【導讀：迎接航空航天加工的新挑戰——目前，應用于航空航天領(lǐng)域的工件加工難點(diǎn)主要來(lái)源于兩方面：新型材料的出現，以及整體薄壁的復雜結構件的加工。這就要考慮到來(lái)自于高效加工、柔性加工、綠色加工以及成本等多方面提出的更高要求?！?br />
    無(wú)論是對于航空航天產(chǎn)品，還是對于其他產(chǎn)品，追求和實(shí)現零件制造過(guò)程的高質(zhì)量、高效率、低成本以及環(huán)境友好的目標，是制造業(yè)和制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)永恒的主題。從技術(shù)層面分析機加工的發(fā)展趨勢，有兩個(gè)主要出發(fā)點(diǎn)：一是零件所采用的材料材料特點(diǎn)，二是零件設計上的結構特點(diǎn)。

    從零件材料方面來(lái)說(shuō)，由于現代產(chǎn)品對高性能的要求，越來(lái)越多地應用一些新材料和難加工材料，如高強鋼、鈦合金、高溫合金、陶瓷材料和復合材料等。難加工材料零件的代表是航空發(fā)動(dòng)機上的葉盤(pán)、葉輪零件和飛機起落架外作動(dòng)筒等零件，這些零件采用的工件材料有：鈦合金TC4、高溫合金GH6149、超高強度鋼300M等，這些都屬于難加工材料。

    從零件結構方面來(lái)說(shuō)，由于越來(lái)越多的產(chǎn)品日益重視輕量化，在零件結構設計中開(kāi)始大量采用整體薄壁結構的設計，導致零件幾何尺寸大、結構與面形復雜、壁厚小，過(guò)渡圓角半徑小等，同時(shí)對加工精度和表面完整的要求進(jìn)一步提高。因此在加工過(guò)程中對加工精度、顫振抑制、變形控制和加工效率提出了很高的要求。大量飛機結構零件多采用大型整體結構零件，部分還采用薄壁結構，如飛機機身整體框、整體壁板、整體翼盒肋板等。其幾何尺寸最大可達10余米，甚至更大，典型最小壁厚可控制在1mm以?xún)取?br />
    除了上述兩個(gè)主要影響因素，對高效、柔性、綠色以及低成本提出更高的要求，也是機械加工行業(yè)面臨的重要課題。針對現代產(chǎn)品制造對高性能零件機械加工提出的更高要求，高速數控加工、數控復合加工、采用新結構或專(zhuān)用設備的高效數控加工等也應運而生。

    以高速數控機床及先進(jìn)刀具應用為基礎的高速銑削加工技術(shù)，為大型整體結構零件(主要是鋁合金材料零件)提供了高效率、高質(zhì)量數控切削加工解決方案，已成為航空數控加工的一個(gè)重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，并從航空制造進(jìn)一步向其他制造領(lǐng)域推廣應用。采用高速主軸系統，提供盡可能高的材料去除速率 MRR(Material Removal Rate)，采用高性能的進(jìn)給系統，在加工中各種走刀路徑獲得很高的伺服動(dòng)態(tài)特性，從而縮短切削加工時(shí)間。高速數控銑削加工技術(shù)的應用，使得飛機鋁合金結構件數控切削加工時(shí)的材料去除速率MRR高達5000～7000cm3/min。

    數控復合加工技術(shù)是繼高速加工之后迅速發(fā)展并得到應用的又一個(gè)高效數控加工技術(shù)，車(chē)銑復合加工是目前應用最多的一種數控復合加工。一方面，相對于連續車(chē)削加工而言，車(chē)銑加工變連續切削為斷續復合切削，切削力減少30%～50%以上，切削溫度也大大降低，因此，車(chē)銑復合加工已成為這些具有難加工材料復雜結構特點(diǎn)的關(guān)鍵零件的主要加工方法；另一方面，數控復合加工機床功能多、精度高、價(jià)值高，可實(shí)現零件“一次裝卡，全部完工”的數控加工，從而大大縮短輔助工作時(shí)間，提高加工效率。對于飛機起落架支架和筒體、異型回轉零件、發(fā)動(dòng)機機匣、 葉片、泵殼體類(lèi)等零件，采用復合加工，具有很大的優(yōu)勢。

    采用高效專(zhuān)用及新型結構數控機床以進(jìn)一步提高加工效率，如多主軸頭、立臥轉換工作臺、大型臥式主軸布局、柔性卡具等結構，成為一些大型結構零件高效加工的重要技術(shù)途徑。多主軸頭機床設計有兩個(gè)甚至兩個(gè)以上相同的主軸頭，在同一個(gè)工作臺上同時(shí)加工多個(gè)相同的結構零件，從而使數控切削加工時(shí)間成倍地縮短。帶立臥轉換工作臺的數控機床可以方便大型結構零件定位、裝卡和切削過(guò)程排屑，立臥轉換工作臺多采用雙工作臺形式以節省工件裝備時(shí)間，提高機床主軸的利用率。臥式主軸布局機床切削時(shí)形成的大量切屑可以靠切屑自重自動(dòng)掉落，利于散熱以及避免二次切削。柔性?shī)A具采用數控多點(diǎn)可調支撐、真空吸咐或機械夾頭的方式，實(shí)現對不同形狀的大型結構件在機床上的柔性、快速的定位和裝卡，適用于大型結構零數控加工時(shí)的裝卡。

    一些針對大型整體結構零件高效加工的新結構、新概念的數控機床也已進(jìn)入應用階段。如專(zhuān)用于航空航天零件加工的并聯(lián)結構臥式5軸聯(lián)動(dòng)加工中心，具有高剛性、高阻尼特性、高加速度等特點(diǎn)，可采用最小量潤滑MQ、刀具內噴冷卻和普通冷卻液等方式進(jìn)行切削加工冷卻潤滑，為具有不同材料和不同結構特點(diǎn)的飛機結構零件加工提供了高效的解決方案。