摘要：铝合金由于其具有比强度高、成形和加工性能好、耐腐蚀性能好等特点，作为非常重要的飞机结构材料，在大飞机结构中占有很大的使用比例。而随着飞机加工精度和轻量化指标不断提高，铝合金数控加工技术显得尤为重要。在航空产业轻量化的发展过程中，航空铝合金零部件在数控加工时切削量节节攀升，产品的高性能和精密化对数控加工技术提出了新的挑战。高速切削技术具有加工效率高，切削负荷低、传入工件的切削热少及加工变形小等显著优点，20世纪90年代中期已成功应用于航空制造业，并取得了显著的经济效益。大飞机结构件中有很多是薄壁件及难加工材料，掏空率较高，大部分都在90%以上，零部件的尺寸精度和表面粗糙度质量要求较高，在加工过程中极易产生变形，高速切削加工飞机薄壁零件有助于降低切削力，减小切削变形，切屑可带走大部分切削热，使制品的表面质量得到很好控制。 关键词：轻量化;航空铝合金;数控加工;大切削量;薄壁;变形控制
引言
先进航空制造技术是加快国防工业高尖端产品生产能力的技术基础。航空工业涉及众多学科、专业，是高新技术最为富集的领域之一。航空产品的设计和制造水平往往能从一定程度上体现一个国家的科技和工业水平。伴随着航空工业、航天工业等国防工业以及现代医学、生物工程技术的发展，对精密、超精密微小零件的需求日益迫切。然而仅仅依靠试错法，不但耗时费力并且增加制造成本，而且在切削过程中的切削力很难控制，随之加工精度也很难控制。目前切削力和切削参数之间关系的研究较多，但哪个方向切削分力是影响切削质量的主要因素并没有统一的认识。本文研究各方向微车削分力和切削参数之间的关系，分析影响微车削质量的微车削分力，进而分析车削精度和车削参数之间的关系。
1产品加工要点分析
此型号航空座椅采用7075合金板材进行加工，经过理论计算，其掏空率高达93%以上。因此，产品经加工后具有如下问题:(1)由于掏空率较大，产品在加工过程中或精加工完成后出现较大的尺寸变形。(2)产品部分位置壁厚如图2所示，由于壁厚较薄易出现加工震刀，进而影响表面加工质量及后续表面处理工作。(3)在半精加工阶段，若直接采用与零件夹持加工，则在加工过程中，由于刀具加工震颤，零件与夹具相互摩擦，影响加工表面质量及后续表面处理工作。
2目前对航空铝合金加工技术的需求
铝合金整体构件都具有其壁薄、体积大、刚度差和易变性的特点，这就导致了其在加工时加工周期长、切削加工余量大和加工精度难控制的缺点。而目前大型商用客机由于性能要求的提高，对于飞机的整体腹板、整体梁和长缘条等部分的制造加工要求也越来越高。这就要求拥有更细致和更可靠的控制铝合金加工变形技术。
2.1航空铝合金的加工要求
航空铝合金较之其他金属，具备很好的可切削性。但是航空铝合金在加工过程中的要求却远远高于汽车等其他制造业。这些要求主要反映在航空制造加工业对质量加工效率、零件精度和航空构件加工的形位误差控制上。这些都导致了高效的铣削加工一直备受关注。
2.2大型航空铝合金整体结构的缺陷
利用大型航空铝合金制造的航空整体结构一般包括客机的整体框、整体壁板、梁缘条和整体肋等。这些构件在制造加工中往往会出现刚性差的特性，加上切削振动、切削力和切削热的作用则会容易导致零件变形。这样一来，整体结构的加工精度和加工表面的质量均会
降低。
2.3高速切削技术
高速切削技术是一种金属加工领域的新工艺，它将切削工艺和高速加工技术进行了良好的结合，在目前航空整体结构件的加工上得到了广泛的应用。目前国外的高速切削技术已经得到了国防部、政府和有关企业的支持。波音公司在加工目前最大的航空整体构件之一的C-17铝合金机翼框架时候就使用了高速切割技术，仅仅耗时100h，4吨重的毛培切削完成。我国在前几年还以传统的制造业为主，航空制造加工工业的技术水平相对较低，加工时使用的仍是产同的铝合金切削工艺。这种切削工艺导致了我国航空制造加工业的落后。尤其是对于一些大尺寸零件和薄壁、型面复杂、复杂结构的难加工零件，如果采用这种加工方式，工艺路线复杂和加工周期长，周期要求难以得到满足。在这种情况下，只有通过高效高速的切削，才能够有效地提高加工效率。
3加工变形的影响因素
3.1毛坯的初始残余应力
青铜截止阀
在生产、处理和加工材料的过程中，由于材料的局部区域产生了不均匀的变形或相变，导致工件内部产生残余应力。加工前，工件内部的残余应力处于自平衡状态。切削加工是被加工材料逐渐切除的过程，随着切削加工过程的进行，切削层中的残余应力逐渐释放，工件自身的刚度也发生变化，原始的自平衡条件被破坏，工件只有通过变形达到新的平衡状态。
燃烧炉绝缘阻抗测试3.2刀具对工件的作用
在工件切削加工过程中，刀具对工件的作用主要体现为以下两个方面：
（1）切削热：在切削过程中，克服材料的弹性变形、塑性变形和刀具与工件之间的摩擦所做的功大部分转化为切削热，造成零件各部位温度不均匀，使零件产生变形。
（2）切削力：刀具的切削分力使零件表面在弹性恢复后产生不平度。由于薄壁工件结构复杂，加工时不可能采用同一切削用量。还有不同位置壁厚的不均性，造成了在各个加工位置，工件在切削力作用下的变形量并不一样。在零件表面弹性恢复后，造成了加工壁厚误差。
3.3工件的装夹方式
在薄壁件加工过程中，工件的装夹方式将会在很大程度上影响变形。这是因为，薄壁零件刚性差，加工时夹、压引起的弹性变形将影响表面的尺寸精度和形状、位置精度；同时，夹紧力与支承力的作用点选择不当，也会引起附加应力。
4试制控制方案
(1)原材料控制。经过加工预料推算，毛坯板材规格为6500mm×372mm×29mm。为控制材料加工变形，合金状态采用7075－TX51状态，其中拉伸量控制采用标距法，即在未拉伸板材上面画米刻度线，在张力矫直阶段进行在线实际测量张力矫直量，以达到1%～3%状态拉伸要求。
(2)半精加工和精加工震刀控制。根据加工零件特点及工艺过程，板料半精加工后，对刀具长度进行控制，增加刀具整体刚度，即在实际生产过程中控制必须短刀漏出33mm～38mm。
(3)装夹及表面控制。板料在半精加工阶段设计工艺凸台与工作台进行固定，提高零件与工
作台固定的整体刚度，防止零件在加工过程中出现平面位移，同时避免了工装与半精加工零件直接接触产生表面摩擦氧化现象。浮游生物计数框
结语
在目前对于航空构件加工形位误差控制的高度要求下，航空制造加工产业对于铝合金加工时产生变形控制的需求也越来越高，高速切削工艺备受关注。虽然我国目前已经引进了先进的加工设备，但是由于国外对于航空铝合金加工的先进技术的封锁，我国无法引进先进的切削工艺，这导致了先进设备的功能难以得到完全应用。为此，国内的航空制造加工企业已经开始将生产和研究相结合，从高校和研究院所引入大量人才，对构件的制造加工进行了自主地研究，通过企业的自身条件再进行创新，从而掌握真正高效的航空铝合金加工变形的控制技术。
参考文献
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