一、概述
+4?Lwp 'q S<nF>JRJa 某型高教機是我公司研制的新一代高級教練機，該機氣動性能、機動性能要求較高，特別是對飛機結(jié)構(gòu)的設(shè)計有了新的要求。因此在結(jié)構(gòu)上大量采用整體框、梁、壁板等機加件。而機翼前襟內(nèi)、外側(cè)斜梁因結(jié)構(gòu)和裝配要求，設(shè)計成整體梁，詳見（圖一）。該梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄，截面近似為"Z"字型，在其長度方向有多組長距離、高精度叉耳孔，加工難度大，是某高教機機加零件的技術(shù)關(guān)鍵之一。
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圖一前襟內(nèi)側(cè)斜梁
二、工藝分析
J>Ar(p AFAg3/ 零件材料為鋁合金薄壁梁，為保證零件叉耳孔裝配的同軸度要求，加工后變形要盡可能小，零件為雙面長梁結(jié)構(gòu)，毛胚為板材，整體材料切除率高達95%左右，因此決定采用高速銑加工的工藝方案。適合高速切削的航空零件主要有：壁板、整體框、梁、肋等結(jié)構(gòu)件，其毛坯大多數(shù)為鋁合金預(yù)拉伸板材，加工方法主要是銑削加工。對于一面為平板的單面結(jié)構(gòu)零件，工藝路線比較簡單，即：粗加工－精加工。航空產(chǎn)品中，大多數(shù)零件都具有雙面結(jié)構(gòu)，對這些具有雙面結(jié)構(gòu)的零件，有以下兩種典型工藝路線：（1）正面粗加工－正面精加工－翻面－反面粗加工－反面精加工；（2）正面粗加工－翻面－反面粗加工－反面精加工－翻面－正面精加工；我們選擇第二種工藝路線，可以有效釋放應(yīng)力。零件的裝夾方式為內(nèi)側(cè)斜梁采用中間通孔處留工藝凸臺定位（圖二）。
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圖二內(nèi)側(cè)斜梁裝夾方案
三、程序編制
\dk1a @;/Pl>$|'G 高速銑加工程序的編制采用UGNX2.0軟件，粗加工采用型腔銑，編程時刀具每層都以5度傾角采用螺旋線和圓弧進刀，在所有拐角處加入圓弧保持加工平穩(wěn)，采用層優(yōu)先的加工策略，確保留給精加工的余量均勻。精加工采用輪廓銑和順序銑，通過螺旋或傾斜式進刀，避免在加工表面進、退刀，采用橫向進給量與徑向進給量相等的切削用量，并用粗糙度值來控制切削步距，采用從中間向四周銑削的走刀路線，切削方向應(yīng)保持恒定的順銑切削。根據(jù)機床的主軸功率18kw及最高轉(zhuǎn)速為S=18000r/min，確定合理的切削參數(shù)為：
四、程序仿真
!nBbt?* :U?g']`Z## 五軸高速銑程序編制完成后一定要確保無誤后才能交付機床使用，因此事先對加工過程進行校驗和仿真是必要的，同時還要考慮與實際加工環(huán)境相一致，我們選用了VERICUT5.4軟件來做這項工作。具體過程是首先建立所使用機床的結(jié)構(gòu)（圖三）、使用刀柄和刀具的結(jié)構(gòu)（圖四）、控制系統(tǒng)文件SINUMERIK 840D。
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圖三 機床模型 圖四 刀具和刀柄
然后在VERICUT中建立實際大小的毛胚，按編程原點確定加工坐標(biāo)系后導(dǎo)入機床所使用的G代碼程序進行仿真。因零件閉角大，在擺角加工時為使所選用的刀具盡可能短并確保刀柄在加工時不碰撞，在VERICUT軟件設(shè)置的Motion菜單中將Calculate Min Cutter選項鉤上，讓軟件自動計算所需最小刀長（圖五）。將零件模型導(dǎo)入VERICUT與所切削的模型自動比對（圖六），確保無過切及過大的殘料。仿真結(jié)束后可生成零件仿真報告，報告中詳細列出了所使用文件路徑、刀具信息、切削時間、切削距離、體積去除量，確保其中錯誤和警告兩項值為0，否則要修改程序（圖七）。
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圖五 自動計算的最小刀長切削 圖六 自動比對選項
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圖七 VERICUT零件仿真報告
五、結(jié)論
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Lm9I 采用整體構(gòu)件設(shè)計和高速加工已成為近幾年飛機結(jié)構(gòu)件設(shè)計和數(shù)控加工技術(shù)的一種發(fā)展趨勢。本文通過對某高級教練機前襟內(nèi)、外斜梁零件數(shù)控加工過程的介紹，簡單探討了五軸高速銑工藝、編程及仿真的應(yīng)用。采用該措施可以有效地減少薄壁零件的加工變形，保證加工質(zhì)量；明顯地提高生產(chǎn)效率，縮短飛機的制造周期。
