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精密加工在航空領域的應用

            精密加工技術是航空、航天及電子工業、軍事工業等不可缺少的關鍵技術。
    航空作為高新技術領域的前沿，對精密加工的需求和信賴性更為突出，主要是零件的尺寸精度和表面質量要求越來越高。中國要突破飛機發動機、機載設備、材料等關鍵核心技術，典型零件和難加工材料的加工是其中的一個關鍵環節。
    機匣加工
    航空發動機機匣有三類，一類是對開環形結構，一類是整體環形結構，還有一種是異形殼體。機匣材料是一種難加工的耐高溫的高強度鈦合金材料。機匣又是薄壁、弱剛性結構，型面復雜，精度要求高，加工難度大。機匣是大型零件，一臺推力為15000公斤航空發動機機匣直徑Ф800mm。大飛機的大型風扇機匣外形尺寸Ф1823.5mm×546mm，最薄處壁厚3mm。所以，機匣加工需要中、大型多功能、高精度數控機床。如加工直徑為Ф2000mm的數控立車和精密數控立車；工作枱尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五軸聯動加工中心，需具備雙工位、在線測量和仿真功能，刀庫容量60把刀左右，數控系統具有高級編程功能。機床定位精度X/Y/Z分別為8μm/8μm/5μm，高速加工時，主軸轉速10000r/min以上，主軸功率15千瓦~30千瓦，帶回轉工作枱，定位精度≦8；工作枱3000mm×5000mm龍門式鍵銑床，帶回轉工作枱，主軸轉速6000r/min。
     葉片加工
    航空發動機的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯動加工中心，五軸高速龍門銑等加工葉片形面。葉根榫齒的加工需用拉床和緩進給強力磨床，并希望緩進給強力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置，還需要有在線測量、程序調整和自動補償功能。
    葉片形面用電解加工可大大提高加工效率，還需用數控六軸砂帶拋光設備拋光。希望有葉片形面檢測設備。
    大型寬弦空心風扇葉片采用寬弦、空心、帶阻尼凸臺結構，直徑小1600mm以上，風扇葉尖速度高達457m/s，選用重量更輕的鈦合金或樹脂基材料，制造這類葉片需要1000mm×400mm×570mm的五坐標葉片銑床；精度0.025mm的自動拋光機；組合封焊和擴散連接及超塑成形設備等。
    葉片有很多冷卻用的小孔，用電脈沖打孔，比用激光打孔好（激光打孔有硬化層），但現在，電加工打孔機床沒有打孔深淺的顯示，操作困難。希望能解決這個問題，能顯示打孔的深淺。而耐1100℃高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強度和綜合性能，葉片上有許多直徑為Φ0.3mm~Φ0.4mm的冷卻氣膜孔，制作這類葉片，需要定向／單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐、制芯機、磨削中心、數控緩進給磨床以及葉片制孔的電液束流設備和小孔加工單元等裝置。
    整體葉盤加工
    整體葉盤是薄壁盤類零件，葉盤圓周上有裝葉片的榫齒槽。直槽可用拉削加工和磨削加工。圓弧形榫齒槽可用銑削和成形磨加工，但圓弧形榫齒槽的檢測困難。葉環和葉盤的加工需要數控臥車、精密數控立車。要求加工機床的剛性好，定位精度高，定位精度約為2μm-3μm。整體葉盤的葉片部分，可用五軸高速加工中心加工，還可以用電火花成形加工。重型燃機葉盤直徑可達2000mm-3000mm，需要用砂輪線速度l00m/s以上的高速磨床加工。
    以下幾類產品在航空領域有著不同的應用。
    用於加工葉片榫齒，分油盤端面弧齒的平面成形磨床：保寧（BLOHM）公司的PLANOMAT、PROFIMAT系列磨床，X、Y、Z軸均采用直線導軌和高精度滾珠絲杠，其中Y、Z軸可配分辨率為0.1um 光柵尺。美蓋勒（MAEGERLE）的MFP、MGC系統機床X、Y軸采用靜壓導軌，Z軸采用滾柱導軌，其中Y、Z軸可配分辨率為0.1um 光柵尺。保寧（BLOHM）公司美蓋勒（MAEGERLE）還針對航空領域的應用有針對性地開發了相關磨削應用，并隨著航空工業的不斷發展對進行優化升級。所有這些可以保證采用緩進給強力磨削，并將齒形精度控制在±0.005mm以內。
    用於加工航空液壓元件的外圓磨床：斯圖特（STUDER）公司的S系列磨床，采用了擁有著名專利技術的Granitan人造花崗巖床身，此床身具有優異的吸振性和出色的熱穩定性。專有高精回轉技術Nanospin，保證回轉B軸的重復精度達到高精級，無背隙現象，從磨削外圓轉換到磨削錐度無需修整砂輪成型。工作枱、砂輪架為平V卸荷貼塑導軌，剛性好、精度高。尾架調節精度0.1μm。斯圖特（STUDER）的S系列磨床可以輕松地保證零件尺寸公差±1μm以內。
    用於加工航空軸承，齒輪軸等的外圓、無心磨床：肖特（SCHAUDT）、米克羅莎（MIKROSA），由於床身采用了人造花崗巖鑄成，具有極佳的熱穩定性和吸震性。砂輪主軸采用免維護陶瓷混合軸承支承。微米級精度安裝和調試可實現微米級的加工精度。
    此外刀具磨床瓦爾特（WALTER）、伊瓦格（EWAG），是世界上目前唯一可提供刀具磨削及測量的一站式解決方案的供應商，可用於磨削加工PCD、PCBN刀具以適應航空工業難加工材料的加工。
    精密加工技術集機床、工具、計量、等成果於一體，需針對不同的加工對象、不同的產品要求，綜合地加以利用。每種精密加工方法都有特定的或適用的加工對象或精度范圍，選擇精密加工方法要綜合考慮材料特性、加工效率、加工成本。
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