三生三世,十里CFRP材料加工首选

国际金属加工网 2017年03月03日

高精度5轴机床(油雾冷却)正在加工Z字型的翼粱。

图萨土耳其航空公司的数控工程师领导Onur Bahtiyar先生在现场监督复合材料机翼的加工现场。

每一个航空飞行器,例如飞机引擎、机身、机翼、尾翼、起落架等,都是由许许多多的零件组装而成。这些零部件的材料大部分为钛合金、新型的铝材以及复合材料。近年来,为了达到更好的燃料效率并减少经营成本的目的,许多飞机制造商在设计航空飞行器之时,越来越多的考虑应用CFRP材料。CFRP是一种碳纤维增强的复合材料,其特点在于材质更轻,并且耐磨性耐腐蚀性更好。

在空客A350的案件中,飞机的机身和机翼的制造材料都为CFRP。根据空客所提供的数据资料,A350制造材料中70%为复合材料、钛合金和铝材,其中复合材料就独占53%。

加工CFRP翼段的过程中涉及许多环节,其中包括开槽、自动铺带、集成梁、真空加压袋、固化、无损检测机械加工和装配,以及涂装等。而在最后的加工过程中,如何才能在保证安全性的情况下,保证高精度和高质量的加工,刀具的选择至关重要。

位于土耳其安卡拉的图萨土耳其航空(TAI),从2012年开始制造A350的副翼部件,也就是我们常说的副翼的支柱。TAI是土耳其境内,专业从事航空器设计、研发、制造以及航天集成系统的公司。其生产厂房占地约为5百万坪,其中设计中心占地约为230,000坪。设计中心配备有先进技术的加工机床,能进行零部件的加工、飞行器的装配、飞行测试等,并且大量运用于军工和商用航空市场。

从2012年至今,图萨土耳其航空公司便一直制造这种Z字型的桅杆。

TAI制造的复合材料翼粱的尺寸长为5.5m,宽为0.5m。4个Z字型桅杆可以组装成一套副翼,而工厂每年可以生成64套这样的副翼。与此同时,每个副翼的边缘轮廓公差要控制在+/-0.5mm。加工Z字型桅杆所用的是5轴油雾冷却型的精密机床。

根据TAI以往的经验,在复合材料的加工过程中最让人无法接受的是,切削刃的边缘所产生分层和毛刺现象。分层现象产生的原因是由于在压铸件孔洞的单侧或者双侧在加工过程中发生分裂现象。客户原先使用金刚石涂层、直径为12.7mm的铣刀进行粗加工,但得到的工具寿命并不理想。

图萨土耳其航空公司使用高精度5轴机床(油雾冷却)加工Z字型的桅杆。

自从参加了由土耳其OSG举办的技术交流会之后,TAI见证了OSG的DIA-BNC优越于其他供应商的产品性能。

加工CFRP翼段的过程中涉及许多环节,其中包括开槽、自动铺带、集成梁、真空加压袋、固化、无损检测、机械加工和装配,以及涂装等。而在最后的加工过程中,如何才能在保证安全性的情况下,保证高精度和高质量的加工,刀具的选择至关重要。

OSG复合材料修整用金刚石涂层DIA-BNC铣刀。

“OSG的DIA-BNC铣刀最特别的地方在于它的多用性,” TAI数控工程师的领导Onur Bahtiyar先生说,“它能同时实现侧铣、开槽。并且不同于挤压丝锥,DIA-BNC的槽长上具有多用性的切削刃。与此同时,OSG专利的金刚石涂层也是我目前我见过最好的涂层。

OSG DIA-BNC铣刀的刃尖式样。

在原先的加工条件下,例如:S=6,000rpm,Vf=1,250mmpm,水溶性冷却剂,热缩夹具,DIA-BNC和传统的刀具有所不同,不会产生分层和毛刺的现象。

“OSG的铣刀能提高工件的表面质量,”Bathtiyar先生说。“仅仅是消除分层的产生,每年就可以为我们节省17,920欧元的成本。”

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