作者：三鋁大夫
一、飛機(jī)蒙皮鏡像銑削技術(shù)概述
蒙皮鏡像銑削技術(shù)是一種新興的航空制造技術(shù)，主要用于飛機(jī)蒙皮的高精度加工。該技術(shù)通過特殊的雙軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)蒙皮等薄壁構(gòu)件的精密加工。
蒙皮鏡像銑削是一種先進(jìn)的飛機(jī)蒙皮加工技術(shù)，它具有高精度、小污染、能耗小的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)單曲和雙曲蒙皮的先進(jìn)制造工藝技術(shù)。
這種技術(shù)通過使用雙五軸鏡像銑切系統(tǒng)，能夠在一次裝夾下完成蒙皮的所有加工需求，包括銑面、銑下陷、銑通窗、切邊和鉆孔等。
鏡像銑削（Mirror Milling）之所以被稱為"鏡像"，是因?yàn)樵谶@種加工過程中，銑削刀具和背面的支撐裝置（頂撐裝置）在空間中的位置和姿態(tài)是相互對(duì)稱的，就像鏡像反射一樣。這種對(duì)稱性是通過同步協(xié)調(diào)兩者的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，確保了蒙皮加工的高精度和穩(wěn)定性。
以下是幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來解釋為什么這種技術(shù)被稱為鏡像銑削：
1.對(duì)稱性：在鏡像銑削中，銑削刀具和支撐裝置在加工過程中保持對(duì)稱的位置關(guān)系，這種對(duì)稱性類似于平面鏡中的鏡像反射。
2.同步運(yùn)動(dòng)：銑削刀具和支撐裝置進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)銑削刀具向一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，支撐裝置也相應(yīng)地向相反方向移動(dòng)，保持兩者之間的相對(duì)位置不變。
3.加工穩(wěn)定性：鏡像銑削通過同步協(xié)調(diào)銑削刀具和支撐裝置的運(yùn)動(dòng)，可以有效地減少加工過程中的顫振，提高加工的穩(wěn)定性和精度。
4.誤差補(bǔ)償：在某些鏡像銑削系統(tǒng)中，支撐裝置可能包含超聲測(cè)厚裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蒙皮厚度并將誤差傳遞給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償。
5.雙五軸控制：鏡像銑削通常需要雙五軸或以上的數(shù)控機(jī)床來實(shí)現(xiàn)銑削刀具和支撐裝置的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)床能夠提供更多的自由度來保證加工精度。
6.SINUMERIK DGEN功能：使用SINUMERIK DGEN（Dual Generic Transformation）功能，可以實(shí)現(xiàn)雙五軸鏡像結(jié)構(gòu)機(jī)床的鏡像控制，這是實(shí)現(xiàn)鏡像銑削的關(guān)鍵技術(shù)之一。
7.高效加工：鏡像銑削技術(shù)可以一次性完成蒙皮的所有加工需求，包括銑面、銑下陷、銑通窗、切邊和鉆孔等，提高了加工效率。
因此，鏡像銑削的名稱來源于其獨(dú)特的對(duì)稱性加工原理，這種原理使得該技術(shù)在飛機(jī)蒙皮加工領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
二、技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用
蒙皮鏡像銑削技術(shù)的發(fā)展始于對(duì)傳統(tǒng)蒙皮加工方法的改進(jìn)需求。鋁合金是制造飛機(jī)蒙皮的主要材料之一。C919大飛機(jī)的蒙皮制造過程中，就采用了這項(xiàng)技術(shù)。
1. 飛機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)特征
飛機(jī)蒙皮是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它們覆蓋在骨架上，形成流線型的外表面，并且直接承受氣動(dòng)載荷。因此蒙皮是決定飛機(jī)疲勞壽命的主承載零件，占機(jī)身面積80%，重量 21%。蒙皮零件外形復(fù)雜，精度要求高，其厚度方向的精度要求達(dá)到了±0.1mm，考慮到飛機(jī)減重設(shè)計(jì)，蒙皮零件設(shè)計(jì)大量的下陷面，最薄處厚度約1mm，對(duì)于本身是復(fù)雜曲面薄壁零件的蒙皮零件，其加工工藝一直是制造領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)，其大尺寸、弱剛性以及形狀復(fù)雜使飛機(jī)蒙皮零件的數(shù)控加工成為制造業(yè)的一個(gè)難題。
2. 蒙皮工件加工現(xiàn)狀2.1 第一代：傳統(tǒng)工藝-化銑飛機(jī)蒙皮工件通過拉伸成形或滾彎成形后，通常采用化銑工藝進(jìn)行后續(xù)加工?；婋m然可以解決復(fù)雜凹腔 / 凹面的加工問題，但存在化學(xué)污染、耗電量大、消耗鋁材無法回收等問題。
2.2 第二代：數(shù)銑近幾年，國(guó)內(nèi)多家主機(jī)廠從國(guó)外購買真空柔性吸附裝置，配以五軸數(shù)控銑床加工蒙皮工件。然而真空柔性吸附裝置裝夾只能對(duì)蒙皮曲面進(jìn)行多點(diǎn)離散支承夾持，在刀具對(duì)夾持點(diǎn)之間的懸空區(qū)域，特別是較薄蒙皮切削加工時(shí)，蒙皮會(huì)不可避免地發(fā)生顫振，銑切深度和表面粗糙度無法控制，達(dá)不到精度要求，因此僅通過柔性夾持裝置和五軸數(shù)控銑床組合式加工仍無法完全替代化銑。
2.3 第三代：鏡像銑針對(duì)傳統(tǒng)蒙皮工件加工存在的問題，一種新技術(shù)應(yīng)用到蒙皮工件的加工中，即蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)。在蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)中，銑削刀具的位置和姿態(tài)與背部協(xié)同頂撐裝置的位置和姿態(tài)時(shí)刻成鏡像關(guān)系，同步協(xié)同運(yùn)動(dòng)，完成蒙皮加工。蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)可替代化銑加工步驟及所需設(shè)備，一次裝夾完成蒙皮所有加工（銑面、銑下陷、銑通窗、切邊、鉆孔），具有高精度、小污染、能耗小的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)單曲和雙曲蒙皮的先進(jìn)制造工藝技術(shù)。
三、全球掌握鏡像銑削技術(shù)的公司
1. 法國(guó)杜菲工業(yè)公司（Dufieux）（13501282025）：法國(guó)杜菲是全球領(lǐng)先的高端制造設(shè)備供應(yīng)商，尤其在航空制造領(lǐng)域享有盛譽(yù)。這家公司以其先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新的解決方案，在航空航天蒙皮加工設(shè)備方面具有顯著的地位。
2. 西班牙機(jī)械制造商MTorres（13522079385）：西班牙機(jī)械制造商MTorres也是全球能夠生產(chǎn)鏡像銑設(shè)備的公司之一。MTorres是一家專注于自動(dòng)化解決方案的工業(yè)集團(tuán)，其專業(yè)領(lǐng)域包括航空航天、風(fēng)力發(fā)電和海軍工業(yè)等。MTorres以其創(chuàng)新技術(shù)和制造系統(tǒng)而聞名，特別是在復(fù)合材料的自動(dòng)化生產(chǎn)方面擁有顯著的地位。
3. 上海拓璞數(shù)控科技股份有限公司（15910974236）：該公司是國(guó)內(nèi)唯一一家、全球三家之一的研制出雙五軸鏡像銑并實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的企業(yè)。上海拓璞的鏡像銑削技術(shù)與裝備已在航空航天領(lǐng)域交付了27臺(tái)/套，為我國(guó)航空航天薄壁件的智能制造提供了有力支撐。公司還曾獲得上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，其董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理、上海交通大學(xué)教授王宇晗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的“航空航天大型曲面蒙皮/箱底雙五軸鏡像銑削技術(shù)與裝備”項(xiàng)目，攻克了鏡像銑加工“雞蛋殼”難題。
總之，蒙皮鏡像銑削技術(shù)是飛機(jī)蒙皮加工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)步，它通過高精度的加工手段，提升了飛機(jī)蒙皮的性能和質(zhì)量，對(duì)航空制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
主要參考資料：
1. 蒙皮制造工藝-第三代工藝五軸加工鏡像銑
