五轴联动加工航空梁类结构件新工艺
Nov 29, 2024 来源：gf 作者：-
随着航空飞行器的性能极限被不断提高，航空结构件整体化设计愈发明显，产品结构强度高、重量轻是其主要优势，但随之而来的是在其制造过程中带来的加工难度愈发凸显，对现代五轴加工中心在联动特性、稳定性、材料去除率和创新的工艺设计带来了更多的挑战。GF 加工方案作为瑞士高端机床制造商，不仅专注于机床制造的潜心研究，而且在航空结构件制造行业提供了全面解决方案，在机床、工艺和制造的产业链中帮助客户不断进步。
客户的需求就是 GF 加工方案的使命。基于 GF加工方案的 MIKRON MILL E 500 U 高效五轴联动加工中心，为客户设计了包括卡具和编程的整套加工工艺。
MIKRON MILL E 500/700 U 是 GF 常州工厂的“拳头”产品。量产十年来，已经是国内市场保有量最大的五轴联动加工中心系列产品。该加工中心基于高刚性的机床床身，配合自主设计的直驱 RTT 转台，20 000 r/min 的 Steptec 主轴，使其成为航空、航天、模具及通用零件加工行业中的标杆产品。例如 ：在航空领域，梁缘条类零件这一典型的大型航空铝合金结构件，分布着大量的薄壁深槽腔，加工余量不均匀、加工难度大，受力类零件在高效去除材料的同时需保证一定的表面质量，从而保证零件的受力特性。
MIKRON MILL E 500 U 高效五轴联动加工中心
在毛坯背部加工两个高 10 mm 的凸台，采用双自定心齿形虎钳，一次装卡，完成全部加工。在粗加工的过程中，使用波纹铣刀配合摆线开粗的工艺路线，坚固的槽型可在铣削过程中断屑，从而确保更好的排屑性能，防止常见的断屑不稳定。此外，与传统整体硬质合金刀具相比，粗加工波纹立铣刀可以在更高的进给率下进行更大的轴向和径向切削，而承受的侧向力较低。不等齿距和不等螺旋角设计进一步降低了切削震动，使加工过程更稳定。
摆线高动态加工对于行业人士而言并不陌生。3~5 倍径的切削深度，稳定的切削条件被广泛应用于高效粗加工中。在机床的实际进给速度和主轴负载随切削变化的情况中，刀具完全进入材料后进给曲线稳定在 2000 mm/min, 随之主轴负载也达到 20% 左右，稳定的进给速度与全面的主轴出力最大程度上高效完成了材料去除。与此同时，在主轴达到最大出力的情况下，三向震动均衡平稳，进一步说明机床刚性足以满足当前的切削条件。
在传统工艺中，客户为了追求较高的表面质量，一般采用牛鼻刀或球头刀仿形加工侧壁，带来的问题是效率极低，深腔加工中易振刀，表面加工质量反而降低。锥度桶形刀配合适合的五轴加工策略在实现相同表面质量的前提下，垂直步距可达传统工艺的 10倍以上，加工效率提升 3~5 倍。
最终工件加工总时间为 2 h20 min24 s，相较客户传统工艺效率翻倍提升。粗加工采用波纹铣刀高速高动态加工，铁屑呈颗粒状，有利于排屑和废屑回收，在无人值守加工中整体工艺稳定性更佳。精加工薄壁件侧壁采用锥度桶型铣刀，有效减少震动，提升加工效率和品质。工件外观整体刀纹美观，接刀顺滑没有台阶。表面粗糙度和加工时间均满足目标要求的同时，工艺更加稳定，效率成倍提升。客户的认可是 GF 加工方案不懈努力的动力，GF 加工方案愿与客户携手进步，开创更美好的未来。
文 GF 加工方案
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