孫新

摘 要 因化銑登機門零件剛性差、易變形、曲率大、化銑區(qū)域密集等特點，制約著數(shù)控激光刻型技術在該類零件上的使用。通過對該類零件成型后變形情況、化銑區(qū)域分布情況及刻型面、走刀路徑處理等的分析和試驗，實現(xiàn)了數(shù)控激光刻型技術的成功應用，極大地提高了該類產品的加工質量和效率。

關鍵詞 化銑；登機門；數(shù)控激光刻型；工藝分析

中圖分類號 V2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）12-0088-02

因國內各大飛機制造企業(yè)才開始著手激光刻型技術的應用研究，相關設備、技術及經(jīng)驗的欠缺，制約著該技術在薄壁雙曲度蒙皮零件的推廣應用。登機門零件作為典型的薄壁雙曲度蒙皮，因剛性差、易變形、且曲率較大、化銑區(qū)域密集等特點，成為數(shù)控激光刻型技術應用的難點。

本文應用TORRESLASER數(shù)控激光刻型設備[1]對登機門蒙皮零件進行激光刻型技術研究，通過分析零件型面變形情況，刻型加工面、走刀軌跡選取方式等，闡述了該類零件通過柔性裝夾實現(xiàn)激光刻型的加工方法。

1 應用研究

1.1 零件變形分析

登機門零件在拉伸成型過程中會產生一定的回彈變形，影響零件型面的準確性。雖然通過優(yōu)化拉伸工藝參數(shù)及模具補償?shù)姆绞娇梢愿纳评鞈Ψ植?，減少回彈對零件型面的影響，但是，零件拉伸成型后實際型面與理論型面仍然存在差異，如圖1所示。

貼膜度是衡量板料成型質量的重要標準。圖1中根據(jù)貼膜度可以看出零件成型后的實際型面與理論型面的差異情況，深藍色區(qū)域最接近理論數(shù)模，變形量最小，橙色區(qū)域的貼膜度最不理想，而貼膜度越好成型后零件的型面約準確，所以，深藍色區(qū)域為最優(yōu)選的定位區(qū)域。為了保證激光刻型的準確性，故在進行激光刻型數(shù)控程序編制及數(shù)控刻型加工中，需要考慮零件變形對加工工藝的影響。

1.2 零件的裝夾

蒙皮零件銑切的加工難點不在于機床本身，而在于零件裝夾和加工支承。蒙皮類薄板零件，在刀具對夾持點之間的懸空區(qū)域，特別是較薄蒙皮施加切削力時，該部位蒙皮會不可避免地發(fā)生振顫，使銑切深度和表面粗糙度無法控制，達不到化銑不同深度凹面的要求[2]。在零件成型過程中，一般零件曲率越大，成型后貼膜度越不好，即成型后零件型面越不準確。又因登機門零件為大曲度蒙皮，厚度僅有1.8mm，剛性較差。在搬運裝夾過程中，易產生零件變形，很難保證零件準確的型面。

為了保證登機門零件數(shù)控激光刻型的準確性，在采用激光刻型加工前必須保證加工零件具有盡可能相對準確的理論外型。采用專用或通用的裝夾模具可以減少登機門零件剛性差、曲率大對刻型實際型面的影響。目前，我們采用一套通用的柔性夾具系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用不同的點陣實現(xiàn)對零件的支撐及定型。根據(jù)零件的外型特征柔性支撐點均勻的排布在零件的外表面上，每個支撐點上固定一個真空吸杯，通過真空吸附保證零件型面的準確性。在實際加工中也可以根據(jù)零件的實際外型進行零件的柔性裝夾，保證零件剛性及大曲率誤差的影響。

1.3 零件加工軌跡的優(yōu)化

為了確保數(shù)控激光刻型區(qū)域準確，刀具軌跡流暢，較高的刻型效率，需要對化銑區(qū)域加工軌跡進行分析驗證。根據(jù)零件化銑區(qū)域分布情況，在進行激光刻型時，加工路線軌跡不能漫無目的，需要進行合理的編排，保證路線的流暢性，并要注意因零件曲率較大，刀具轉移過程中防止與零件發(fā)生碰撞傷及零件。經(jīng)驗證分析，以下兩種加工路線軌跡較佳，詳見圖2。

1.4 刀具的軌跡分析

因化銑零件激光刻型的特殊性，在進行數(shù)控加工中，只對零件表面保護膠進行切割，且僅為線性軌跡，故需要考慮刀具軌跡的方向及下刀方式。其余方面激光刻型數(shù)控加工過程與數(shù)控加工方法近似，可以參考鈑金銑外形加工方法。激光刻型程序不需要對刀具進行定義（可以按任意刀具進行偏置，經(jīng)后置程序處理后僅按刀具中心數(shù)據(jù)導出）。刻型程序在編制中需要對刻型面進行定義，所有刀具軌跡必須在刻線表面上。

對于單/雙曲度零件，在內表面刻型和在外表面刻型，根據(jù)厚度、曲率的不同，刻型結果可能差別很大，遠遠超過化銑公差。因多臺階化銑零件數(shù)模中存在多個厚度區(qū)域，且不在同一表面，下刀方式就直接影響著刻型質量。目前我們主要采用三種下刀方式：垂直下刀、法相下刀、沿參考方向下刀。其中垂直下刀主要應用平板零件的刻型；法相下刀主要用于單/雙曲度零件的激光刻型；給定參考方向下刀主要用于復雜零件的激光刻型。經(jīng)過多次試驗實踐，證明當采用前兩種方式進行程序編制時，可能存在機床與零件碰撞風險，這時就需要預先給定刀具運動方向后再進行刻型。如圖3所示。

2 結論

綜上所述，按照以上的幾點主要控制因素分析驗證，克服了登機門零件數(shù)控激光刻型應用難點，最終實現(xiàn)了激光刻型技術的成功應用。激光刻型技術在登機門蒙皮零件的成功應用，實現(xiàn)了化銑加工中模擬量傳遞向數(shù)字化傳遞的突破，極大地提高了化銑產品的加工質量和效率，為鈑金精確成型制造奠定了堅實基礎。

通過實踐：1）找到了登機門零件在成型過程中貼膜度最好的定位區(qū)域，如圖1；2）登機門零件的柔性裝夾，保證了該零件的剛性及大曲率引起的誤差；3）優(yōu)化的加工軌跡，保證了激光刻型區(qū)域的準確性，刀具軌跡的流暢和刻型效率；4）預先給定刀具運動方向有利于減小機床與零件碰撞風險。

參考文獻

[1]丁韜.TORRESMILL和TORRESTOOL系統(tǒng)蒙皮切邊鉆銑床及柔性夾具裝置[J].航空制造技術，2007（2）：109.

[2]魯達.新一代飛機蒙皮綠色加工技術[J].航空制造技術，2010（16）：102.