概述航空发动机机匣加工用双主轴铣削加工中心的研发

《概述航空发动机机匣加工用双主轴铣削加工中心的研发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、概述航空发动机机匣加工用双主轴铣削加工中心的研发1加工中心的总体布局与技术参数　　1.1加工中心的总体布局　　双主轴铣削加工中心采用立柱龙门式框架结构，设置有立式、卧式两个切削主轴，立式主轴位于横梁滑鞍上，卧式主轴位于右侧立柱滑鞍上，形成两个独立的十字滑台。机床工作台上安装有摇篮式旋转台，该旋转台可带动工件进行摆动与回转运动，与切削主轴完成法向切削。该加工中心具有5个直线运动轴、2个旋转运动轴，即立式与卧式主轴各具备两个直线轴Y1、Z1、Y2、Z2，工作台的X轴，以及工作台上摇篮摆动轴A、工件旋转轴C。当进行铣削加工时

2、，全部直线轴与两个回转台均有可能参与联动，完成特定的法向或特定姿态加工。该加工中心是根据航空发动机机匣的几何结构特性以及70%以上的材料去除率、难加工的镍基高温合金材料等工艺特点而研制的专用机床。龙门式框架结构具有良好的刚度，能够满足大功率切削需求，立式、卧式双主轴既可实现机匣的对称加工，也可分别对机匣同一部位的内壁与外型进行同步加工，不仅极大地提高加工效率，而且还能够有效地减少加工变形。　　加工中心立式和卧式主轴的滑鞍与导轨连接均采用滚动、滑动复合导轨，在保证低速进给特性前提下增强导轨的承载能力;各直线驱动轴均采用重

3、载高刚度滚珠丝杠，提高机床各轴的定位精度;两个回转轴均选用具有轴向、径向双向支撑的专用轴承，增加转台的稳定性，C轴转台采用力矩电机直驱式设计;立卧双主轴均采用液压重力平衡装置，提高机床稳定性。　　1.2加工中心的主要技术参数　　双主轴铣削加工中心的主要技术参数包括：　　(1)联动轴数：双通道七轴联动。　　(2)行程与定位精度：　　工作台行程(X)：2200mm;　　立式主轴行程(Y1*Z1)：2650mm*1000mm;　　卧式主轴行程(Y2*Z2)：450mm*700mm;　　X/Y/Z定位精度：≤0.01/0

4、.01/0.01mm。　　(3)摇篮式旋转台：　　摆动行程(A轴)：±115º;　　回转行程(C轴)：360º;　　转台最高转速：11.1r/min;　　转台连续回转扭矩：3800Nm;　　转台锁紧扭矩：6500Nm。　　(4)立式、卧式主轴功率和扭矩：　　立式主轴最高转速：2500rpm(无级);　　卧式主轴最高转速：4500rpm(无级);　　立式主轴最大功率/扭矩：75k;　　卧式主轴最大功率/扭矩：37k。　　(5)刀库形式：　　双链式独立刀库，分置于龙门两侧，立式主轴刀库为立

5、卧式换刀刀库，卧式主轴刀库为滑轨换刀式刀库。　　2数控系统的体系结构　　2.1硬件体系结构　　本系统选用的是华中8型全数字高档数控系统，是一种基于多处理器的开放式、总线式(NCUC)数控系统硬件体系结构，它主要由IPC单元、HMI单元、HIO单元、HSV单元等构成。　　IPC单元为嵌入式工业计算机模块，可运行71P01型发动机机匣进行实际加工，其材料为镍基合金，使用德国YEKL生产的D12R1圆角刀具，采用外冷+吹气的冷却方式，对发动机机匣外型上的梅花区域加工。通过单因素加工法对不同切削方式、不同切削参数进行试切对比后

6、，获得了最佳的切削参数，　　通过实际切削效果和加工数据可看出：　　(1)用相同型号的刀具对镍基高温合金机匣加工，该加工中心最佳的切削深度达到了西航公司目前现场使用的切削深度的2倍;　　(2)在相同的刀具转速下，切削进给速度为西航公司现场使用的1.6倍;　　(3)在最佳的切削参数条件下，刀具能够连续加工90分钟以上，刀具耐用度较高;　　(4)机匣的铣削时间较西航公司目前现场用时减少了2/3左右。　　这主要是由于该加工中心采用了双立柱龙门式结构，机床的刚性好、功率大，适合宽行强力切削，而且大的切削深度减小刀具对难加工合金材

7、料的挤压变形;同时正交布置的双主轴加工中心只需两道铣削工序即可完成机匣的全部加工，有效地简化了加工工艺，减少机匣装夹次数，还具有双主轴同步加工功能。　　4结束语　　针对航空发动机高温合金、钛合金机匣类零件难加工的现实需求，在深入调查、分析机匣类零件的几何特性和薄壁件加工工艺基础上，应用多通道多轴联动数控加工技术，研发的双主轴高刚性七联动加工中心，实现了机匣的大扭矩强力铣削、立式/卧式双主轴同步加工，为国内航空发动机机匣类零件的加工提供了从工艺到装备的整体解决方案，在航空发动机制造行业起到示范作用，提升我国航空发动机的自

8、主制造水平。