數控加工技術以其效率高、質量好、穩定性強等優(you) 點得到了製造企業(ye) 的廣泛青睞，近年來隨著國內(nei) 外數控工藝裝備和數控工藝技術的快速發展，數控加工技術得到了廣泛普及應用，尤其在飛機機體(ti) 零部件的製造中發揮著舉(ju) 足輕重的作用。我國大型飛機項目的立項對飛機機體(ti) 製造企業(ye) 和裝備製造企業(ye) 來說既是難得的曆史機遇，也是圓國人大飛機夢想的曆史性挑戰，本文就數控切削加工技術在大飛機研製中的應用進行初步的探討。

 大飛機數控加工的技術需求

 1 典型零件的數控加工工藝技術

 大飛機零件具有外廓尺寸大、結構複雜、重量輕的特點，在多個(ge) 對接部位或活動麵處有精度要求較高的多麵體(ti) 接頭類零件。同時，隨著新型材料技術的不斷發展和飛機整體(ti) 強度重量比設計要求的不斷提高，複合材料在大飛機中的用量也越來越大。大飛機零件的這些特點對數控加工工藝技術提出了一係列新的要求。

 典型的整體(ti) 零件包括機翼蒙皮壁板、機身蒙皮壁板、機翼大梁、翼肋等，此類零件一般選用2000係列或7000係列鋁合金預拉伸板材，部分翼肋零件采用鋁合金型材類原材料，零件除外廓尺寸大以外，還呈現多槽腔、單側(ce) 或雙側(ce) 理論外形等的結構特點。壁板類零件一般帶有單側(ce) 飛機理論外形、單側(ce) 結構，加工過程中需進行噴丸或滾彎成形。大梁和肋等零件一般為(wei) 雙側(ce) 理論外形、單側(ce) 或雙側(ce) 結構，零件結構由數控加工直接完成。該類零件除部分雙麵結構的翼肋外，其餘(yu) 均為(wei) 單側(ce) 結構，加工過程中材料基本為(wei) 單側(ce) 去除，且材料去除率大。因此，大型整體(ti) 零件的數控加工必須同時考慮複雜結構的五坐標加工技術、高速高效加工技術和數控加工變形控製等技術的綜合應用。

 典型的接頭類零件包括主起落架支撐接頭、擾流板鉸鏈接頭以及機翼與(yu) 機身的對接接頭等，此類零件一般采用7000係列模鍛或自由鍛鋁合金材料，零件高度尺寸大、槽腔深、空間孔的精度和位置度要求較高。此類零件的加工難度主要在於(yu) 加工變形控製、深槽腔轉角表麵質量控製和空間精度孔的數字化加工，而對於(yu) 自由鍛毛料的零件來說，材料去除率也是需要考慮的因素。因此，複雜接頭類零件需製定合理的工藝流程，同時注重轉角插銑技術、數控鏜銑複合加工等技術的綜合應用。

 碳纖維等複合材料技術的工業(ye) 化應用，為(wei) 大飛機的設計製造帶來了一片新天地，複合材料以其高耐腐蝕性和耐疲勞性等優(you) 點，在大飛機的結構中應用越來越廣泛，如B787飛機的複合材料占整機結構重量的50%，已經徹底地由輔助材料變為(wei) 主導材料。複合材料的加工除鋪帶技術和纏繞技術外，數控切邊和數控鑽孔等加工技術也不可或缺，尤其是大型整體(ti) 複材構件的數控加工，其難點主要在於(yu) 材料本身低的熱傳(chuan) 導性和定位夾緊的特殊性，因此，複合材料的數控加工主要體(ti) 現在數控刀具及其應用技術和工裝的設計製造技術上。

 2 高速加工技術

 大飛機數控加工工藝技術的實現，必須依賴於(yu) 滿足使用要求的先進數控設備和高質量的數控刀具，換言之，就是數控設備必須具有大行程、高轉速、高進給、高精度和五軸聯動等特點；數控刀具必須滿足高動平衡等級、高剛性、良好的耐磨性和紅硬性等技術要求，刀具接口技術也必須滿足高速使用的技術要求。

 高速加工技術的成功應用是數控加工技術發展過程中的一次革命，其特點是當切削速度超過一定的臨(lin) 界速度時，切削力隨著速度的增加而減小，同時95%以上的切削熱被高速飛出的切屑所帶走，因此，高速加工對提高切削效率、抑製加工變形和提高表麵加工質量具有無可比擬的優(you) 勢。同時，因其對加工變形控製的有利作用，也極大地簡化了工藝流程，更進一步降低了零件的加工周期。大型、整體(ti) 飛機結構件對數控加工的技術需求主要體(ti) 現在較小的加工變形和符合設計要求的表麵質量方麵，同時從(cong) 降低加工成本的角度考慮還必須要求較高的材料去除率。因此，高速加工技術是突破大飛機關(guan) 鍵零件研製技術瓶頸的有效途徑，對降低大型零件的製造成本具有十分重要的意義(yi) 。

 3 數控加工的集成應用技術

 經濟性是大飛機的重要指標之一，由於(yu) 數控設備造價(jia) 昂貴，大飛機的零組件製造必須實現數控加工的集成化應用，才能充分發揮數控設備和數控工藝技術的優(you) 勢，降低製造成本。CAD/CAPP/CAM集成係統、MES係統、ERP係統、DNC技術等現代先進製造係統和技術在大飛機製造過程中的應用，將極大地降低機體(ti) 製造成本，對飛機的經濟性指標起著至關(guan) 重要的作用。

 國內(nei) 外飛機數控加工技術及設備的現狀和發展趨勢

 1 發達國家飛機數控加工技術現狀

 西方工業(ye) 發達國家飛機製造業(ye) 應用數控技術始於(yu) 20世紀60年代，經過長期的技術發展和積累，應用於(yu) 大飛機結構件的40m五坐標高速龍門銑床、20m五坐標高速翻板銑床等先進設備在技術上已較成熟，新型數控刀具技術的研究應用也處於(yu) 良性循環狀態，這促進了數控加工技術水平的不斷提高。以波音公司和空客公司為(wei) 代表的飛機製造企業(ye) 已基本實現了機加數控化，並廣泛地采用了3C集成係統和DNC技術，同時，柔性生產(chan) 單元和柔性生產(chan) 線的應用也較為(wei) 普遍，高速切削加工技術應用水平較高，基本實現了自動化、高效率數控加工。

 2 國內(nei) 飛機數控加工技術現狀及發展趨勢

 我國飛機製造業(ye) 的數控技術起步較晚，近年來在型號研製任務的推動和國家政策的支持下，國內(nei) 飛機數控加工技術的研究和應用水平得到了提升。目前，國內(nei) 的各大飛機製造企業(ye) 均已形成了各自的技術特色，如成飛的鋁合金結構件高速加工技術、西飛的大型鋁合金結構件數控加工技術、沈飛的鈦合金結構件數控加工技術等。同時，柔性生產(chan) 等先進製造技術也陸續得到了應用，逐步擺脫了單純發展數控加工工藝技術的“孤島”狀態。

 雖然國內(nei) 數控加工技術得到了快速的發展，但飛機數控加工技術的整體(ti) 應用水平與(yu) 發達國家相比仍存在著較大的差距，主要體(ti) 現在：（1）高檔數控設備主要依賴進口，受進口設備價(jia) 格昂貴以及關(guan) 鍵技術封鎖等因素的影響，飛機零件製造的數控化率較低，在一定程度上製約了飛機數控加工技術的普及和發展；（2）高質量的數控刀具近年來雖然也得到了快速發展，但在高質量數控刀具的製造和新型刀具的研發等方麵仍存在差距，使用上仍然未擺脫進口刀具占據半壁江山的局麵，這在一定程度上也影響了數控加工技術的進一步提高；（3）3C集成、DNC、MES等先進製造係統和技術的應用起步較晚，在飛機製造業(ye) 中仍然沒有建成真正意義(yi) 上的自動化工廠，數控車間管理較為(wei) 粗放，製約了飛機數控加工技術的集成應用；（4）受國內(nei) 飛機批量的製約，飛機製造企業(ye) 沒有一個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 化的數控加工車間，也較少采用專(zhuan) 用化程度較高的高端數控設備，生產(chan) 組織和生產(chan) 準備等工作量較大，增加了數控加工集成應用技術實現的難度，製約了飛機數控加工技術向更高層次的發展；（5）飛機零件數控加工切削參數庫建設仍停留在研究層麵，除部分專(zhuan) 用化程度相對較高的設備和關(guan) 鍵產(chan) 品以外，大量實際加工使用的切削參數均有較大的優(you) 化空間，而國內(nei) 在參數優(you) 化技術及優(you) 化工具方麵的研究應用成果甚微，製約了數控加工應用技術水平的提高；（6）在飛機數控零件設計技術、數控零件檢測技術等方麵缺乏係統的研究應用，影響了數控技術應用過程中的效率，製約了數控加工技術的發展；（7）數控設備維修技術水平存在一定差距，數控設備的帶故障運行和故障後無法及時修複等因素，也在一定程度上影響了飛機數控加工技術的發展。#p#分頁標題#e#

 綜上所述，國內(nei) 除了在數控設備關(guan) 鍵技術、數控刀具關(guan) 鍵技術等方麵應加大研發力度以支持我國的大飛機製造以外，在飛機結構件設計標準化、切削參數庫優(you) 化技術、零件檢測技術、數控設備維修技術等方麵也需要大力開展研究應用工作，同時普及數控加工集成應用技術，不斷提高數控車間的數字化管理應用水平，加快縮短與(yu) 發達國家技術水平差距的步伐，滿足大飛研製生產(chan) 的技術需求。

 飛機數控加工技術及設備的應用情況

 國外飛機數控加工技術的高水平應用，使其大飛機的研製生產(chan) 基本不存在技術瓶頸，而高速加工技術和先進製造係統的集成應用也極大地降低了飛機製造成本。如空客英國的BROTON公司采用雙主軸、高速加工技術完成了A319飛機機翼8.8m的中後梁零件，加工過程中使用了INGERSOLL公司的大型五坐標翻板銑床，主軸平均使用轉速30000r/min，零件加工隻需一次裝夾，單件零件的數控加工僅(jin) 需22h；MILT公司建成的機翼梁間肋零件自動化加工車間，由ECOSPEED公司的虛擬軸加工中心等10台主軸轉速在24000～40000r/min的高速數控銑床、5台機械手、傳(chuan) 送帶和數控測量機等組成的柔性生產(chan) 線，實現了在製品周轉、工裝刀具準備等的完全自動化，提高了產(chan) 品的加工效率。

 國內(nei) 數控加工技術因受諸多因素的影響，應用層次參差不齊，如西飛國際數控加工中心承擔的B737-700垂尾T形緣條，零件長7.6m，加工使用設備為(wei) CINCINNATI公司的40m五坐標高速龍門數控銑床，主軸最高轉速24000r/min，實際使用轉速平均20000r/min，零件裝夾采用自動液壓夾具，單件零件的數控加工僅(jin) 需4h。該數控加工中心承擔的ARJ21飛機外翼前梁，零件長13m，加工使用設備為(wei) FORESTLINE公司的五坐標龍門數控銑床，設備最高轉速10000r/min，實際使用轉速9000r/min，因為(wei) 加工變形控製的需要，零件加工需要進行4次裝夾，裝夾采用真空吸附和內(nei) 六方螺栓輔助壓緊的方式，該零件加工的尺寸精度、表麵質量和加工變形量均滿足設計要求，但是其加工效率卻較B737-700垂尾緣條的加工效率低得多，單件零件的數控加工需要200多h。

 結束語

 大飛機的研製受到舉(ju) 國上下的關(guan) 注，國內(nei) 航空製造企業(ye) 的數控加工技術近年來雖然在典型零件加工工藝技術、高速加工技術應用等方麵取得了較大的發展，同時3C集成、DNC技術和MES技術等也得到了初步應用，但要實現大飛機的研製生產(chan) ，還需在數控設備和數控刀具關(guan) 鍵技術、數控零件設計標準化、切削參數優(you) 化技術、數控零件檢測技術、數控設備維修技術等方麵加大研發和應用的力度，在高速加工技術和數控加工集成應用技術等方麵開展更進一步的研究應用，以提升我國飛機數控加工技術的整體(ti) 水平