增材制造技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势在现代航空产品的研制与开发中具有独特的应用前景。在航空制造领域中,难加工材料、复杂型面的结构件等都可以很好地采用增材制造技术实现高精度加工。由于没有传统机加工艺对于刀具的可达性限制以及铸造及塑性加工中的脱模限制,3D打印几乎可以实现能够在CAD中设计的任何结构形式,从而产生全新的设计,如图1所示。同时,由于3D打印几乎不需要传统工艺需要的夹具、模具制造等工艺准备环节,可以大幅度缩短航空产品的研制周期,提高快速响应能力。 数控设备与柔性制造 尽管随着新型航空材料与成型技术的不断应用,机械加工在航空产品制造工艺中的比重有减少的趋势,但是对于高精度尺寸和表面特征,切削加工仍然是无法替代的加工手段。同时,随着航空零部件中新材料和新结构的不断应用,机械加工的难度也在不断增加。 与其他尖端制造行业一样,航空产品加工所使用的数控机床正朝着高速化、精密化、智能化、绿色化等方向发展。自20世纪90年代初以来,各国相继推出了许多主轴转速10000~60000r/min以上的数控机床。高速加工技术的应用缩短了切削时间和辅助时间,不仅可以提高生产效率,还可以改善加工质量,已成为机床技术重要的发展方向。同时,通过优化机床的结构,提高了制造和装配的精度,减少了数控和伺服系统的反应时间。采用温度、振动误差补偿等技术,提高了数控机床的几何精度、运动精度等。 随着人们环境保护意识的加强,对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染,还要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下,装备制造领域对机床提出了无冷却液、无润滑液、无气味的环保要求,机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。上述绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。 (1)数控设备的集成化与智能化
数控设备的集成化包括将多种机械加工工艺集成于一台数控机床或者在数控机床设备中融合其他加工或检测等工艺技术。复合加工是机械加工的重要发展方向之一。其中车铣复合加工是最具有代表性的技术领域。车铣中心具有多轴联动功能,能够完成任意角度的车削、铣削、钻削、镗削、滚齿、攻、铰、扩等任务,具有高柔性、多任务的特点。在单件和成批生产中均可获得较高的关联加工尺寸精度、大大缩短加工辅助时间,是加工精密、复杂回转零件的理想设备。它对于提高航空回转关键零部件的制造精度及缩短制造周期有着重要的作用。在线测量通过将检测技术融于数控加工的工序过程中,可以避免脱机检测返修带来的二次装夹定位,解决零件制造中通用工装和专用工装无法测量部位的测量,显着提升加工效率,保证加工质量。在航空产品研制和生产中,可以对正在加工中的零部件进行及时的修正与补偿,以消除废次品的产生。 |
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