馮揚

摘 要 文章主要針對超高速加工在航空制造中的應用進行深入研究，首先簡單介紹超高速加工技術，其次闡述超高速加工在航空制造中的應用要求，并以此為依據(jù)，分析超高速加工在航空制造中的應用，其目的在于有效提高航空制造的加工效率和質(zhì)量。

關鍵詞 超高速加工;航空;制造;應用

新時代發(fā)展背景下，機械制造業(yè)為能提高生產(chǎn)率和獲取較多利潤，先進制造技術的應用范圍越來越大，而超高速加工技術作為先進制造技術的重要組成部分，主要運用超硬材料的刃具，通過提高切削速度和進給速度，來提高材料的切除率和加工精度，該項技術已經(jīng)得到了廣泛應用。常見的超高速切削各種材料的切速范圍為：鋁合金已超過1600m/min、鑄鐵為1500m/min、超耐熱鎳合金達300m/min、磨削250m/s以上等等?；诖?，將以超高速加工技術為依據(jù)，對超高速加工在航空制造中的應用，展開以下分析。

1 背景介紹

超高速加工理論最初由德國提出，然后在20世紀60年代后，由美國科技界與工業(yè)界，對其機理和應用展開了深入分析工作。伴隨社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，因高強度與高熔點刀具材料與超高速電主軸的成功應用，用于高速進給的直線電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應用和相關配套技術也日益完善，而后在德國、日本、美國、意大利等國家中應用，并且在此背景下迅速開創(chuàng)了高速加工時代，使得越來越多的高速機床和高速加工技術，被運用在制造部門中[1]。而且相比較一般磨削而言，超高速加工技術的特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，在航空制造中運用超高速加工技術，能把硬脆的材料實現(xiàn)延性域磨削，而對高塑性和難磨材料而言，則是能獲取到較好的磨削效果，主要適用于易熱變形的工件中;其次，能夠有效提高生產(chǎn)效率，但是高速切削主要運用高壓大流量冷卻的方式，該方式會對環(huán)境造成污染，同時，還存有提高生產(chǎn)成本和減少刀具耐用度等問題;最后，超高速加工技術具備的特點，還體現(xiàn)在砂輪耐用度高，延長使用壽命等多個方面。

此外，高速加工屬于制造業(yè)發(fā)展中的新技術，特別是在工業(yè)發(fā)達國家，高速切削屬于全新的切削加工理念，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：加工時間能縮短約70%，進給速度會提升約7倍，材料去除率約提升4倍，且刀具耐用度也會提升約70%，切削力度減少約30%等多個方面。

2 超高速加工在航空制造中的應用要求

在航空制造中應用超高速加工技術，提出的要求主要體現(xiàn)在機床、主軸、刀具三個方面。

首先，針對機床提出的要求分析。高速加工的機床需要滿足以下幾點要求：第一，機床應當具有較大的功率要求，并且機床主軸加速度大;第二，應在航空制造中，為機床配備高速主軸、高速進給滾珠絲杠及快速響應數(shù)控等系統(tǒng);第三，所選擇的材料需要以聚合混凝土為主，從而運用在航空制造中。在航空制造中需要滿足超高速加工，并且該結構針對機床的結構振動衰減作用，是鑄鐵或純焊接鋼結構的八倍，因振動的減少，促使馬達的熱穩(wěn)定性逐漸提升[2]。但是，在高速加工的過程中運用線性馬達，會有效推動高速加工技術的發(fā)展，而且若是直接驅(qū)動線性馬達的話，還能在提高加工質(zhì)量的基礎上簡化結構，從而達到較高的加工速度，使其變化不會超出0.01%。

其次，針對主軸提出的要求分析。常見的主軸轉(zhuǎn)速約為40000～50000r/min，整體制造法能夠有效減少軸向推力約50%，同時還能有效減小工件變形等問題，但是主軸的速度是否能提高，主要受軸承零件的限制。

最后，針對刀具提出的要求分析。刀具應具有一定的平衡穩(wěn)定性能，所以，需要使用對稱夾鉗、熱夾鉗與收縮夾鉗固定刀片，同時，刀具還要具有一定的直徑，只有通過試驗且確定的經(jīng)驗，才能設置最大切削速度，進而確保生產(chǎn)過程中的安全性。

3 超高速加工在航空制造中的有效應用

據(jù)目前發(fā)展現(xiàn)狀可看出，飛機內(nèi)使用的零件都是以“整體制造法”為主，所謂“整體制造法”是指在整體上以“掏空”加工的形式，形成多筋薄壁構件，其金屬切除量比較大，因具備這一特點，所以需要運用超高速加工技術。在航空制造中運用超高速加工技術，是近幾年航空制造業(yè)發(fā)展的趨勢之一，因此，在20世紀90年代中后期的時候，很多制造商都在航空加工制造的過程中，增添了先進的多坐標高速數(shù)控銑與加工中心使用的鋁、鈦、鋼等材料。

基于新時期發(fā)展背景下，國內(nèi)很多航空工業(yè)的幾大主機廠，都在加工制造的過程中引入了全新的高速數(shù)控加工設備，并且還在機床應用、刀具選擇等方面取得了成就與進步?；诖?，為有效減輕重量和滿足現(xiàn)代化發(fā)展需求，部分航空制造企業(yè)都在飛機結構零件中運用薄壁細筋結構。針對此類問題的解決途徑就是提高切削速度和進給速度[3]?；诖耍梢栽诤娇罩圃熘羞\用超高速加工，實現(xiàn)“整體制造法”。此外，為了能有效提高可靠性與降低成本，還可以通過把原有零件連接而成的組件，整改成為運用整體實心材料高速加工而后才能，從而提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，發(fā)揮出制造成本降低的作用。

4 結束語

綜上所述，超高速加工給機械制造業(yè)帶來了全新挑戰(zhàn)，其吸引力就在于實現(xiàn)高速加工的同時，把原有普通數(shù)控難以達到的加工精度和表面質(zhì)量，合理運用在航空領域中。在航空制造中應用超高速加工，不僅能提高零件加工質(zhì)量、縮短周期，同時還能縮短新機種的開發(fā)周期，是航空制造業(yè)提高加工效率和質(zhì)量的主要途徑。

參考文獻

[1] 鄭小燕，王程，文瑞虎.應用于超高速制導炮彈的介質(zhì)波導天線[J].探測與控制學報，2018，40（3）：40-44.

[2] 徐偉，王永鵬，李昆.航空制造企業(yè)工藝數(shù)據(jù)管理研究[J].新技術新工藝，2019，（5）：19-25.

[3] 杜江，劉航，白瑀.基于關聯(lián)規(guī)則的航空制造業(yè)知識管理研究[J].知識管理論壇，2019，（3）：52-53.