飛機結構件數控加工機床的發展方向

　　
　　 針對飛機結構件發展提出的需求，台中機械加工國外數控機台中CNC加工床行業與航空制CNC搪床加工造企業在大型高精度加工機床、鈦合金高效加工機床以及自動化數控加工系統這3個方面做了大量研究，並且已經有部分產品投入生產應用。
　　
　　（1）大型高精度數控機床。傳統意義的高精度機床主要是指小型裝備，如DIXS、SIP等的坐標鏜，該類機床的行程在1000mm左右。要實現飛機大型整體結構件五軸聯動復雜曲面的高精度加工，必須在大型機床上進行，而該類機床的行程一般為2500mm×6000mm。為了實現大型機床高精度五軸加工，目前已經開始采用空間定位精度來表示機床精度。如DST提供給洛馬用於JSF/F35項目的FOGS系列高精度五軸數控銑床的空間定位精度為1。6μm/m3。大型高精度數控機床的關鍵技術主要集中在幾何精度補償、空間精度快速補償及熱變形控制等方面。為此，的SINUMERIK840Dsl推出了VCS（VolumetricCompensationSystem）通過數控系統參數實現對21項幾何誤差的補償以獲得更高的幾何精度；DST在VCS的基礎上開發了KMS補償系統，不僅能夠完成單軸線性和旋轉6項誤差與垂直度誤差的補償，還能對旋轉軸和刀具長度進行手動補償，通過4球測量、空間對角線測量等實現機床空間誤差的快速補償；在熱誤差控制方面，通過空調系統對機床各部件的溫度進行實時控制，以減少熱誤差對機床精度產生影響。

　　（2）鈦合金高效加工機床。飛機整體結構零件一個顯著特點就是材料利用率非常低，僅只用2%~10%，因此，提高加工效率是飛機結構件加工必需解決的問題。以高轉速、高進給為特點的高速加工機床有效解決了鋁合金整體結構件的高效加工問題；當鈦合金材料在飛機零件中的占比越來越大，其在0。05~0。4之間的相對切削加工性導致加工效率極低，因此如何實現鈦合金高效加工，提高其加工效率是數控機床行業與航空制造企業共同面臨的難題。目前，斯達拉格、DST、INGERSOLL、MCM等對此進行了大量的研究，均選擇了鈦合金臥式加工的解決方案，靜壓導軌、鑄鐵床身、大扭矩機械主軸以及可更換的大扭矩叉式銑頭、直銑頭等構成了新型的鈦合金高效加工機床，預計其粗加工效率提高60%、精加工效率提高600%。機床加工能力的提高對鈦合金加工刀具和工藝技術將提出新的要求。

　　（3）自動化數控加工系統。當我們還在討論單台設備加工性能的時候，以提高加工效率、控制產品質量、多功能集成為特點的自動化加工系統在飛機零件生產中悄然開始應用。洛馬的JSF/F35項目的碳纖維蒙皮加工系統將數控加工、零件檢測、零件清洗、零件烘干等集成在一個加工系統之中，操作人員在控制室裡對零件生產過程進行監控，由龍門加工系統內的物流小車自動進行零件轉運。以斯達拉格STC系列臥式加工中心為基礎的柔性生產線在英宇航和法宇航等飛機結構件生產中得到應用。自動化數控加工系統不僅有利於提高加工效率和產品質量，其相對封閉性解決了碳纖維粉塵對人體和環境的危害，是復合材料綠色制造的優秀解決方案。


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