李鐵鋼

(沈陽工程學(xué)院機(jī)械學(xué)院，遼寧沈陽110136)

近年來，隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高，其結(jié)構(gòu)上大量采用薄壁機(jī)械加工整體框類零件，取代了傳統(tǒng)的鈑金鉚接裝配組合件.框?yàn)轱w機(jī)上的主要承力構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，加工難度大，制造周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約著飛機(jī)零件的生產(chǎn)，進(jìn)而影響零部件的部裝和飛機(jī)的總裝［1］.故針對(duì)框類結(jié)構(gòu)件，提出數(shù)控加工的解決方案，對(duì)切削參數(shù)選擇和加工仿真等技術(shù)進(jìn)行研究.

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

框數(shù)控加工流程如圖1所示，框?yàn)閱蚊婊螂p面銑切零件，通常厚度尺寸為15～100 mm，長(zhǎng)和寬最大可到2 800 mm，加工時(shí)利用真空銑切夾具，定位方式為典型的兩孔一平面方式.

零件分為外形輪廓、內(nèi)槽腔、筋、孔、開口等典型制造特征，遵循以下原則制定工藝:①基準(zhǔn)先行;②先面后孔;③先粗后精;④先主后次;⑤先外輪廓，后槽腔，粗加工后加工筋頂面，粗加工槽腔后腹板厚度尺寸到位;⑥同一定位、同一刀具、同一特征類型一次加工;⑦盡量使用剛性好的刀具;⑧路線盡量短［2］.

1.2 切削參數(shù)試驗(yàn)

研究近年飛機(jī)廣泛采用的TA15鈦合金的加工，切削參數(shù)是影響其生產(chǎn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素，但受機(jī)床、刀具、零件等因素的影響，很難精確確定切削參數(shù)，必須進(jìn)行試驗(yàn)［3］.

圖1 框數(shù)控加工流程

本試驗(yàn)研究鈦合金精銑加工，機(jī)床為V1-3500，刀具為日本黛杰公司整體涂層硬質(zhì)合金銑刀，刀具規(guī)格 Φ20R3，刃長(zhǎng)50，前角 γ =10°，后角 α =10°，螺旋角β=50°，涂層為TiALN，順銑加工，采用乳化液油霧外冷方式.測(cè)力系統(tǒng)是由瑞士產(chǎn)Kisler9257B壓電晶體傳感器三向銑削測(cè)力儀、Kisler電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成的.

試件尺寸為200×150×30 mm，最終加工尺寸筋條高度28 mm，筋條厚度2 mm槽腔件.精銑時(shí)，銑側(cè)壁時(shí)切寬為1 mm，切深、轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量為變量.選擇切寬為1 mm，每齒進(jìn)給量0.1 mm，切削速度200 m/min，切深10 mm，分別進(jìn)行試驗(yàn)見表1、2和3.

表1 切深對(duì)切削力的影響

表2 每齒進(jìn)給量對(duì)切削力的影響

表3 切削速度對(duì)切削力的影響

由結(jié)果分析得精加工切削參數(shù)的參考值為切寬1 mm，切深10 mm，每齒進(jìn)給量0.1 mm，切削速度300～400 m/min.

1.3 加工仿真

為檢驗(yàn)數(shù)控程序的正確性，縮短零件的機(jī)床試切時(shí)間，利用VERICUT進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)建模、運(yùn)動(dòng)建模、數(shù)控系統(tǒng)建模和刀具建模，建立的模型如圖2所示.然后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和仿真加工，再根據(jù)結(jié)果反復(fù)修改程序，直到合格為止.

2 應(yīng)用實(shí)例

典型框板零件如圖3所示，加工檢驗(yàn)合格.

圖2 零件的建模

圖3 框板零件

3 結(jié)語

針對(duì)框板結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工問題，提出了數(shù)控加工工藝流程，重點(diǎn)研究了切削參數(shù)試驗(yàn)選擇和基于VERICUT的加工仿真，通過典型零件的加工證明了該方法的可行性.

［1］ Li Y G，F(xiàn)ang T L，Cheng S J，et al.Research on featurebased rapid programming for aircraft NC parts［J］.Applied Mechanics and Materials，2008，10(12):682-687.

［2］王令其，張思弟.數(shù)控加工技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［3］ Yunqing Rao，Gang Huang，Peigen Li，et al.An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting［J］.Int J Adv Manuf Technol，2007，33:436-448.