航空数控技术的发展现状与应用.doc

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1、航空数控技术的发展现状与应用DevelopmentTrendsandApplicationofNCMachineToolforAviationIndustry(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics,Nanjing,210016,China)Abstract：Inthispaper,ittellusthedevelopmentofCNC,andtheNCtechnology,appl

2、icationofNCforaviation.Keywords：CNCtechnology;keytechnology;applicationofNCforaviation引言随着微电子、计算机技术的飞速发展，数控机床的一些关键技术得以突破，新材料、新结构加工、成形技术不断创新,集成的整体结构和数字化制造技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。数控技术已经成为飞机制造的关键技术之一，高速、高精、智能、环保等成为航空数控加工机床未来的主要发展方向。1航空数控机床发展方向随着数控技术发展，数控机床的一些关键技术得以突

3、破，同时由于飞机结构件中新材料、新结构的大量应用，高速、高精、智能、环保等成为航空数控加工机床未来的主要发展方向。（1）高速加工机床依然是数控加工机床发展的主要方向整体结构设计是减轻飞机重量、提高性能的主要途径，在现代飞机设计中整体结构件数量越来越多，结构越来越复杂，尺寸越来越大。如F-22战机后机身整体框毛坯尺寸达到4000mm×2000mm。飞机整体结构零件的一个显著特点就是材料利用率非常低，只2%~10%，因此提高加工效率是飞机零件加工必需解决的问题。由于计算机技术和刀具技术的快速发展，以高转速、高进给为特点的

4、高速加工机床在航空加工领域得以应用，这不但成倍地提高了生产效率、改善了零件的加工精度和表面质量，而且有效地解决了常规加工中难以解决的问题（如超薄零件的加工问题，钛合金、纤维增强塑料等特殊材料的高效加工问题），是提高生产效率和薄壁结构零件加工的有效解决方案。因此，高速加工数控机床依然是实现飞机整体零件高效加工的主要装备。（2）高精度数控机床应用日渐广泛作为主要承力部件的飞机结构件，不但要满足与其他零件的装配协调关系，还要满足自身的结构尺寸精度、零件重量等方面的要求。为了提高飞机整体性能，飞机结构零件正向尺寸更大、精度更

5、高、数量更多的方向发展，精确制造将是未来飞机制造业中的一个热点。航空制造领域对高精度数控机床的需求非常旺盛，大型飞机结构件的精密加工将是对数控机床行业的一个挑战，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，控制环境温度、加工状态等不确定因素以提高机床加工精度将是机床制造业与航空制造业共同关注的焦点。（3）智能化是实现高精、高效加工的主要途径实现高精密加工需要数控设备对加工状态进行实时监控，并根据监控情况自动进行调整或补偿，从而实现零件精密加工。如加工过程刀具状态监控、零件在线检测、故障自诊断和智能维护等就是对加工系统各要

6、素进行实时状态监控的智能技术。（4）环保目前，环保已经成为工业发展的一个重要目标。环保型机床是指无污染、节能低耗的机床，符合ISO1400环保标准。在机床设计中可采用脂润滑代替油润滑，以减少泄漏污染，将液压油与冷却液彻底分离，采用油液回收装置、整体防护罩及空气过滤净化装置等，把加工中产生的污染在加工区域进行处理以免产生扩散；另外，干切削加工技术是绿色制造的一个主要方向，干切削相对于传统的湿切削而言，可以节约大量的冷却液支出，更重要的是可以保护工人的健康和环境，其社会效益更为巨大。因此，在未来的机床中，环保因素将会越来

7、越强烈地得到体现。2航空数控机床发展的关键技术（1）开放式数控系统开放式数控系统的主要特征在于系统对不同软硬件平台的可移植性、系统功能的可伸缩性、系统功能模块的可替代性和功能模块间的互操作性。开放式数控系统构筑于一个开放的平台之上，具有模块化组织结构，允许用户对功能模块进行选配、更改和扩展，以迅速满足不同的应用需求，各功能模块可来源于不同第三方供应商并相互兼容。（2）直接驱动技术直驱技术最典型的应用就是电主轴、力矩电机和直线电机。由于没有了传统传动方式的传动环节，传动链中固有的间隙、振动、噪声、磨损和运动响应速度低等

8、问题在直驱技术的应用中都得到了极大的改善，从而提高了机床的运动速度、精度和刚性。（3）自动化卧式加工设备技术在卧式加工中，工件在竖直平面内加工，重力的作用使得切屑得到迅速排放，从而避免了切屑参与二次切削，延长了刀具的使用寿命并提高了零件的表面加工质量，切削效率大大提高，因此卧式加工在整体结构件生产中具有极大的优越性。（4）虚拟轴数控机床技术20