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新一代飞机蒙皮绿色加工技术

供稿:中国工控网 2016/9/29 13:30:06

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  • 关键词: 蒙皮加工
  • 摘要:沿袭多年的传统飞机蒙皮化铣加工工艺,由于化学污染、耗电量大和消耗铝材无法回收等固有弊病而成为该行业的一项困扰。对于加工新一代铝锂合金蒙皮来说,化铣还需采取防燃防爆的特别措施,从而增加了工艺复杂性、成本及安全风险。

  沿袭多年的传统飞机蒙皮化铣加工工艺,由于化学污染、耗电量大和消耗铝材无法回收等固有弊病而成为该行业的一项困扰。对于加工新一代铝锂合金蒙皮来说,化铣还需采取防燃防爆的特别措施,从而增加了工艺复杂性、成本及安全风险。法国杜菲工业公司(Dufieux Industrie)和空客近年来联合开发的蒙皮镜像铣系统(Mirror Milling System,MMS)成功地解决了这个问题,其优越性已被空客公司使用验证,具有逐步完全取代化铣加工的趋势。 

  蒙皮机械铣切的加工难点不在于机床本身(任何一种数控高速五轴龙门铣都可对蒙皮曲面进行法向铣切和钻孔),而在于零件装夹和加工支承。20世纪80年代起,若干欧美机床制造商就已陆续开发出和龙门铣配套的各种矩阵式多点真空吸附柔性夹持系统,用于对拉伸成形的蒙皮毛坯进行立体下料,包括钻孔、开槽和切边等后续加工,以替代较原始的手工铣切作业。由于这套系统的购置费用较高和其他因素,我国飞机制造厂几年前才开始陆续购置属于20世纪80年代技术的该种蒙皮加工系统。 

  然而,上述系统有一个先天不足的缺陷,即不能以机械铣替代化铣,因为所有这类系统都只能对蒙皮曲面进行多点离散支承夹持。蒙皮是薄板零件,在刀具对夹持点之间的悬空区域,特别是较薄蒙皮施加切削力时,该部位蒙皮会不可避免地发生振颤,使铣切深度和表面粗糙度无法控制,达不到化铣不同深度凹面的要求。供货商通常会声称这套系统可以替代化铣,但迄今没有一家用户用这套系统进行化铣的尝试获得成功。其结果是,用户购置了这套系统后,还必须为化铣准备购置与之价格相当的蒙皮保护层激光刻线系统(数控五轴龙门激光浅切割机配同样柔性夹持系统)。MMS蒙皮镜像铣加工系统则一劳永逸地取代了上述2种蒙皮加工系统和化铣线。


  MMS加工原理和技术特点 

  MMS镜像铣配边缘柔性夹持系统是 21世纪初最新的第三代蒙皮加工技术,尤其适合加工薄蒙皮和双曲蒙皮。 

  该系统的主要技术特点如下。 

(1)蒙皮通过其周边装夹成立,刀具和无划痕支承头分别位于蒙皮左右两侧,沿蒙皮曲面镜像对称移动,始终进行点对点的法向支承和铣切,保证加工部位有足够刚性,无振颤,从而实现加工深度的精准控制。(2)专用MAP 软件通过激光扫描蒙皮拉伸后的实际型面而生成刀具和支承头空间曲面运动路径。(3)一套柔性定位工装和可翻倾柔性周边夹持系统,可适应各种规格蒙皮,保证工件空间定位和夹持刚性。(4)蒙皮夹持框可通过转台旋转180°自动换面,无需重新装夹蒙皮即可加工蒙皮两侧。(5)立式装夹和卧铣有利于排屑和散热,防止蒙皮热变形。(6)一次装夹完成拉形后蒙皮的全部加工(蒙皮立体下料和铣削不同形状及深度的凹腔)。(7)便于扩展成蒙皮加工柔性线,即多台MMS主机共用一套蒙皮上下料系统和沿轨道移动的回转台,实现装卸不同蒙皮时主机不停机, 从而大大提高生产率和生产灵活性。以上技术均为杜菲工业公司的世界性专利。 

  MMS结构和主要技术规格 

  MMS8008主机结构形式属于对称双立柱移动卧式加工中心,左为切削立柱,右为支承立柱,立柱上下均有导向支承。零件夹持框进入中央导轨后固定。整个主机安装在专门设计的混凝土加工室内加以屏蔽。每立柱各有6 个数控轴,采用直线电机驱动,最大进给速度40m/min。高速电主轴转速30000r/min,功率40kW。适合加工的蒙皮尺寸长1000~10500mm, 宽800~3300mm, 厚0.5~12mm, 拱高0~1200mm。目前可提供的还有MMS8008中型机和小型机,结构相同,但加工蒙皮尺寸范围有所不同。某空客厂采用该系统7 台组成之柔性线年加工7000张蒙皮的效益为:作业时间和成本各减少50%、大量铝屑回升、总运行费用比传统化铣工艺节省约500万欧元,环保效益好。

审核编辑(王静)
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