作者：三铝大夫

一、飞机蒙皮镜像铣削技术概述
蒙皮镜像铣削技术是一种新兴的航空制造技术，主要用于飞机蒙皮的高精度加工。该技术通过特殊的双轴联动机床，实现对飞机蒙皮等薄壁构件的精密加工。
蒙皮镜像铣削是一种先进的飞机蒙皮加工技术，它具有高精度、小污染、能耗小的特点，能够实现飞机单曲和双曲蒙皮的先进制造工艺技术。
这种技术通过使用双五轴镜像铣切系统，能够在一次装夹下完成蒙皮的所有加工需求，包括铣面、铣下陷、铣通窗、切边和钻孔等。          

镜像铣削（Mirror Milling）之所以被称为"镜像"，是因为在这种加工过程中，铣削刀具和背面的支撑装置（顶撑装置）在空间中的位置和姿态是相互对称的，就像镜像反射一样。这种对称性是通过同步协调两者的运动来实现的，确保了蒙皮加工的高精度和稳定性。

以下是几个关键点来解释为什么这种技术被称为镜像铣削：

1.对称性：在镜像铣削中，铣削刀具和支撑装置在加工过程中保持对称的位置关系，这种对称性类似于平面镜中的镜像反射。

2.同步运动：铣削刀具和支撑装置进行同步运动，即当铣削刀具向一个方向移动时，支撑装置也相应地向相反方向移动，保持两者之间的相对位置不变。

3.加工稳定性：镜像铣削通过同步协调铣削刀具和支撑装置的运动，可以有效地减少加工过程中的颤振，提高加工的稳定性和精度。

4.误差补偿：在某些镜像铣削系统中，支撑装置可能包含超声测厚装置，能够实时监测蒙皮厚度并将误差传递给控制系统，实现实时误差补偿。

5.双五轴控制：镜像铣削通常需要双五轴或以上的数控机床来实现铣削刀具和支撑装置的复杂运动，这种机床能够提供更多的自由度来保证加工精度。

6.SINUMERIK DGEN功能：使用SINUMERIK DGEN（Dual Generic Transformation）功能，可以实现双五轴镜像结构机床的镜像控制，这是实现镜像铣削的关键技术之一。

7.高效加工：镜像铣削技术可以一次性完成蒙皮的所有加工需求，包括铣面、铣下陷、铣通窗、切边和钻孔等，提高了加工效率。

因此，镜像铣削的名称来源于其独特的对称性加工原理，这种原理使得该技术在飞机蒙皮加工领域具有显著的优势。

二、技术发展与应用

蒙皮镜像铣削技术的发展始于对传统蒙皮加工方法的改进需求。铝合金是制造飞机蒙皮的主要材料之一。C919大飞机的蒙皮制造过程中，就采用了这项技术。
1. 飞机蒙皮结构特征

飞机蒙皮是飞机结构的重要组成部分，它们覆盖在骨架上，形成流线型的外表面，并且直接承受气动载荷。因此蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积80%，重量 21%。蒙皮零件外形复杂，精度要求高，其厚度方向的精度要求达到了±0.1mm，考虑到飞机减重设计，蒙皮零件设计大量的下陷面，最薄处厚度约1mm，对于本身是复杂曲面薄壁零件的蒙皮零件，其加工工艺一直是制造领域中研究的热点，其大尺寸、弱刚性以及形状复杂使飞机蒙皮零件的数控加工成为制造业的一个难题。

2. 蒙皮工件加工现状2.1 第一代：传统工艺-化铣飞机蒙皮工件通过拉伸成形或滚弯成形后，通常采用化铣工艺进行后续加工。化铣虽然可以解决复杂凹腔 / 凹面的加工问题，但存在化学污染、耗电量大、消耗铝材无法回收等问题。
2.2 第二代：数铣近几年，国内多家主机厂从国外购买真空柔性吸附装置，配以五轴数控铣床加工蒙皮工件。然而真空柔性吸附装置装夹只能对蒙皮曲面进行多点离散支承夹持，在刀具对夹持点之间的悬空区域，特别是较薄蒙皮切削加工时，蒙皮会不可避免地发生颤振，铣切深度和表面粗糙度无法控制，达不到精度要求，因此仅通过柔性夹持装置和五轴数控铣床组合式加工仍无法完全替代化铣。
2.3 第三代：镜像铣针对传统蒙皮工件加工存在的问题，一种新技术应用到蒙皮工件的加工中，即蒙皮镜像铣切系统。在蒙皮镜像铣切系统中，铣削刀具的位置和姿态与背部协同顶撑装置的位置和姿态时刻成镜像关系，同步协同运动，完成蒙皮加工。蒙皮镜像铣切系统可替代化铣加工步骤及所需设备，一次装夹完成蒙皮所有加工（铣面、铣下陷、铣通窗、切边、钻孔），具有高精度、小污染、能耗小的特点，可实现飞机单曲和双曲蒙皮的先进制造工艺技术。

三、全球掌握镜像铣削技术的公司

1. 法国杜菲工业公司（Dufieux）（13501282025）：法国杜菲是全球领先的高端制造设备供应商，尤其在航空制造领域享有盛誉。这家公司以其先进的技术和创新的解决方案，在航空航天蒙皮加工设备方面具有显著的地位。

2. 西班牙机械制造商MTorres（13522079385）：西班牙机械制造商MTorres也是全球能够生产镜像铣设备的公司之一。MTorres是一家专注于自动化解决方案的工业集团，其专业领域包括航空航天、风力发电和海军工业等。MTorres以其创新技术和制造系统而闻名，特别是在复合材料的自动化生产方面拥有显著的地位。

3. 上海拓璞数控科技股份有限公司（15910974236）：该公司是国内唯一一家、全球三家之一的研制出双五轴镜像铣并实现工程化应用的企业。上海拓璞的镜像铣削技术与装备已在航空航天领域交付了27台/套，为我国航空航天薄壁件的智能制造提供了有力支撑。公司还曾获得上海市技术发明奖特等奖，其董事长兼总经理、上海交通大学教授王宇晗带领团队完成的“航空航天大型曲面蒙皮/箱底双五轴镜像铣削技术与装备”项目，攻克了镜像铣加工“鸡蛋壳”难题。
总之，蒙皮镜像铣削技术是飞机蒙皮加工领域的一项重要技术进步，它通过高精度的加工手段，提升了飞机蒙皮的性能和质量，对航空制造业的发展具有重要意义。

主要参考资料：
1. 蒙皮制造工艺-第三代工艺五轴加工镜像铣