车铣复合加工的有效解决方案

　　4 车铣复合加工的仿真技术

　　车铣复合加工由于运动部件多、功能复杂，程序编制完成后的加工仿真就显得尤为重要。由于我国航空制造厂车铣复合加工投入实际生产的时间较短，目前还没有成熟的仿真应用技术，因此大部分厂家是通过试切加工来验证和优化程序，这就导致工艺准备周期长、研制风险和加工成本高。

　　为了提高车铣复合加工的应用水平和编程效率，必须大力推动仿真技术的应用。目前用于车铣复合加工仿真的软件主要有TopSolid、Gibbs 等，但这些软件普遍价格昂贵，我国航空制造领域引进较少。实际上，实现车铣复合加工的仿真也可借助目前的通用数控加工仿真软件(如Vericut、 NCSimul 等)，根据车铣复合加工设备的结构、运动特点、特殊功能及数控系统，通过定制及宏功能开发实现加工过程的运动仿真。

　　利用通用的数控加工仿真软件实现车铣复合加工的仿真需要首先在仿真系统里构建相对真实的机床环境，重点在于机床各运动部件之间的相对运动关系和几何位置关系的建立。在此基础上，建立加工过程中所采用的刀具库及相应的刀具编号。然后配置机床设备的数控系统和数控程序的加工基准，并将后置完成的NC 代码载入仿真系统中，即可执行加工过程的仿真工作。与常规数控加工不同的是，有些功能(如多通道加工、尾座控制等)还需要通过宏功能的开发和定制来完成。

　　车铣复合加工技术的应用前景及发展建议

　　近年来，车铣复合加工中心在我国飞机、航空发动机以及附件厂等航空制造厂家都有引进。设备类型主要集中于奥地利WFL 公司的车铣复合系列产品和瑞士宝美公司铣车复合加工中心等。但由于投入实际应用的时间不长，普遍缺乏与产品工艺特点和设备工艺特性相适应的成熟的加工工艺、编程手段和后置处理等技术手段。因此，目前引进的车铣复合加工设备基本上处于相对较低的运行水平。

　　航空产品制造过程中面临的主要问题突出表现为工艺路线长、工艺过程复杂、加工效率低、加工变形严重、加工成本高，车铣复合加工无论是在飞机制造还是在发动机制造领域都有着极为广阔的发展空间。

　　如飞机机身整体框的铣削加工通常要经过下料/ 毛坯制备、基准加工、粗加工内形、粗加工外形、精修基准、半精及精加工内形、半精和精加工外形、孔加工、钳工修整、检测等数十个工序、多次翻转装夹才能完成。而目前航空发动机领域的整体叶盘加工也是采用整体锻造毛坯，经过车铣、铣削、抛光、表面处理及强化、检测探伤等几十道工序才能完成。这些零件往往制造周期长，占机时间通常达到几百小时，而且加工过程中都需要使用多台不同类型的数控机床和大量的夹具、刀具、测具等。另外，装卡的反复更换不仅造成零件制造过程中的等待时间过长，影响生产周期，而且也会造成装卡误差的积累，从而影响零件的尺寸精度和加工结果。

　　车铣复合加工可以通过一次装卡实现上述典型航空零件的全部或大部分工序的加工，从而为复杂航空零件的高效、精密加工提供了一种新途径。其应用优势主要体现在以下几个方面：(1)装卡次数显著减少，提高加工效率的同时消除因机床和装卡方式的改变而导致的误差。(2)工序更加集中，能够明显缩短加工工艺链，减少等待时间和机床非工作时间。(3)不改变定位状态的前提下实现车削、铣削、钻孔等多种加工方式的加工过程，减少夹具数量，保证尺寸精度的一致性。(4)目前的车铣复合加工大都具有在线测量的功能，可以利用该功能对工序过程中以及工序间的加工结果进行在位测量，实现整个加工过程的精度控制。可以看出，车铣复合加工设备具有的这些优点可以有效地弥补目前航空复杂零件制造过程中的不足，能够显著提高产品的加工精度和效率。

　　为了充分发挥先进的复合加工装备的加工效能，进一步提高航空产品的制造效率和质量，迫切需要开展以下几方面的工作。

　　(1)结合航空产品零件的工艺特点，深入研究与之相适应的复合加工工艺，包括制定工艺路线，装卡方式、刀具、冷却以及切削参数等的合理选取。

　　(2)根据复合加工设备的运动结构和产品的工艺特点，开发和定制相应的数控编程、后置处理、切削仿真等系统，形成工艺- 编程- 后置-仿真的一体化解决方案，降低复合加工对工艺人员的要求。

　　(3)形成工艺规范。结合仿真、试切以及实际生产中积累的工艺经验，形成适用于车铣复合加工的固化的工艺规范，用以指导后续其他零件的加工。

　　(4)注重人才的培养。复合加工设备是目前机械加工领域的前沿技术的代表，无论是工艺编制还是操作维护都要比常规设备复杂，高水平的研发队伍是实现设备健康、高效运行的关键。

　　结束语

　　目前的复合加工装备正朝着更大工艺范围、更高效率、大型化以及模块化的方向发展。航空产品制造领域一直是先进制造技术发挥作用的重要舞台，随着航空产品更新换代速度的日益加快，工序分散的加工设备将逐渐被工序集中的柔性自动化装备所取代，这为复合加工技术提供了更为广阔的发展和应用空间。