增材制造技術(shù)以其靈活多樣的工藝方法和技術(shù)優(yōu)勢在現(xiàn)代航空產(chǎn)品的研制與開發(fā)中具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。在航空制造領(lǐng)域中,難加工材料、復(fù)雜型面的結(jié)構(gòu)件等都可以很好地采用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度加工。由于沒有傳統(tǒng)機(jī)加工藝對于刀具的可達(dá)性限制以及鑄造及塑性加工中的脫模限制,3D打印幾乎可以實(shí)現(xiàn)能夠在CAD中設(shè)計(jì)的任何結(jié)構(gòu)形式,從而產(chǎn)生全新的設(shè)計(jì),如圖1所示。同時,由于3D打印幾乎不需要傳統(tǒng)工藝需要的夾具、模具制造等工藝準(zhǔn)備環(huán)節(jié),可以大幅度縮短航空產(chǎn)品的研制周期,提高快速響應(yīng)能力。 數(shù)控設(shè)備與柔性制造 盡管隨著新型航空材料與成型技術(shù)的不斷應(yīng)用,機(jī)械加工在航空產(chǎn)品制造工藝中的比重有減少的趨勢,但是對于高精度尺寸和表面特征,切削加工仍然是無法替代的加工手段。同時,隨著航空零部件中新材料和新結(jié)構(gòu)的不斷應(yīng)用,機(jī)械加工的難度也在不斷增加。 與其他尖端制造行業(yè)一樣,航空產(chǎn)品加工所使用的數(shù)控機(jī)床正朝著高速化、精密化、智能化、綠色化等方向發(fā)展。自20世紀(jì)90年代初以來,各國相繼推出了許多主軸轉(zhuǎn)速10000~60000r/min以上的數(shù)控機(jī)床。高速加工技術(shù)的應(yīng)用縮短了切削時間和輔助時間,不僅可以提高生產(chǎn)效率,還可以改善加工質(zhì)量,已成為機(jī)床技術(shù)重要的發(fā)展方向。同時,通過優(yōu)化機(jī)床的結(jié)構(gòu),提高了制造和裝配的精度,減少了數(shù)控和伺服系統(tǒng)的反應(yīng)時間。采用溫度、振動誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù),提高了數(shù)控機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動精度等。 隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng),對環(huán)保的要求越來越高。不僅要求在機(jī)床制造過程中不產(chǎn)生對環(huán)境的污染,還要求在機(jī)床的使用過程中不產(chǎn)生二次污染。在這種形勢下,裝備制造領(lǐng)域?qū)C(jī)床提出了無冷卻液、無潤滑液、無氣味的環(huán)保要求,機(jī)床的排屑、除塵等裝置也發(fā)生了深刻的變化。上述綠色加工工藝愈來愈受到機(jī)械制造業(yè)的重視。 (1)數(shù)控設(shè)備的集成化與智能化
數(shù)控設(shè)備的集成化包括將多種機(jī)械加工工藝集成于一臺數(shù)控機(jī)床或者在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中融合其他加工或檢測等工藝技術(shù)。復(fù)合加工是機(jī)械加工的重要發(fā)展方向之一。其中車銑復(fù)合加工是最具有代表性的技術(shù)領(lǐng)域。車銑中心具有多軸聯(lián)動功能,能夠完成任意角度的車削、銑削、鉆削、鏜削、滾齒、攻、鉸、擴(kuò)等任務(wù),具有高柔性、多任務(wù)的特點(diǎn)。在單件和成批生產(chǎn)中均可獲得較高的關(guān)聯(lián)加工尺寸精度、大大縮短加工輔助時間,是加工精密、復(fù)雜回轉(zhuǎn)零件的理想設(shè)備。它對于提高航空回轉(zhuǎn)關(guān)鍵零部件的制造精度及縮短制造周期有著重要的作用。在線測量通過將檢測技術(shù)融于數(shù)控加工的工序過程中,可以避免脫機(jī)檢測返修帶來的二次裝夾定位,解決零件制造中通用工裝和專用工裝無法測量部位的測量,顯著提升加工效率,保證加工質(zhì)量。在航空產(chǎn)品研制和生產(chǎn)中,可以對正在加工中的零部件進(jìn)行及時的修正與補(bǔ)償,以消除廢次品的產(chǎn)生。 |
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