薄壁零件铣加工数控技术论文

【摘要】薄壁零件因其刚性差、易变形，一直是机械加工中的难点问题。而大曲率薄壁曲面加工时不仅需考虑薄壁，对于曲面加工精度控制也是难题，在曲面为大曲率时，使用的的数控程序和加工方案均需适应性更改。因此研究大曲率薄壁曲面加工工艺方法，不仅能控制加工精度，还能增加加工效率，对一般的曲面加工和薄壁件零件加工均有良好的借鉴意义效果。下面是小编为大家整理的《薄壁零件铣加工数控技术论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

薄壁零件铣加工数控技术论文 篇1：

复杂结构薄壁异形零件数控加工技术分析

摘要：近年来，随着科学技术的不断进步，越来越多的高新技术应用于生产生活中。在工业生产、航空航天等领域对于薄壁异形零件的使用逐渐增多，对于零件的质量也提出了更高的要求。本文通过对复杂结构薄壁异形零件数控加工技术的专利分析，探寻提高薄壁异形零件精度的有效方法。

关键词：复杂结构；薄壁异形零件；数控加工技术

Analysis on NC Machining Technology of Complex Thin Walled

Irregular Parts

Liang Baoran

（Henan Polytechnic， Zhengzhou Henan 450000）

復杂结构薄壁异形零件在航空航天、高精工业等领域得到了广泛的应用，这种零件比较轻便，在重量和空间尺寸方面具有独特的优势。但是，复杂结构薄壁异形零件没有良好的抗变形能力，而且由于零件的结构复杂，在制造的过程中也存在一定的技术难度，传统的机械加工制造方法不能满足此类零件的加工需求。因此，为了保证复杂结构薄壁异形零件的精度能够满足要求，必须选取适当的加工工艺，提高零件的加工效率。

1 复杂结构薄壁异形零件概述

1.1零件特征分析

离心叶轮就是典型的复杂结构薄壁异形零件，这类零件的壁厚在0.5mm-1.1mm之间，长度在250mm范围之内，内壁较薄，在内部结构中呈现出复杂的空腔，外部由较为复杂的曲面构成。由于此类零件的独特较为结构，在加工制造的过程中对零件的精度要求较高。复杂结构薄壁异形零件的技术指标如表1所示。

1.2 影响零件加工的因素

受外界因素的影响，在复杂结构薄壁异形零件零件加工的过程中容易出现变形以及精度失准的问题，严重影响了零件的质量。第一，夹具因素，在零件进行铣削作业之前，需要用夹具对零件进行固定，若在此过程中夹具对零件表面施加的夹紧力不当，会导致零件表面产生形变。其次，夹具的位置也会对零件的质量产生影响，夹具位置选取不当导致变形的现象在加工过程中也比较常见。第二，数控刀具因素，在薄壁异形零件制造的过程中，为了是零件的形状满足要求，会应用一系列的刀具对零件进行加工，若刀具选择不当或者在加工的过程中刀具发生震动，都会导致零件出现变形或者造成尺寸的误差。第三，工序周转因素，在零件进行加工时，需要要经过粗加工、半精加工以及精加工的流程，在加工的各个阶段需要对零件进行搬运或者移动，在零件的表面施加外界应力，也会是零件产生变形或者是尺寸方面的误差。

2 复杂结构薄壁异形零件数控加工技术

2.1 选择合适的加工工艺

在复杂结构薄壁异形零件加工制作的过程中，需要有一套完整的加工工艺，而加工工艺的选择是否科学合理直接决定了零件的精准程度。所以，在进行零件加工时，要选取合适的加工工艺，设定准确的加工参数，提高零件的生产质量和加工效率。同时，根据零件加工制造的具体要求，遵循相应的原则做好加工工艺的优化工作，保证加工工艺能够满足零件的质量要求。首先，在粗加工的过程中，通常使用螺旋渐进的方式，合理的控制进刀角度和径向进刀量。其次，在精加工的过程中，曲面加工的技术难度较高，应根据零件的具体走向，来确定刀具的切割走向，保证零件的精确程度，在加工的过程中确保零件的底部与刀轴存在一定的倾斜程度，提高零件加工的精度。

2.2 选择适当的数控刀具

数控刀具在零件加工的过程中发挥着重要的作用，在不同的加工阶段，应根据实际要求选取相应的数控刀具。平头铣刀通常用在零件的粗加工阶段，此类刀具在表面加工方面有着独特优势，切削的速度快，效率高。在切削过程中应合理控制削切程度，避免出现过切现象。球头铣刀通常应用于零件的精加工阶段，此类刀具在工作的过程中切削间距很密，能够满足薄壁异形零件的精度要求。另外，在零件加工的过程中，尽量避免刀具的频繁更换，将一把刀具所能够加工的部分全部完成之后再进行更换，减少刀具的使用数量。在不同的加工阶段，所选用的刀具应该分开使用，保证不同阶段加工的质量。

2.3 确定科学的加工方法

2.3.1 根据薄壁异形零件加工的具体要求选择合适的加工方法，能够有效的减少在零件制造过程中产生的变形和数据误差，保证零件的精度。在选择复杂结构薄壁异形零件的加工方法时，需要充分考虑多种因素。首先是对于加工路径的选择，加工路径直接影响着零件的变形程度，不同的加工路径作用在零件制造的过程中，体现出来的误差和变形程度也不相同，在加工路径选择时要充分考虑零件的具体要求，选取合理的加工路径。

其次是合理确定切削用量，在零件切削的过程中，一般应根据实际情况实现小切削量，这样不仅能够在最大程度上保证切削的精准度，也可以减少切削过程中产生的应力造成的影响，尽量避免零件出现变形的情况。高速切削方法的主要特征是高速低负荷，能够有效的实现小切削量，提高零件加工质量，是目前在数控技术中应用较为广泛的切削方法。

最后是对加工环境的选择，在零件制作的过程中，良好的加工环境有利于提高零件的加工质量，基于UG环境下通过相关的高科技软件能够更好的确定制造参数。

2.3.2 在具体的数控技术加工过程中，常用的有三轴机床和五轴机床，其中在运用五轴机床时，通过一次夹装进行多曲面的加工，能够有效的避免在夹装过程中产生的形变和数据误差，但是在进行数铣加工的过程中容易出现，刀具出现振动现象造成零件的损坏或者变形。在运用三轴机床时，采用的是两端夹装，通过多次夹装进行零件加工，经过大量的实践证明，这这种加工方法对于零件的固定更加稳定，能够有效的避免零件在加工的过程中出现变形的问题，是目前结构复杂薄壁异形零件加工中应用较为广泛的方法之一。

2.3.3 不同的加工阶段对于切削量的要求也不相同。在粗加工阶段，零件的切削余量比较大，应该根据所选刀具的性能确定合理的切削量，尽量减少切削力造成的零件变形，高速切削的线速度设定在300n/min以上。在精加工阶段，主要考虑的是零件表面的粗糙程度，通过计算合理的切削量保证零件表面光滑，将粗糙度保持在最小，高速切削的线速度设定在450n/min以上。

2.3.4 设计合理的工具夹装，工具夹装在薄壁异形零件加工的过程中发挥着重要的作用，能够有效的保证零件的稳定性，是在加工过程中必须要用到的辅助工具，直接影响着零件的加工质量，因此，进行零件加工时，要设计合理的夹装工具。若夹装位置设置的不准确，会导致零件在加工的过程中出现位移或者震动，造成零件的形变。或者夹具的夹紧力过大，也会影响零件加工的质量。

2.4 型腔的加工

2.4.1 粗铣型腔，在型腔的加工过程中也分为两个部分，粗铣型腔加工的主要目的是去除余量，在粗铣加工的过程中应根据复杂结构薄壁异形零件加工的实际情况和具体要求选取合适的数控铣床，打造零件结构的内部型腔，保证后续的精铣作业能够顺利进行。

2.4.2 精铣型腔，在精加工阶段主要是根据零件的内部轮廓进行高速铣削，控制铣削产生的应力和切削热对零件产生的影响，尽量减少零件在加工的过程中出现形变和数据误差。

3 数控加工技术注意事项

3.1 粗加工阶段

在粗加工阶段，进刀时应采用螺旋方式，进刀的角度控制在5°-10°之间，径向进刀量小于刀具直径的6%-8%，合理控制进刀深度，最深应小于刀具直径的5%。此外，在粗加工阶段应根据操作的要求选取相应规格的刀具，避免由于刀具选择错误造成的零件变形。

3.2 半精加工阶段

在半精加工阶段的进刀方式应为圆弧形进刀，能够有效的提高切削效率，避免在半精加工中出现的过切问题。过切是在半精加工中常见的问题，若在加工时出现过切现象，会直接影响零件的质量。径向进刀量也应小于刀具直径的6%—8%，尽量实现等量切削。

3.3 精加工阶段

在经加工阶段，应注意对零件表面的切削控制，根据零件表面的曲面的走向分成不同的面組，以此来确定刀具的切削走向。在精加工阶段使用球头铣刀，此类刀具的中心速度为0，能够实现对零件表面的磨削，降低表面的粗糙程度，保证零件的精准程度。另外，在刀具运行的过程中，应保持运行的平稳程度，在拐角进行加圆角处理，防止刀具突然改变运行方向造成的零件变形。在启动和停止时的加速和减速都应该保持平稳。

4 结语

综上所述，复杂结构薄壁异形零件的应用越来越多，要求在零件的制造过程中选取科学合理的加工方法，找准零件加工的共性规律后进行零件的加工工作。大量的加工经验表明，在进行复杂结构薄壁异形零件加工时，应选取相应规格的刀具，设计合理的工具夹装，有效的减少在零件加工过程中产生的形变，避免零件尺寸、形状方面的误差，增强复杂结构薄壁异形零件的使用性能。

参考文献：

[1] 李盼.薄壁零件数控加工工艺质量改进分析[J].电子测试，2013（21）：100-102.

[2] 张莲.浅析复杂结构薄壁异形零件数控加工技术[J].电子制作，2013（19）：195.

[3] 刘东晓，张成立，崔震宇，等.复杂结构薄壁异形零件数控加工技术初探[J].电光与控制，2011（09）：91-97.

[4] 任国柱，董旭，臧继嵩.复杂异形椭圆薄壁零件数控加工工艺分析[J].煤矿机械，2012（10）：130-132

[5] 胡闯.浅析复杂结构薄壁异形零件数控加工技术[J].职业教育，2013（12）：97.

作者：梁保然

薄壁零件铣加工数控技术论文 篇2：

大曲率薄壁曲面零件数控加工技术研究

【摘  要】薄壁零件因其刚性差、易变形，一直是机械加工中的难点问题。而大曲率薄壁曲面加工时不仅需考虑薄壁，对于曲面加工精度控制也是难题，在曲面为大曲率时，使用的的数控程序和加工方案均需适应性更改。因此研究大曲率薄壁曲面加工工艺方法，不仅能控制加工精度，还能增加加工效率，对一般的曲面加工和薄壁件零件加工均有良好的借鉴意义效果。

【关键词】大曲率;薄壁;曲面;数控加工

【

【Key words】large curvature，thin-wall parts，surface，processing technology

1引言

随着时代的进步，航空、汽车、消费品等领域对产品表面美观、重量等要求越来越高，产品越来越多的使用了复杂曲面和薄壁设计，这使得大曲率曲面、薄壁类零件越来越多的出现在加工行业，给数控技术人员带来困扰。

随着计算机编程技术和机床的进步，曲面加工、薄壁加工作为传统难题，已经逐步解决，但当大曲率复杂曲面与薄壁构型同时出现，问题变得复杂。此时，除需要过硬的编程技术、稳定的机床外，还需要对数控加工原理，曲面几何形状解析进行研究，本文以某模型飞机小翼加工为例，对此类零件加工所需注意的一些基本事項和技巧进行探索和研究。

2.小翼数控加工技术研究

小翼（图1）材料为30CrMnSiA，抗拉强度σb=1080MPa，其展长213.37mm，弦向尺寸283.36mm，高度落差87.87mm。通过观察数模可知，零件在XY、XZ、YZ三个平面上均有转角，相对基准面小端的曲率远大于大端，壁厚分布不均匀，壁厚最薄处仅有0.163mm，加工此处时，大曲率和薄壁带来振刀等问题使精度下降。但零件的加工精度为±0.15mm，在曲面加工中属于较高要求。

2.1加工难点

该零件有以下加工难点：

（1）材料表面强度高，切削时切削力大，对装夹刚性要求高，但由于型面扭曲，且为悬臂结构，如采取常规的加工手段，缺乏装夹定位基准不谈，振刀问题无法消除;

（2）零件整体为薄壁件，装夹容易变形，造成切削时装夹力和切削力互相冲突，往往松开装夹时零件回弹造成表面精度失效;

（3）零件边缘壁厚极薄（仅为0.163mm），切削时易振颤，由于振刀严重影响表面粗糙度，使得表面粗糙度难以满足设计要求，严重时可能由于表面啃刀造成零件报废;

（4）型面表面曲率变化大（型面沿X轴呈10°夹角，Y轴夹角变化接近60°）坡度较陡，造成以下问题：切削时由于曲率变化大，造成吃刀量，实际进给量急剧变化，使得切削力急剧变化。加工时容易产生振刀、过切等问题。如图3为0.2mm步距下，20°斜面与50°斜面实际切削距离对比，表一列出了各项参数值。

可见随着斜面角度的增加，实际切削长度及切削面积不断增加。

2.2解决措施

针对以上难点，采取了下列解决措施：

1、选取合理的装夹方案

工件在机床上的装夹精度是影响加工精度的重要因素，20%-60%的加工误差是由装夹引起的。因此合理选择装夹方案是满足零件精度要求的重要前提。此零件几何形状较为复杂，型面沿不同轴线扭转，需要通过设置工艺夹头以达到装夹目的。设置原则如下：

（1）夹头应满足装夹最优化原理，在装夹便捷可靠的前提下以最少的装夹次数达到零件的加工要求，减少装夹时带来的误差，使装夹可靠，稳定性强;

（2）工艺夹头应符合统一基准要求，便于加工时反复测量，实时监控装夹变形和切削变形情况，便于加工参数微调和后续三坐标检测;

（3）该零件为薄壁件，夹头设置应增强薄壁处的刚性，减少装夹变形并作为零件辅助支撑点。

结合以上原则，及零件外形特征，决定在展长方向连接块及翘尖角处分别设置尺寸为δ20×95×300、δ20×30×77的工艺夹头（图4）。这种方法设置的夹头具有以下优点：

（1）以夹头为基准，便于操作时寻找加工原点，也便于后期三坐标检测，而且只需正反两次装夹即可完成零件加工;

（2）鉴于零件加工时极易变形，加工过程中需实时监控零件变形情况，不断修夹头基准以控制零件变形，采用此方案设置夹头，便于加工时精修基准，满足加工需求;

（3）零件翼尖处加工时易卷边，容易向内侧收缩变形，该处设置夹头（图5），通过一道加强筋连接翼尖曲面和夹头凸台，可以增加此处强度，减少翼尖收缩趋势，减少翼尖变形;

（4）由于此处尺寸小，需要使用较小的铣刀加工，为方便刀具落刀，夹头不宜设置过高。

2、选择合理的铣削方案，编制加工程序

由于该零件表面硬度高（HRC37～40），最小壁厚薄，加工时易过切、振颤，薄壁处加工后容易变形甚至卷边。需因此采取合适的铣削方案、加工参数是解决问题的关键，拟采用的铣削方案如下：

（1）从半精铣开始，每次铣削完成进行三坐标测量，检查铣削变形量，验证铣削参数及方案的合理性;

（2）在热处理后，进行两次半精铣，摸索加工参数，表二列出了两次半精铣时的加工参数，以计算变形量：

经检测，零件变形量均集中在薄壁及翼尖部分，陡坡处也有少量变形，因此调整切削参数，将零件划分为缓坡区域（曲面切线与夹头平面≤20°）、陡坡区域（曲面切线与夹头平面>20°）、薄壁区域（壁厚小于2mm）、翼尖区域四部分（图6），针对性的采用不同切削参数，表三列出了四个区域在不同切削参数下的变形情况：

由表三知，在上述切削参数下零件符合型面要求（±0.15mm）。

（3）针对四个区域分别选用不用的加工参数及铣削方式：

缓坡区域：由于此处壁厚较厚，刚性好，坡度小，不易发生加工变形、振刀、过切等问题，采取爬面式铣削方案，步距设为0.15mm便能达到精度要求。

陡坡区域：由于其型面曲率变化大，刀具实际进给量大于设定值，型面末端切线与夹头平面成56°夹角，使步距增加76%，即步距0.15mm时，实际步距为0.26mm，使得加工时切削量增加，导致刀具振动甚至过切。经计算，陡坡区域步距设为0.08mm。

薄壁区域：由于其壁厚薄，易变形，并且连接整个缓坡区和陡坡区，加工曲率变化大。因此减少步距的同时，在爬面程序基础上，还需降低进给量。最终将步距调整为0.05mm，进给量设置为100mm/min。

翼尖区域：使用Φ6球头铣刀进行分层铣削，降低零件受到的轴向切削力，减少零件变形，以保证零件精度要求。

通过以上方案加工的零件，经三坐标检测，最终型面尺寸控制在±0.15mm以内，满足设计要求。

3结论

针对小翼的数控加工过程和结果进行分析，得出以下几点结论：

1、在加工前，应谨慎设置定位基准和装夹面，避免加工时产生振动，使得表面质量和加工精度下降;

2、加工时应考虑不同曲率下，数控编程所采取的不同的切削参数;

3、加工时应与三坐标曲面测量技术结合使用，通过反复测量加工结果，一步步自修正切削路径、参数，保证最优化;

参考文献：

[1]徐新胜.机械产品变异性控制及其若干关键技术研究[D].杭州：浙江大学，2007.

[2]辛顺强，叶海潮，王聪康.航空薄壁件三维铣削过程的有限元仿真[J].制造技术与机床，2010.4

[3]胡志明，王仲奇，吴建军，楼文明.航空薄壁件铣削加工铣削力预测方法研究[J].机床与液压，2008，36（3）

[4]于金，杨贵武.航空薄壁件铣削有限元分析[J].机床与液压，2001，39（21）

[5]车发现.高强度铝合金航空薄壁件铣削加工变形控制的工艺研究[D].南京：南京航空航天大学，2011.

[6]万敏，张卫红.薄壁件周铣切削力建模与表面误差预测方法研究[J].航空学报，2005，26（5）

作者簡介：

易通（1984.11），男 汉族 江西景德镇人，本科，工程师，从事机械制造，数控编程。

（作者单位：1 中航工业直升机设计研究所）

作者：易通

薄壁零件铣加工数控技术论文 篇3：

国产数控机床在航空制造业中的应用分析

摘要： 航空工业是高技术发展中比较主要的一个领域，同时也是世界高新技术产业的主要竞争点，各国都将航空工业当作高新技术发展中的支柱型产业。我国同样如此，将航空工业当作重点发展的领域，这也给国家航空工业与航空制造技术的发展创造了一定的机遇。怎样促进国产数控机床在飞机结构件制造中的应用，对于国家装备制造业的产业结构调整具有十分重要的意义。本文分析了国产数控机床的发展状况，论述了航空制造业中国产数控机床的应用。

关键词： 航空制造业;国产数控机床;应用

Key words： aviation manufacturing;domestic CNC machine tools;application

0  引言

飞机中的大多数零件都存在协调位置较多、加工精度高和结构比较复杂等诸多方面的特征，也正是因为这些方面的特征给数控机床的选用提出了一定的要求。最近几年，伴随国家航空工业的高速发展，我国的数控机床产业也取得了比较明显的进步。对于国产数控机床，其不仅在加工质量等层面获取了一定的提高，同时研发成功了五轴联动高档数控車削中心，为其在航空制造产业中的应用提供了更好的保障。

1  国产数控机床的发展状况分析

关于国产数控机床，从技术能力、管理服务和产品数量等层面来讲，已经获取了比较大的成就，和国际较为先进的水平之间正在逐渐缩小差距。最近几年，就国产数控机床来讲，从产品的数量和品种上来看，都取得了比较明显的进步，同时产品相应的技术水平与质量同样得到较为明显的加强。同时，国产数控机床就服务以及外观造型等众多方面来讲都实施了一定的改进，当前产品的种类已经达到了发达国家水平[1]。从五轴联动数控机床等同其具有一定关联的领域来看，已然迈入了世界领先水平的行列。现今，国家自主研发成功了世界上最大的数控桥式龙门复合机床等数控机床，这也在一定程度上使得只有少数国家垄断的局面被打破，对于中国制造业的发展十分利好，尤为是针对我国航空制造产业的发展具有比较良好的促进效果。

相比于国外的先进技术水平来说，对于国产数控机床，在重要配件、刀具水平和技术条件等多个方面，仍然存在着不小的差异。而据相关统计显示，构成数控机床的传感器与伺服电机等关键性部件，大多数依然是通过向国外进口。而当前能够进行生产的中高档数控车床，相当多的都是处于装配和生产的最后环节中，并不能掌握真正的技术，而且其中的部分关键性技术和零部件也都是需要进口的。尤为是数控刀具的技术落后状况所体现的问题比较突出。由于国产数控刀具在安全性上相对较低，而且使用期限也比较短，从性能、质量以及品种等方面来看，依然无法满足用户的实际需要[2]。因为国产刀具的使用寿命比较短，且刀具品种比较少，这些都对机床运转的稳定与可靠造成了一定的影响。例如，对于五轴联动数控机床，国外产品可以持续性保持1500小时的工作时间，而国产数控机床保持无故障持续性工作的时间最多是1000小时，这便可以看出，和国外同种产品相对比，在使用性能方面国产的数控机床依然存在一定的不足。所以，对于促成真正意义上的中国数控企业，国产数控技术首先应实现对民族品牌的有效打造，从而实现技术创新和成果转移以及与市场形成更加快速的技术连接，同时也可以对国外的一些先进技术管理制度予以引进。

2  航空制造业中国产数控机床的应用分析

2.1 典型飛机零件的特征

比较典型的飞机零件在进行数控加工的过程中，通常分成机身机构件的加工与发动机关键性部件的加工两个组成部分。

飞机的机身结构件通常包含框、梁、筋、滑轨等相关组成部分，这些结构起到了发动机、机翼、起落架等结构的有效连接作用，保证了飞机的完整性。机身结构件存在以下特点：①梁类零件通常都是细长且扁平的部件，具有较大的抗扭刚度和加强的抗弯性能，轮廓尺寸相对较大，部分梁类零部件的长度可以长达13m，毛坯是由铝合金与板材相互挤压而成。②框类零件主要结合应用途径的不同，分成隔框、腹板框和加强框等。其中加强框具有较大的框距，例如，大型运输机所具有的框距通常在300-500mm范围内，框的总体重量在机身机构重量中占据27%-29%的比例。关于隔框，其结构形式可以分成构架式框和环形钢框等，其加工往往都是应用模锻毛坯，为了有效保证腹板相应的剪切稳定性，一般会对加强型材予以应用。③机身的蒙皮促使其形成了相应的气动外形，应保证表面较好的光滑性，一般都是应用铝合金材料。针对Ma超过3的飞机，受热影响比较大的区域范围中，一般都是应用钛合金材料，蒙皮实际应由的厚度需要依照进行工艺的特点、经济性和载荷等众多方面的要求予以充分考虑。④由于滑槽和接头等关键零件结构刚度很大，且存在着相当的重复性，因此一般都是使用整体的毛坯尺寸件[3]。由于刚度很大，且表面比较平滑，在进行机械加工之后，若是存在着毛刺等相关缺陷问题，就不可能通过人工的加工方法进行消除。⑤由于肋板与钢筋等关键零件的变斜角角度比实际变动大，因此原材料上相应的去除工作量也很大，材料上一般都是应用铝合金，但也有一些使用钛合金和不锈钢等相关材质。

对于飞机的发动机来说，其中比较主要的部件主要包括各种类型的叶片、整体叶盘与等。在这其中，具有比较大的尺寸，刚性结构比较弱，具有壁薄的特点，其型面结构比较复杂，但对于精度的要求比较高，因此加工更加困难。譬如，某一型号大型的大型相应的外形尺寸一般为？准1823.5mm×546mm，最薄壁只有3mm;对于飞机叶片而言，其型面比较复杂，具有较高的强度，通常需要使用耐高温的钛合金材料，例如，某大型宽弦空心风扇叶片所应用的结构是、带和的结构，直径超过？准1600mm，使用质量比较轻的树脂基材料或是钛合金材料;对于整体叶盘，其是比较典型的薄壁类零件，通道比较窄，但具有一定的深度，具有较大扭曲度，但开阔性相对比较差，在受到外力作用时比较容易出现变形的情况，不准许出现缺陷与裂纹的情况，实际加工中应使用精密数控立车和数控卧车等机床进行加工，同时加工机床应具有较为良好的刚性和较高的定位精度。

2.2 典型飞机零件的加工

结合典型飞机零件的结构性特点，实施加工工艺的设计，主要根据相应的工艺流程进行零部件的加工与制造。本文针对机身结构中的发动机整体叶片与关键接头的加工进行举例说明，阐述实际所采用的加工方法。

首先，整体叶盘加工。这种结构是轮盘和叶片的组合，无需使用榫头与榫槽予以连接，这样叶片所具有的结构也变得更加紧凑，相应的涡轮、压气机等一些转动性部件的质量便会有所减轻[4]。针对整体叶盘的加工，一般都是予以锻件加工，也就是所说的五坐标数控加工的一种方式。详细的加工路线如下：进行材料复核检查前的相关准备-半粗加工-进行孔加工-辅助性加工。实际进行加工中，应用开槽的加工方式，针对大部分进行了有效去除，采用对称削叶片的方法，实现了对粗加工和半精加工叶片内应力非对称释放等相关问题的有效控制，采用叶盘叶片前后缘加工误差补偿技术，使得叶片形状、位置和尺寸差等相关问题得到了较为有效的处理。

其次，接头类零件的加工。就机身的接头来讲，主要的作用是用于机身有关部件与机身及其他部件相互间的连接。对于这种零部件而言，其自身结构具有一定的复杂性，协调难度相对比较大，同时刚性不足，工艺加工流程比较多，需要较长的加工时间。从飞机洁身来来，机身及尾翼所采用的零件接头材料一般都是低合金超高强度钢与300M钢，机身和其余部件之间采用的结构大部分是LC4、LD5等。例如，接头类零件的毛坯通常选用模锻件，加工工序遵循集中性的原则，通过加工技术要求的相关分析、定位基准的选取、辅助性加工工艺安排等相应工艺处理后，便完成了对接头类零件加工工艺的设计。实际加工制造中，接头处头部耳片槽和两侧面的加工应用-半精铣--精加工的方式予以实现;在对头部外形进行实际加工的过程中，应用粗铣-半精铣等相关加工处理方式;针对头部位置耳片上孔的加工应用钻-热处理-的加工方式。

3  国产数控机床关键技术相关完善方法

3.1 车铣复合加工技术的完善

该项技术是一项较为先进的数控加工技术，可以有效提高生产加工效率，同时加工精度比较高，在航空制造业中获取了比较普遍的应用，所以针对这项技术的相应加工工艺予以改进，能够有效加强相关设备的使用性能[5]。首先，完善加工方案决策技术。先从与加工方案相关的知识库中调用所使用加工方案的有关信息，之后在和知识库中所给出的有关属性值与特征数据信息之间相互比较，最后再与所采用的加工材料、热处理等多个方面的信息进行匹配，这样便能够得到符合现实要求而且相对合理的加工方案，并选择了最优化的加工工艺方式作为具体的加工决策结果，这样便使得加工方案决策技能的改进获得了更加合理的实现，也使得加工方式设计技术越来越具有现代化水平。其次，完善工步排序技术。从工业产品特征之间比较简单的拓扑关联与工艺知识准则来看，应用人工智能技术对工艺顺序的相关性予以分析和研究，设置对应的工步有向图，同时借助有向图所具有的表现形式针对工步相互间所具有的关系予以呈现，这样便会令相同工步间所对应的工艺时间误差是最小值，明显缩减了刀架的等待时间，通过与此确保了工艺排序技术更加合理改进的有效实现。最后，完善碰撞检测技术。可以充分应用双基层次包围盒及其对应的碰撞检测方式，针对车铣复合工艺方案中可能会发生的撞击状况进行了实时性的跟踪测量，从而可以在较短的时限中提出其中不引起事故的相应对象，同时利用了双基时差定位的方法提高检测结果所具有的准确度，进而提高了测量的有效性，从而助力于工艺设计工作者在第一时间内完成了工艺方案或是运动参数的正确调整，提高了修正效果，实现了碰撞检测技术进步的高效实现。

3.2 可靠性技术的改进

要想保证国产数控技术更加可靠的發展，应由可靠性建模、可靠性设计和故障分析等众多层面入手。首先，借助修复如旧的假设与都能时间动态相应模型的创建，可以使得机床的可靠性模型更加真实，也能够为数控机床相应的可靠性设计提供一定的参考依据[6]。然后，通过对数控车床故障数据分析及相关应用的研究开发，以实现对数控机床故障数据分析信息的管理与安全性评价等多个方面功能的良好实现。再次，通过相对完备的可靠性标准，对可靠性分配设计和以故障分析未出的可靠性增长设计进行进一步优化，以促进机床可靠性管理综合理念与方式的相应完善。最后，通过对各装置可靠性机理与现存关键技术的合理总结，对已存在工况模拟能力的可靠性试验体系加以研究，以便提高机床上关键部件所具备的可靠性。

3.3 刀具切削效率的提高方法

要想使数控机床及相应的刀具切削加工效能获得相应提高，就必须从以下两个层面着手：一方面，大力推广使用较为成熟、领先且更加适用的高新磨削技术，并促进各类新刀具结构、新磨削工艺技术和切削材料的研究开发。另一方面，加强工艺水平，降低刀具的实际损耗，可以通过对某些典型零件原本工艺流程的分解，并选择配置相对合理的加工工具，对相关的走刀路线进行优选，降低走刀的实际次数，对相关切削参数加以优化处理，从而实现降低对于刀具实际消耗量的效果。

4  航空制造业今后对于国产数控机床的需求

4.1 大型高精度数控机床和五轴联动卧式加工机床

目前，对于一些大型飞机的结构件而言，很多长度均超过20m，相应的表面粗糙度是1.6，这也促使加工朝向更加精密化方向发展，机型朝向大型化方向发展。德国制造的高精度五坐门铣床，研制了适合机械工作空间误差的补偿KMD控制系统。与此同时，对相应的工作区域，使得恒温控制系统得到了较为良好的实现[7]。此种状况下，机床在2.5m×9m×1.5m工作空间的范围中定位精度便能够实现1.6μm/m3。另外，就当前飞机结构件而言，其在加工中的材料去除率为95%。在进行立式机械加工的过程中，由于在高速切削状况下所产生的许多切屑比较易在零件的表层进行积累，导致零部件需要进行二次切削，使得加工的质量受到一定影响，而卧式机床因为其较好的特性，以及拥有相应的柔性加工单元等诸多的优点，在飞机结构件加工中的应用也将显得更加具有普遍性，在今后对航空结构件的机械加工中。卧式机床所占有的比例也将更大。

4.2 钛合金高效与复合材料加工机床

当前，现代飞机的制造中，钛合金和碳纤维作为代表的相关复合型材料的应用所占据的比重较大。在铝合金材料高速加工问题大体已经得以解决的情况下，钛合金和复合型材料的加工将变为今后航空制造企业的重要任务。因为切削性能相对较差，钛合金的实际切削效率一向都比较低，怎样确保这种材料的高效加工是目前航空制造企业应予以关注的一个问题，可以从高效的加工工艺和加工设备等层面着手，其中高效的加工设备是基础性保障。复合型材料的加工重点应予以解决的是污染方面的问题，和金属材料有所不同的是，在针对复合型材料进行高速切削处理的过程中，会有很多的粉尘形成，会给人体和机床带来比较大的损伤。所以，航空制造企业中使用复合型材料加工及具有较好防护性能加工设备方面具有较为迫切的需要。

4.3 自动化生产系统和满足数字化制造需求的设备新型功能

为了能够有效提升实际制造效率，降低零件加工中所产生的品质风险，具有加热、运输等诸多功能的自动制造系统已经问世。当前，国外飞机制造企业的柔性生产线已经得到了相当普遍的运用，国外的部分飞机生产公司在活性碳纤维蒙皮工艺中开始使用了集清洗和输送等多个方面功能为一体的自动制造系统，提高了零件相应的机械加工效能，实现零部件相对良好的机械加工品质[8]。除此之外，数字化生产过程中，对于机床所处区域相应的环境，也应实施实时性监测，同时机床也应可以对零件加工的流程和当前机床的工作状况相关信息加以收集，此种状况下，便对机床提出了更进一步的要求，需要具备零件在线测量和刀具自动测量等众多方面功能。

5  结束语

伴随现代飞机性能的逐渐提高，飞机零部件也逐渐朝向新型材料、整体化等趋势进行发展。事实上，国产数控机床具有诸多方面的优势特点，相比较于国外数控机床不远万里进入中国市场来讲具有着比较明显的优势。我们比较欣慰的看到，相较于国外数控机床而言，国产数控机床在性价比和售后服务等众多方面都存在着绝对性的优势，从产品的可靠性以及质量等层面来看是不会逊于任何一个国外厂家产品的。众所周知，就航空制造企业而言，相关设备的更新换代速度是比较快的，耗能较大、产能较小的设备必将会遭受市场的淘汰，可以对其实施相应的技术性改造，这是一个具有较大发展潜力的市场。另外，这也是国产数控机床进驻航空制造业的一个良好契机，牢牢抓住机会，是国产数控机床重新打造自我、冲出重围的关键。

参考文献：

[1]张遵生，张海涛，李青，等.数控加工技术在航天航空制造业的特殊需求中的不断发展[J].中国战略新兴产业，2019（32）：98.

[2]何璇.数控技术在制造业的发展探析[J].湖北农机化，2019（14）：1.

[3]王永胜.数控技术在机械制造业的应用探究[J].世界有色金属，2019（17）.

[4]张中岳，邢凡凤.数控机床技术在机械制造中的应用[J].中国高新区，2019（006）：160.

[5]吉远镜.论数控技术的发展对当代机械制造业的影响[J].南方农机，2020，51（01）：220.

[6]龙忠海.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].农家参谋，2019（24）.

[7]冀中仁.2017年军工行业国产数控机床应用座谈会暨国防科技工业智能制造论坛在京举行[J].中国军转民，2017（204）：6-7.

[8]刘红安，李元华.目前航空制造业数控设备技术发展动态[J].金属加工：冷加工，2018（012）：2-4.

作者：鞠晓光