起落架型腔摆线加工稳定性及表面质量影响因素分析

摘要

飞机起落架整体尺寸大，型腔结构多，材料去除率大，加工表面质量要求高，采用新的加工工艺可有效改善表面加工质量。加工型腔可采取摆线轨迹切削，为避免加工干涉，往往采用细且长的刀具，因此加工系统动态特性较差，不合理的较大的摆线步长常常会导致颤振发生，保守的较小的摆线步长会限制型腔加工效率，需要建立相应的稳定性模型进行预测分析，为起落架型腔加工参数优选提供理论基础。起落架为航空难加工材料，较差的切削加工特性会严重影响表面质量，从而降低整个起落架的服役性能，研究微量润滑加工参数对型腔加工的表面质量影响，可以为优化起落架型腔加工参数、提高表面质量提供研究基础。 本文针对上述问题建立了摆线铣削稳定性预测模型，提出了同时考虑主轴转速与摆线步长的方法去预测摆线铣削稳定性边界。根据摆线轨迹的几何模型特点，分析了刀具-工件的啮合角随刀具位置角的不同而变化。基于摆线刀路轨迹的不同刀位点处稳定性边界的最低包络线，获取摆线铣削过程中稳定性预测的下限值，以确保加工稳定性。为了提高型腔切削效率，在加工中心GMC1600H/2上进行摆线刀路轨迹稳定性模型验证实验，验证了摆线刀路轨迹稳定性预测模型的准确性。在考虑稳定性边界的基础上提出摆线步长优化策略，进行加工仿真分析，仿真结果表明采用优化的摆线步长可有效提高型腔摆线轨迹稳定加工的效率。 考虑到起落架的服役性能，采用微量润滑加工工艺，开展对比分析实验，分析了加工润滑条件（干式切削、微量润滑）、切削参数对于型腔加工的表面质量（表面粗糙度、残余应力与显微硬度）的影响，结果表明采用微量润滑条件下的优化工艺参数可提升工件已加工表面质量。 基于型腔摆线轨迹加工理论与微量润滑加工工艺，将两者的理论与实验研究结果应用在起落架的型腔实际加工中，实验结果表明在实际加工工况中，采用摆线轨迹加工理论与微量润滑工艺技术可提高起落架型腔的加工效率以及表面质量。

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