航空機の大規模で複雑な構造のためのCNC機械加工プロセス

航空機の開発と製造において、NC機械加工は、機械加工の損傷、機械加工の不安定性、機械加工の変形という2007つの大きな問題に直面します。 XNUMX年以来、PTJショップは航空業界のさまざまなプロジェクトの支援を受けて、上記の問題を解決することに成功しています。

機械加工の損傷、不安定性、変形の本質的な原因は、NCの「工作機械-工具-ワーク」プロセスシステムの動的な相互作用にあります。 機械加工プロセス。 経験と単一の要因に基づく伝統的な理論と方法は、上記の問題を解決しません。

一般的な考え方は、問題に対処することです。 モデリングを通じて、「過負荷→損傷」、「チャタリング→安定性」、「応力→変形」の機械的性質を分析します。 理論的予測から、「証明」と「機器機器」は「散逸」します。 ハードウェアとソフトウェアの両方のキャンセル防止の組み合わせから始めて、次の主要なテクノロジーを突破します。

• 1）難しい材料や複雑な構造を処理するための切削抵抗/熱負荷バランスの事前調整処理技術。
• 2）大型薄肉構造部品の安定高速フライス加工技術。
• 3）大きくて複雑な構造部品の全工程における残留応力と変形の予測と制御技術。

PTJショップが独自に開発：NCフライス加工時変切削力予測およびパラメータ最適化ソフトウェアとマイクロ潤滑装置、NC切削ダイナミクスシミュレーション最適化ソフトウェアとパッシブダンピング振動吸収装置、機械加工変形シミュレーションソフトウェアと「熱振動」複合応力均等化この装置は、航空機の大きくて複雑な構造部品の数値制御された機械加工プロセスに適用され、機械加工の不安定性、損傷、変形の問題を解決します。

主要技術の研究と応用：

1.加工が難しい材料の切削抵抗/熱負荷バランス事前調整処理技術

機械加工による損傷の問題は、 レーザー切断 力/熱負荷が大きく、 CNC加工 特に加工が難しい材料の数値制御加工において、工具やワークピースの衝撃に機械的損傷や表面焼けを引き起こすプロセス。

機械加工による損傷を回避および軽減する従来の方法は、切削量を大幅に減らし、大量の切削液を使用することです。これにより、切削効率が大幅に低下します。 動的切削抵抗モデリングに基づいて、プロセスシステムの複数の制約を考慮した新しい処理要件に直面して、ツールパスを最適化し、切削パラメータを事前調整するために、可変スパイラル曲線を使用したラジアルスパイラル層状局所円形フライス加工法が提案されました。 切削抵抗の過負荷や衝撃を防ぐため、切削抵抗のバランスが取れています。

時変切削抵抗予測およびパラメータ最適化ソフトウェア CNC加工 航空機の 部品 開発され、アプリケーション仕様が形成されました。 4種類の準乾式切削精密潤滑装置が開発されました。 TC150チタン合金の超大型フレーム全体を加工し、リブ、エッジ、内部形状などの複雑な構造をテストして、1.6m / min以上の安定した切削速度を実現し、重要な部品の表面粗さはRa0.8〜に達します。 RaXNUMX。

2.大型薄肉部品の安定した高速フライス加工技術

加工の不安定さの問題は、薄肉で高補強の構造がプロセスシステムの動的特性を劣化させ、切削フラッターが発生することです。 プロセスシステムの相互作用の分析に基づいて、新しい処理要件に直面して、「工作機械-工具-ワークピース」動的モデルが確立されました。 テストと識別を通じて、フラッター安定性ドメイン曲線がシミュレーションによって計算されました。 プロセスシステムの複数の制約の下で、最適化された切削パラメータが提供され、びびりのない高速で高効率の切削を実現し、加工の不安定さを「防止」します。

フラッターモデルに基づいて、さまざまな減衰および振動減衰装置が開発され、発生する振動を抑制または減衰し、機械加工振動の「除去」を実現するために、機械加工構造または工作機械の対応する部分に取り付けられています。

識別試験ハードウェア、X-Cut / e-Cuttingソフトウェア、制振装置を独自に開発し、多数の試験に基づいたプロセスデータベースを構築しました。 航空機のアルミニウム合金の胴体フレームのテスト例は、次のことを示しています。

弱い剛体エッジのチャタリングのない安定した処理を実現します。

材料除去率はXNUMX倍以上に増加しました。

重要な部品の表面粗さはRa0.8μmに達します。

3.プロセス全体における残留応力と変形の予測および制御技術

大きくて複雑なコンポーネントの変形は、主に次の原因で発生します。

• 1）切削プロセス中に連続的に解放され、再分配されたブランクの残留応力によって引き起こされた変形。
• 2）切削抵抗の作用下での工具とワークピース間の変形（クランプを含む）相対変形。

したがって、航空機の構造部品における残留応力の形成とブレードの弾性変形の進展は、機械加工の変形を予測および制御するためのコアです。 大型で複雑な航空機部品の場合、ブランクから構造部品の完成品までの残留応力のシミュレーション分析を実行し、残留応力分布状態と処理変形則を予測し、プロセスとパラメータを最適化して残留応力状態を制御します。その後のCNC加工変形の予測を実現するためのブランクの。 "保護"; 「ポイントキャビティ」タイプの熱および振動複合効果をワークピースに適用して残留応力の均等化を実行し、ワークピースの変形を「排除」する「熱振動」複合残留応力均等化デバイスを開発しました。

このプロジェクトの成果の全体的な技術は、国際的な高度なレベルに達し、切削抵抗/熱負荷バランスの事前調整処理技術において国際的な高度なレベルに達しました。

この記事へのリンク： 航空機の大規模で複雑な構造のためのCNC機械加工プロセスの主要技術に関する研究

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