动化水平上不够高[7]。针对这些问题,便有必要合理科学地使用模型编程技术,即:基于模型定义的飞机结构件数控编程方法技术。相关学者表示,可利用CATIA V5平台,进行相对应数控编程技术模型的开发,为基于模型定义的数控编程技术示意图,合理科学地利用模型编程技术,通过数控加工特征信息的提取,能够为进一步数控加工工艺提供客观、科学的决策,包括:合理选择加工方式、合理规划加工刀轨,最终促进飞机结构件数控加工效率及质量的提高。
  3.2 刀具磨损处理技术
  在航空数控加工过程中,刀具磨损是常见的问题,该问题的出现会导致零件的尺寸发生改变。通常条件下,刀具磨损的出现,会导致零件尺寸产生一定程度的误差,当存在此类误差情况时,数控机床加工的精密性便会受到影响。为了解决此类问题,便有必要注重刀具磨损处理技术的应用。值得注意的是,需认识到刀具磨损为切削加工过程中普遍存在的问题,其分为三个阶段,即:初级磨损阶段、正常磨损阶段以及急剧磨损阶段[8]。其中,初级磨损阶段影响偏低,正常磨损阶段需考虑零件材料、切削要素、刀具材料以及刀具涂层等影响因素,然后针对具体的影响要素,对症处理。此外,对于急剧磨损阶段,则会对数控加工造成很大程度的影响,需结合实际的刀具消耗统计数据,确保在刀片应用至刀具急剧磨损阶段之前,进行刀片的更换,从而确保数控加工效率得到有效保证。总之,需根据具体的阶段,合理采取刀具磨损处理技术。
  此外,值得注意的是,航空数控加工是一个多环节的工作项目,在航空数控加工作业过程中,除以上技术要点和加工环节以外,还涉及到航空发动机叶片数控加工等环节。比如在航空发动机叶片数控加工过程中,便有必要掌握一次装夹完整加工技术、零点定位快换装夹技术以及叶片型面数控机械抛光技术等,从而确保航空发动机叶片数控加工效率及质量的全面提升。
  4 结语
  综上所述,要想提升航空数控加工效率,需掌握航空复杂回转件的结构、性能,进一步选择合理科学的数控加工方法,例如在车铣复合加工工艺过程中,便需合理选择加工设备,同时确保加工定位及装夹的合理性,合理选择加工刀具等。此外,还有必要掌握必要的模型编程技术、刀具磨损处理技术等。相信从以上方面加以完善,航空数控加工效率将能够得到有效提升,进一步为航空企业的发展奠定有效基础。
  参考文献
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  [2] 白茹冰.基于大型航空器的模具数控技术加工方法的研究[J].电子世界,2014(18):311-312.
  [3] 耿强,王建新,袁方.航空发动机中小零件数控车削的高效加工[J].科技传播,2012,4(21):39-40.
  [4] 吴志新,昂给拉玛,甘丽君.航空发动机叶片数控加工新技术及應用[J].航空制造技术,2018,61(15):63-68.
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  [7] 范蓉.高效数控加工工艺在航空复杂回转件中的研究[J].山东工业技术,2018(09):37.
  [8] 翟莹莹,潘磊.航空发动机中小零件数控车削的高效加工探讨[J].中国新技术新产品,2017(05):49.
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