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推动机床发展的新热点:复合加工技术为航空航天提供技术支撑
2017-09-05 17:23:58

    复合加工技术在难加工材料零件制造、高精度工件加工、改善被加工零件表面质量等方面的应用,已经体现出了其自身的优势。航空产品制造领域一直是先进制造技术发挥作用的重要舞台,随着航空产品性能的提高,关键零件的高精度、高可靠性要求更为严格,复合加工技术的不断完善和发展必将为航空关键零件的制造提供更好的技术支撑。
    复合加工技术主要解决特殊结构与复杂结构的加工、难加工材料及脆硬材料的加工两个问题,可以对陶瓷、玻璃和半导体晶片等硬脆性材料以经济、可靠的方法实现高的成形精度和极低的表面粗糙度,并可使表面及亚表面层晶体结构组织的损伤减少至最低程度。
  以工序集中为基础的复合加工是机械加工领域采用的典型复合加工方法,通常是在一次定位装夹中,在一台设备上完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种切削加工要求。这种复合加工方法的最突出特点是工件加工工序集中、一次装夹可实现多种结构要素的加工,减少了工件定位装夹次数、消除工件周转等待时间,可以消除工件多次装夹定位造成的误差累积,有利于保证工件上关键要素的位置精度要求,同时缩短了工件的生产周期。
  车铣中心以车削功能为主,并集成了铣削和镗削等功能,具有3~4 直线进给轴(车削原有的2 个直线轴、铣头增加的1~2 个直线轴)和2~3个回转轴(车削回转、铣削回转及铣头摆动),且配有自动换刀系统。这种车铣复合加工中心是在三轴车削中心基础上发展起来的,相当于1 台车削中心和1 台铣削加工中心的复合(车削为主功能,铣削属于辅助功能),可以在1 台车铣中心上,经过一次装夹,完成工件的车、铣、钻、镗、攻丝等加工,扩大了车削加工工艺范围。这类复合加工机床可以满足以回转结构要素加工为主的异形回转体零件高精度加工要求,是目前世界范围内最先进的机械加工设备之一。
  以能量复合为基础的复合加工是为了满足精密超精密加工、难加工材料加工、特殊材料加工而采用的加工方法,通常是2 种或2 种以上工艺方法的组合,在一台设备上完成同一结构的加工。这种复合加工方法的突出特点是2 种或2 种以上能量复合,其主要特征是在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力,加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度,能用简单的运动加工出复杂的型面。
    整体化薄壁结构零件是现代飞机、航空发动机结构中常见的设计形式,整体薄壁结构件不仅能满足飞机与发动机结构轻量化的设计追求,而且能满足航空产品易维护、高可靠性、长寿命的基本需求,零件主要特征是:(1)整体薄壁结构件通常壁厚尺寸小,一般只有1~3mm ;(2) 零件结构复杂,在多个方向上分布有形式不同的结构结构元素需要加工;(3)零件精度要求高,加工时装夹困难、加工过程中易产生加工变形;(4) 有些复杂结构零件采用钛合金、高温合金、高强度不锈钢等难加工材料,常规的加工方法材料去除效率低、难度大,且容易产生表面缺陷而影响零件寿命。
    从车铣中心、铣车中心、车磨中心等,到激光、电火花和超声波等特种加工方法与切削、磨削加工方法组合的复合机床,复合加工技术已经成为推动机床结构和制造工艺发展的一个新热点。
 

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