国产高档数控系统在航空领域的应用与性能分析

基于目前国产数控系统在航空结构件加工中的实际运行情况以及在使用过程中暴露出的问题,详细统计并分析了国产数控系统在航空结构件加工中的应用现状和综合性能。结合"工业4.0"发展理念,探讨了面向航空领域国产数控系统对航空企业实现智能化制造的意义和未来发展。     

数控机床及工装的发展与创新设计

在现代数控加工中,由于被加工件的精度要求以及复杂度不断提高,传统加工系统无法满足使用需求,为解决这一问题,数字控制系统的核心算法以及驱动系统得到了快速发展,一些创新机构也应用到了数控机床的整机结构设计中.这些解决措施大幅提升了被加工件的精度和表面质量,促进了市场上一系列新型数控机床的出现,如复合机床、镜像铣削机床等,与之配合的新型加工工装技术也取得了相应的突破.     

矩阵式数控加工在航空结构件批生产中的应用

以大批量数控加工的航空结构件生产为研究对象,运用人工干预环节集中化、数控加工过程自动化的理念,探索利用矩阵式数控加工进行多零件同时生产的应用方案。多零件集中装夹,通过系统自动读入每个零件的加工原点,自动调用零件的加工程序,完成相同(或不同)零件数控加工,在充分利用机床工作台面的同时,解决了批量生产过程中零件频繁装夹、找正、换刀和频繁调用加工程序的难题,达到降低劳动强度,提高生产效率的目的。     

智能制造环境下的数控系统发展需求

"智能"是"中国制造2025"的核心要素,数控系统是制造装备实现智能化的关键要素。论文首先提出机床的信息互通和开放式标准数据接口是实现机床智能化的前提,举例说明了STEP-NC在通用数据接口方面的优越性,概述了适用于数控系统的通讯总线特征;在此基础上,介绍了工艺大数据对生产加工的重要性和其对新一代数控系统的要求,针对制造业数据平台的需求,对大数据信息挖掘技术做了相关介绍。依托于以上两点,总结了智能化数控系统可具备的功能,依托于工艺大数据平台,重点分析了智能工艺规划和加工参数自整定的实现方案,以及智能数控对高速高精加工所提供的便利。     

基于特征的数控编程技术在航空企业的推广应用

针对国内航空企业飞机结构件数控编程中存在的重复工作量大、效率低、质量不稳定、规范性差等问题,通过面向多主机厂推广基于特征的数控编程技术,切实提高飞机结构件数控编程的效率与质量.首先概述了基于特征的快速程编(FBM NUAA)系统的整体架构,并且介绍了基于特征的数控编程技术在多家主机厂中的推广与应用情况,以及前期推广中遇到的问题,并提出了解决方案.根据多主机厂多机型过百项飞机结构件的实际应用结果表明采用基于特征的快速程编系统进行数控编程,刀轨平均自动生成率超过90％,编程时间较传统编程方式平均缩短70％以上.     

基于特征识别的整体壁板快速编程推理算法

航天器整体壁板的编程效率已成为型号研制过程中的主要瓶颈之一.本文首先阐述特征识别技术在数控编程中的应用和发展现状.与传统编程过程先总体规划,再逐条编程的总-分方法不同,特征编程采取先生成单个特征的刀轨,再完成整个零件程序的分-总方法,易于覆盖从毛坯向模型最终状态全过程.在此基础上,提出了单特征和多特征数控推理算法,完成了整体壁板快速编程系统的开发.实践证明,使用该方法能够初步实现整体壁板数控加工程序的自动生成.     

大型立式强力旋压机的研制

航空、航天和兵器工业的迅猛发展,迫切需要能加工大口径、高强度、特种合金材料的高精度、薄壁管形件的旋压机床.为满足国内用户需求,开发研制了100T立式强力旋压机床,为重型强力旋压机的研制做出有益探索.     

融合机床精度与工艺参数的铣削误差预测模型

为弥补现有五轴联动数控铣床加工飞机结构件的加工精度评估系统的不足,提出利用机床精度检测数据和零件特征及其工艺参数来构建评估指标体系,基于BP神经网络建立了飞机结构件加工误差预测模型。通过完成训练的网络权值分布,计算出各输入指标对最后评估结果的影响,并通过实例分析检验了模型的可靠性。结果表明,经BP神经网络模型训练得到的结果和样本零件的三坐标测量机测量数据基本吻合,选取的评价指标具有有效性。该评估模型能够有效地融合机床精度检测数据和零件特征及其加工工艺参数,对飞机结构件的铣削加工误差进行预测。     

数控加工运动的平滑处理

为了满足高速加工的要求,提出假设圆弧过渡法来处理两相邻运动矢量拐角处的速度,过渡小圆弧的半径能随加工精度的变化而自动地调整,通过限制加工小圆弧的最大速度来限制拐角处的速度,利用超前分析的方法,根据减速所需的最大距离提出了一种多程序段运动平滑算法,实现进给速度提前减速,从而防止刀具在拐角处发生过载,并有效地减少了工件形状在拐角处,或小半径圆弧的加工误差;用等效的梯形加减速方法实现了S型曲线加减速的分析,导出了S型曲线加减速实时精确的插补算法,从而克服了用查表法来近似计算速度的缺点。这些算法简单、有效,已在最新开发的高速铣床上得到应用。在高速加工时获得了高的加工精度。     

保证数控铣加工的尺寸精度

本文介绍了数控编程和数控加工中保证零件的尺寸和公差要求的方法。一种方法是用公差的中间值作为终点坐标的尺寸编程;另一种方法是用公称尺寸编程,用公差的中间值作与公称尺寸的差值作为刀补值,通过刀具补偿保证尺寸要求。