飛機(jī)梁間肋類零件的高速加工和質(zhì)量控制

李瀟添

摘要：本文詳細(xì)介紹了波音飛機(jī)梁間肋類零件的高速加工方案，根據(jù)所選機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合零件自身結(jié)構(gòu)制定了合理的裝夾方式，建立機(jī)床刀具庫確定了合理的切削參數(shù)，使用先進(jìn)的程編方法，提高了零件的加工效率，同時(shí)闡述了零件關(guān)鍵特征的質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：梁間肋；高速加工；關(guān)鍵特征

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.004

0引言

隨著加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，高速切削加工技術(shù)在航空領(lǐng)域也獲得了廣泛的推廣與應(yīng)用。鋁合金高速加工由于其顯著的提高了切削速度，從而大大縮短了加工時(shí)間，提高了零件的表面質(zhì)量和加工精度，已成為了企業(yè)的首選。

1高速加工

（1）高速切削加工概念。高速切削加工為航空制造業(yè)一項(xiàng)相當(dāng)重要的先進(jìn)制造技術(shù)，它是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進(jìn)制造技術(shù)。在常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題，很多都在高速切削加工中得到了解決。

（2）高速切削加工的特點(diǎn)。高速切削加工具體說來有以下特點(diǎn)：切削力小。生產(chǎn)效率大幅提高。節(jié)省制造資源。

2零件簡介

（1）零件毛料信息。零件材料為鋁合金板材，材料牌號均為7075-T7351，材料尺寸85.1×350×1140mm。零件寬度方向余量單邊均不超過15mm，長度方向余量單邊均不超過10mm。

（2）零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。該系列零件為雙面框結(jié)構(gòu)，腹板厚度最厚為2.5mm，最薄為0.7mm公差為+0.25/-0.13，筋板厚度最厚為2.Smm，最薄為1.06mm公差為+0.25/-0.13，零件底角均為R3，轉(zhuǎn)角均為R6.6。

3加工方案

（1）數(shù)控設(shè)備的選擇.該系列零件由五座標(biāo)臥式加工中心生產(chǎn)。該機(jī)床控制系統(tǒng)為SIMENS840D，工作臺2000×4000nun，主軸功率為60KW。

（2）加工方式的確定。所示該系列零件的加工步驟：1）三座標(biāo)機(jī)床開零件兩側(cè)壓板槽。2）第一面粗精加工，外形加工一半高度，其余能加工的地方加工到位。3）第二面粗精加工，外形加工剩余的一半，內(nèi)形及腹板底面加工到位，半精加工銑腹板時(shí)留1mm余量利用測厚儀等設(shè)備測量腹板實(shí)際厚度根據(jù)實(shí)際測量數(shù)據(jù)，調(diào)整程序Z向偏置精銑腹板，保證腹板厚度符合公差，其余零件尺寸均有程序保證。

（3）切削參數(shù)的確定。確定好了加工機(jī)床及加工方式，切削參數(shù)的選擇應(yīng)按照具體的加工機(jī)床、不同的加工刀具、被加工的材料以及加工方式進(jìn)行選擇。粗加工是為了去除大部分余量，因此，切削參數(shù)要盡可能的選取上限值，精加工為了保證零件尺寸及質(zhì)量，則需要選取合適的加工參數(shù)。通過幾次刀具的切削實(shí)驗(yàn)，根據(jù)該系列零件特點(diǎn)、機(jī)床負(fù)載情況、零件表面質(zhì)量及刀具使用壽命等因素出發(fā)確定切削參數(shù)。

（4）裝夾方式的確定。1）第一面裝夾。零件第一面粗精加工裝夾方式，五塊毛坯一起放置在工作平臺上。根據(jù)物料情況及生產(chǎn)需要五個(gè)加工位置可裝夾同一零件也可裝夾不同零件。2）第二面裝夾。零件第二面粗精加工采用真空吸附及螺釘輔助壓緊的裝夾方式，真空吸附夾具樣式，該系列真空吸附工裝的具有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則：

因成本考慮每個(gè)零件的第二面粗精加工真空吸附工裝只有一個(gè)，加工方式，根據(jù)物料情況及生產(chǎn)需要調(diào)用不同工裝滿足生產(chǎn)。

3）加工時(shí)的裝夾安排。從效率最大化原則出發(fā)，在生產(chǎn)安排上可以考慮五個(gè)不同梁間肋類零件同時(shí)生產(chǎn)：在粗精加工第一面時(shí)，操作工可進(jìn)行粗精加工第二面的裝夾準(zhǔn)備工作。當(dāng)五個(gè)零件第一面加工完成后，第二面的準(zhǔn)備工作也已完成，機(jī)床可順勢跟上開始第二面的加工，操作工再開始下一批這五個(gè)零件的第一面加工準(zhǔn)備工作，如此反復(fù)進(jìn)行操作。

4加工效果

（1）效率提高方面。該系列零件用這種加工方案批量生產(chǎn)了一段時(shí)間，通過觀察記錄，在實(shí)際加工效率上可達(dá)到以下幾點(diǎn)效果：

零件第一面加工完直接開始第二的加工，減少了半成品數(shù)量，從而縮短零件的加工周期。

在物料情況及生產(chǎn)周期允許的情況下，合理安排加工次序基本上消除了機(jī)床停滯等待零件裝夾的時(shí)間，達(dá)到機(jī)床的最大化利用。

再工藝搭子處理上做出了改進(jìn)，現(xiàn)工藝能輕松去掉工藝搭子，減少了鉗工的工作量。

（2）質(zhì)量控制方面。1）原先的精加工設(shè)備為車間老舊為五坐標(biāo)AB轉(zhuǎn)角機(jī)床，截取批量生產(chǎn)的某兩個(gè)月的全部零件為樣本，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果如下：

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，組內(nèi)過程能力Cpk分別為1.28和1.56，而整體過程能力Ppk為0.97和0.92，PPK基本在1以下，不符合1.33的要求。

2）現(xiàn)加工機(jī)床為高速五軸加工中心，截取某兩個(gè)月全部生產(chǎn)的零件為樣本，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果如下：

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，組內(nèi)過程能力Cpk分別為2.72和1.96，而整體過程能力Ppk為1.86和1.1，較原先數(shù)據(jù)比較，過程能力有了顯著的提高。

5小結(jié)

本文針對梁間肋類零件在高速翻板機(jī)床上的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析了高速加工帶來的效率提高及質(zhì)量的穩(wěn)定控制，為框類、肋腹板類零件在高速機(jī)床上的批量高效生產(chǎn)提供了借鑒。