為什么五軸CNC加工中心可以應(yīng)用于航空航天零件加工？

航空航天產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能、性能、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求非常高甚至苛刻，將使用大量的新材料和結(jié)構(gòu)，因此對機床的要求也相對較高。隨著飛機性能的不斷提高，對飛機零部件的要求也越來越嚴格。在滿足強度和剛度的前提下，航空零件在設(shè)計中應(yīng)盡可能減輕重量和裝配。因此，目前的航空航天部件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大、薄壁部件多、鋁合金、鈦合金材料多、質(zhì)量要求極其嚴格、批量小、品種多等典型特點。

五軸數(shù)控加工中心的技術(shù)已經(jīng)成熟，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計仍存在困難。雖然理論上所有具有五軸聯(lián)動功能的機床都可以加工結(jié)構(gòu)件、葉片、葉輪或葉盤，但不同機床的加工效率、加工精度甚至裝載次數(shù)都有很大差異。

由于五軸數(shù)控加工的加工方法，有兩個旋轉(zhuǎn)軸，刀具和零件的相對位置靈活，零件可以在一次裝載條件下進行整體加工。加工零件本身的特點將決定其加工方法。三軸或四軸機床也可以加工形狀簡單的結(jié)構(gòu)件。然而，由于刀具和零件的相對位置，零件的加工可能需要多次裝載。每增加一次裝載，就會增加誤差來源，從而影響最終零件的精度，增加加工時間。由于工具和零件的相對位置，編程人員需要避免工具和零件的干擾，通常很難使用工具的最佳切割位置，切割效率很低。三軸或四軸機床根本無法加工形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。刀具可以從理想的角度接近切削表面，達到最佳的切削條件。

在實際加工中，具有高靜態(tài)和動態(tài)剛性的航空航天零件五軸加工中心在重切削時能承受切削力。刀具的長期使用壽命來源于穩(wěn)定、低振動的切割，是低成本加工的關(guān)鍵因素。航空航天制造業(yè)五軸加工中心的結(jié)構(gòu)應(yīng)適應(yīng)航空航天零件加工工藝的特點。如果采用臥式加工中心加工結(jié)構(gòu)件，可在托盤上安裝矩形柱，工件和夾具固定在柱的四面。這樣可以一次加工四個工件，排屑非常方便。

另一個例子是航空航天發(fā)動機葉片的加工。毛胚通常是鈦合金薄壁鍛件，在加載過程中需要“拉”工件，以提高毛胚的剛度。當加工葉片進氣或出氣時，刀具在后弧和內(nèi)弧表面快速轉(zhuǎn)換。如果機床結(jié)構(gòu)設(shè)計使刀尖位于擺動軸的中心或附近，則將避免或大大降低其他軸的補償運動，從而提高加工效率和精度。

五軸數(shù)控加工中心特別適用于新產(chǎn)品原型機或原型機的開發(fā)。例如，四軸加工中心廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機的制造，但為了開發(fā)新的V型發(fā)動機，在開發(fā)階段，五軸加工中心更適合加工需求。

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