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UM系列蜂窝芯超声切削五轴联动加工中心

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添加时间: 2021-09-24 01:04:51
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产品详情

       随着航空工业的发展以及对飞机性能提高的需要,在军、民机特别是第三代以及新一代战斗机结构设计中,越来越多的采用复合材料。尤其是在尾翼、腹鳍、鸭翼以及内、外侧升降副翼等与操纵性能有关的关键性动力部件中很多采用了优质先进的纸基Nomex蜂窝芯材料,该材料具有重量轻、密度小、比强度比刚度高,自熄性能、绝缘性能、化学性能好等特点。由于Nomex蜂窝芯材料的优良特性,国内外一些公司在一些重要部件中也运用了蜂窝芯结构。

        但是由于Nomex蜂窝芯材料结构特殊性,使其在传统的数控加工中带来了很大的难题。传统高速铣钻工艺是利用机床主轴产生高速转动,再通过铣头(或钻头)沿工件边缘将材料打碎,从而使工件得以成形或分离。这种铣钻方式在实际加工过程中存在以下问题:蜂窝结构件为纸质柔性材料,多孔薄壁结构,这就决定了其加工方法必须采用高转速切削才能加工,主轴转速必须超过20000转每分钟,否则就无法进行切削,故对机床要求很高;由于Nomex蜂窝芯材料结构特殊性,使其切削性能差,在加工过程中易出现撕裂、压塌、芯格变形、毛刺、外形缺损等缺陷,在加工过程中刀具易磨损,故产品质量不高,刀具成本较大;Nomex蜂窝芯在加工过程中产生的粉尘会对人体产生极大的危害,并且数控加工机床为高精度的设备,粉尘会对其零部件产生影响;传统铣钻工艺下,针对曲面外形的无粉尘高精度加工仍为本领域技术难题。

        直到上世纪90年代,人们开始将超声波加工应用于航空材料加工领域。相对于传统的切削方式,超声切割如同用剪刀剪纸或用裁刀切割皮革一样,不会产生工件的碎屑。而与常规“剪、裁”相比,超声切割头可以在剪刀或裁刀上施加20-30KHz的振动能量,帮助打开材料内部的分子结构,在切割过程中刀具可以更容易地将材料分割开,其切割速度要比传统的铣削加工大得多,且由于不存在将材料打碎的问题,超声切割完全不会产生粉尘,可以免去安装防尘、除尘设备的费用。但是,这一技术在国内仍处于较少的初期应用阶段,唯数不多的飞机制造公司(例如成飞、哈飞)巨资引进奥地利GFM整机进行实际生产应用,但至今未能研发出适用于传统数控机床床身和床身运动控制系统的主轴系统,浪费大量财力物力。

 

      近年来,我公司一直在对Nomex蜂窝芯材料进行超声切割试验。经过多次反复实验,已开发出适合于传统数控机床改装的超声切割主轴系统:

     1、超声波主轴系统替换原有高速主轴头,主轴转速1600转/分钟,即可实现蜂窝料毛坯开粗工序及非曲面外形的无粉尘加工,其切削效率及精度可达国外机床的相同水准。

     2、由于仅更换主轴系统,保留原有机床的床身及床身运动控制系统,相比整机全新制造有显著成本优势。

     3、超声系统、刀具及配件完全由精瑞公司研制完成,不受国外制约。

     4、我公司将不同形状种类的刀片及对应超声波换能器总成整合到超声系统中,只需检查刀片与超声波换能器总成联接可靠后即可使用,而进口机床需设置对应的不同参数。


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