1.前言
航空工業是高技術發展的重要領域，是世界高技術產業競爭的製高點（diǎn），各國爭相把發展航空工業列為高技術的支柱（zhù）產業。新型、先進飛機的設計與（yǔ）製造成為了各（gè）國高技術競爭的主戰場。
航空製造技（jì）術是航空工業賴（lài）以生存和發展的技術基礎，數控技術（shù）是航（háng）空工業先進製造技術的重要組（zǔ）成部分（fèn）。數控（kòng）技術和數控（kòng）裝備的水平是衡量航空工（gōng）業綜（zōng）合技術水平和企業現代化水平（píng）的重要標誌之一。
2. 航空結構件的發展方向
現代飛機中大量的采用了大型整體結（jié）構件，相對於以前的焊接、組裝模式，大型整體結構件可大量減少零件數量和裝配工序，並有效減輕飛機整機重量，提（tí）高（gāo）零件（jiàn）強度和可靠性，使飛機的製（zhì）造質量顯著提（tí）高。整（zhěng）體結構件尺寸大，如整體框結構尺（chǐ）寸超過2000mm×2000mm 、長梁長度超過6000mm、壁板結構尺寸超過3000×2000mm 。在新一代飛機中整體結構（gòu）件尺寸將進一步加（jiā）大。
飛（fēi）機整體結（jié）構件結構複雜，外形涉及機身外形、機（jī）翼外形及翼身融合區外形等複雜理論外形，周邊輪廓（kuò）與其他（tā）零件還有複雜的裝（zhuāng）配協調關係；切削加工量大，許多（duō）零件的材料去除率達到90%以上；裝配協調麵、交（jiāo）點孔等數（shù）量多，加工精度要（yào）求高。
隨著（zhe）新一代戰機（jī）性能要求的逐步提高，整（zhěng）體結構件的外形日趨複雜、精度要求越來越高，新型高性能（néng）材料不斷引入，目前整體結構件材料逐漸由鋁合金（jīn）為主轉變為鋁合金、鈦合金、複（fù）合材料並重的局麵。由於鈦合金等先進結構材料具有輕質、高強、耐高溫和耐腐蝕等優異性（xìng）能，能（néng）夠很好地適應飛行器的（de）極限工作環境，在（zài）航空領域的應用（yòng）越來越（yuè）多（duō）,其用量百分比已經成為衡量飛機先進性的（de）一個重（chóng）要標誌（美國第四代（dài）戰鬥機（jī）F22的用鈦量已占到飛機結構質（zhì）量的41 %，見下圖表）。
隨著航空結構件的不斷整體化和（hé）輕量化（huà），其典型零件的發展趨勢是形狀越（yuè）來越複雜、壁厚越來越薄。以鈦合金為代表（biǎo）的航空結構件的材料（liào）特性和加工特點，要求機床（chuáng）必須具備高剛性、高精度、大功率（lǜ）主（zhǔ）軸、大扭矩擺（bǎi）角驅動、動態響應好、機床振動小等特點（diǎn），對數控設備的設計製造提出了嚴峻的挑戰。
3. V5 1030 ABJ結構特點
V5 1030 ABJ 五坐標（biāo）立式（shì）加工中心，是中國航空工業集團（tuán）公司北京航空製造工程研究所（原中航總第625所）針對鈦合金、合金鋼等難加工材料，結合國內航空結構件加工特點及加工條件設（shè）計製造的，機床（chuáng）具有高剛性、高精（jīng）度、高可靠性（xìng）等特點，適（shì）合加工各種複雜型麵高強度航空結構件。
1) 高剛（gāng）度抗振結構件
V5 1030 ABJ的基礎部件包括床身、底座、立柱、垂（chuí）滑板、擺角滑（huá）板、工（gōng）作台等（děng）支承件（jiàn）,它們（men）的基本功能是承載和保持各執行部件的相對位置。該加工中心集粗、精（jīng）加工於一體,既要能（néng）夠承受粗加工時大吃（chī）刀、大走刀的最大切削（xuē）力（lì）、又要能夠（gòu）保（bǎo）證精加工時的高精度,基礎件在強度、剛度、抗振性（xìng）、熱變形和內應力等（děng）方麵都（dōu）通過ANSYS有（yǒu）限元分析進行（háng）了結構優化。
床（chuáng）身、底座、工作台和主軸箱采取（qǔ）鑄造全封閉（bì）結（jié）構, 不僅具（jù）有很強的基礎剛性，而（ér）且具備（bèi）較（jiào）大阻尼係數能夠吸收切削加工時的振動；整體結構框形設計和（hé）加強筋對稱布置能很好消除熱（rè）變形和內應力的影響。
立柱、垂滑板和擺角滑板等移動部件采用（yòng）鋼質焊接結構,有利於減輕機床移（yí）動質量（liàng），提高動態性能，采取（qǔ）大截麵模量設計提高整體剛度保（bǎo）證動態精度。
2) 大功率（lǜ）主軸係統
主軸部件的性能直接影響（xiǎng）加工質量（liàng）和切削生產率，是決定機床性能和經濟技術指標的重要（yào）因素。
V5 1030 ABJ 主軸選用進口高精度軸承進行三支承大跨距預緊裝（zhuāng）配（pèi），保（bǎo）證30kW的大（dà）直徑機械主軸具有較高的靜態剛度和（hé）抗（kàng）振性。主軸箱精密齒輪傳動，具有（yǒu）兩級機械變速，分別滿（mǎn）足機床高速和（hé）大負載切削的加工需要（yào）。主軸（zhóu）由循環冷卻油（yóu）進（jìn）行冷卻，保證主軸（zhóu）能24小時（shí）連續穩定工作。
3) 高精度進給係統
V5 1030 ABJ 的X、Y、Z坐標進給運動（dòng），由伺服電機驅動滾珠絲杠帶動各移動部件完成。滾珠絲杠采用雙螺母預緊的進（jìn）口大直徑絲杠，安裝時（shí）預拉伸，保證進給係統的傳動精度和工（gōng）作穩定性。
擺角驅動係統采（cǎi）用傳統A/B 擺角機構，通過（guò）雙蝸輪蝸杆驅動雙（shuāng）輸出齒輪帶動扇形（xíng）齒條運動來完成，蝸杆軸向設有預載調整機構。擺角（jiǎo）的機械驅動係統能（néng）提供8280 Nm的擺角扭矩，是A(B)/C 擺角的數倍，且不需要（yào）擺角（jiǎo）鎖緊（jǐn）機構。而且，由於A/B 擺角的擺動角度在刀位計算中具有唯一解，從（cóng）當前位置到目（mù）標位置的運動軌跡也是唯一（yī）的，因此，在擺動過程中不會發生刀具與零（líng）件的幹（gàn）涉，運動位置明確（què）、直觀（guān），易於操（cāo）作者理解和掌握。
4) 高精度鑲鋼導（dǎo）軌
V5 1030 ABJ 采用大（dà）截麵矩形鑲鋼導軌，整體淬火並磨削的導軌能夠（gòu）保證各坐標的運動精度，而且預載安裝的導軌滾動體能增加導軌的接觸剛度（dù）和阻尼係數，提高導軌的承載能力和（hé）抗（kàng）振性，適應高精（jīng）度強力切（qiē）削的加工要求。
5) 功能強大的伺服控（kòng）製（zhì）係統
V5 1030 ABJ 配（pèi）置功能先進的SINUMERIK 840D Power1ine數控係統進行控製，配置多項功（gōng）能先進的選項功能（如五軸聯動軟件、預控製加速、先（xiān）進定位控（kòng）製、刀具管理等（děng）），具動態前饋控製、刀具長度補償、絲杠螺距誤差補償、測量係統誤差（chà）補償、反向間（jiān）隙補償、過象限誤（wù）差補償、主軸監控、位置監控、零速監控（kòng）、車/銑/鑽（zuàn）工藝固定循環、剛性攻絲、測量循環、零點偏移等功能，采用（yòng）性能優越的西門子 611D(High performance control)全數字交流（liú）伺服驅動及伺（sì）服電機，保證機床加工（gōng）時的動態性能和工作可靠性。
機床（chuáng）各（gè）坐標采用絕（jué）對位置檢測，全閉環控製，反饋元件采用高精（jīng）度的（de）HEIDENHAIN光柵尺，分辨率0.001mm，光柵尺用壓縮空氣進行清潔防護；A、B坐標反饋（kuì）元件采用HEIDENHAIN角度編碼（mǎ）器，分辨率0.0001°，能夠滿足複雜型麵航空結構件的高精度加工要求。
4. 結論
航空（kōng）工業屬於國家高新技（jì）術產（chǎn）業，是一個國家綜合實力的重要體現。航空工業的快速發展對航（háng）空結構件的材料和工藝提出了新的要求（qiú），這就對設備製造業提（tí）出了新的挑戰。
V5 1030 ABJ 五（wǔ）坐標立（lì）式加工中心，是北（běi）京航空製造工程研究所適應我國航空工業的發展需要，針對航空結（jié）構件的加工特點研製的（de），能夠（gòu）滿足大（dà）型複雜型麵航空結構件強力高效切削的需要，今後必將為我國航空事（shì）業的發展做（zuò）出突出貢獻。
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