1.前言
航空工業是高技術發展的重要領域，是世界（jiè）高技術產業競爭的（de）製高點，各國爭相把發展航空工業列為高技術的支柱產（chǎn）業（yè）。新型、先進飛機（jī）的設計與製造成為了各國高技術競爭的主戰場。
航空製造技術是航空工業賴以生存和發展的技術基礎，數控技術是航空工業先進製造技術的重要組成部分。數控技術和（hé）數（shù）控裝備的水平是衡量航空工業綜合技術水平和企（qǐ）業現代化（huà）水（shuǐ）平的（de）重（chóng）要標誌之一。
2. 航空結（jié）構件的發展方（fāng）向
現代飛機中大量的采用了大型（xíng）整體結構件，相對於以前的焊接、組裝模式，大型整體結構件可大（dà）量減（jiǎn）少零件數量和裝配工序，並有效減輕飛機整機重量，提高零件強度和（hé）可靠性，使飛機的製造質量顯著提高。整體結構件尺寸大，如整（zhěng）體框結構尺寸超過2000mm×2000mm 、長梁（liáng）長度超過6000mm、壁板（bǎn）結構（gòu）尺寸超過3000×2000mm 。在新一代飛機中整體結構件尺寸將進一步加大。
飛機整體結構件結構複雜，外形涉及機身外（wài）形、機翼外（wài）形（xíng）及翼身（shēn）融合區外形等複雜理論外形，周邊輪廓與其他零件還有複雜的裝配協調關係；切削加工量大，許多零件的材料去除率達到90%以上；裝配協調麵、交點孔等數量（liàng）多，加工精度要求高。
隨著新一代戰機性能要（yào）求的逐步提高，整（zhěng）體結構件的外形日趨（qū）複雜、精度要求越（yuè）來越高，新型高性（xìng）能材（cái）料不斷引入，目前整體結構件材料逐漸由鋁合金為主轉（zhuǎn）變為鋁合金、鈦合金、複（fù）合材料（liào）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，能夠很好地適應（yīng）飛行器的極限工作環境，在航空領域的應（yīng）用越（yuè）來越多,其用量百分（fèn）比已經成（chéng）為衡量（liàng）飛機先進性的一個重要標誌（美國第四代（dài）戰鬥機F22的用鈦量已占到飛機結構質量的41 %，見下圖表）。
隨著航空結構件的不斷整（zhěng）體化和輕量化，其典（diǎn）型（xíng）零件的發展趨（qū）勢是形狀越來越（yuè）複雜、壁厚越來越薄。以鈦合金為代表的航空結構件的材料特性和加工特（tè）點，要求機床必須（xū）具備高剛性、高精度、大（dà）功率主軸、大扭矩擺角驅動、動態響應好、機床振動小等（děng）特點，對數控設備的設計製造提出了嚴峻（jun4）的挑戰。
3. V5 1030 ABJ結構特點
V5 1030 ABJ 五坐標立式加工中心（xīn），是中國航空工業集團公司北（běi）京航空製造工程研（yán）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（jié）構（gòu）件（jiàn）加工特點及加工條（tiáo）件設計製造的，機床具有（yǒu）高剛性（xìng）、高精度（dù）、高可靠性等特點，適合加工（gōng）各種複雜型麵高強度航空結構件。
1) 高剛度抗振結構件
V5 1030 ABJ的基礎部件包括床身（shēn）、底座、立柱、垂滑板、擺角滑板、工作台等支承件,它們的基本功能是承載和保（bǎo）持各執（zhí）行部件的相（xiàng）對位置。該加工中（zhōng）心集粗、精加工於一體,既要能夠承受粗（cū）加工時（shí）大吃刀、大（dà）走刀的最大切削力、又要能（néng）夠保證精（jīng）加工時的高精度,基礎件在強（qiáng）度、剛度、抗振（zhèn）性、熱變形和內應力等方（fāng）麵都通過ANSYS有限（xiàn）元分析進行了結構優（yōu）化。
床身、底座、工作台和主軸箱采取鑄造全封閉結構, 不僅具有很強的基礎剛（gāng）性，而且具備較大阻尼係數能（néng）夠吸收切削加工時的振動；整體（tǐ）結構框形設計（jì）和加強筋對稱布置能很好消除熱變形和內（nèi）應力（lì）的影響。
立柱、垂滑（huá）板和擺角（jiǎo）滑（huá）板等移動部件采用鋼質焊接結構,有利於減（jiǎn）輕機（jī）床移動質量，提高動態性（xìng）能，采取大（dà）截麵模量設計提高整體剛度保證動（dòng）態（tài）精度（dù）。
2) 大功率主軸係統
主軸部（bù）件的（de）性能直接影響加工質（zhì）量和（hé）切削生（shēng）產率，是決定機（jī）床性能和（hé）經濟技術指標的（de）重要（yào）因素。
V5 1030 ABJ 主（zhǔ）軸選用進（jìn）口高精度軸承進（jìn）行三支承大跨距預緊裝配，保證30kW的大直徑機械主軸具有較高的靜態剛度和（hé）抗振性。主（zhǔ）軸箱（xiāng）精密齒輪傳動，具（jù）有（yǒu）兩級機械變速（sù），分別滿（mǎn）足機床高速和大負載切削的加工需要。主軸由循環冷卻油進（jìn）行冷卻（què），保證主軸能（néng）24小時連續穩定工作。
3) 高精度進給係統
V5 1030 ABJ 的X、Y、Z坐標進（jìn）給運動，由伺服電機驅動滾珠絲杠帶動各（gè）移動部件完成。滾珠絲杠采用雙螺母預緊的進口大直徑絲杠，安裝時預拉伸，保證進（jìn）給係統的傳動精度和工作穩定性（xìng）。
擺角驅動係統采用傳統A/B 擺（bǎi）角機構，通過雙蝸輪蝸杆驅動雙輸出齒輪帶動扇形齒條運動來完成，蝸杆（gǎn）軸向設有預載調整機構。擺角的機械驅動係統能提供8280 Nm的擺角扭矩，是A(B)/C 擺（bǎi）角（jiǎo）的數倍，且不需要擺角鎖緊機（jī）構。而且，由於A/B 擺角（jiǎo）的擺動角度在刀位計算中具有唯一解（jiě），從當前位置到目標位置的運動軌跡也是唯一的，因此，在擺動（dòng）過程中不會發生刀具與零件的（de）幹涉，運動位置明確、直觀，易於操作者理（lǐ）解和掌握（wò）。
4) 高精度鑲（xiāng）鋼導軌
V5 1030 ABJ 采用大截麵矩形鑲鋼（gāng）導（dǎo）軌，整體（tǐ）淬火並磨削（xuē）的導軌能夠保證各坐標的（de）運動精度，而且預載安（ān）裝的導軌滾（gǔn）動體能增加導軌的接觸剛（gāng）度和阻尼係數，提高導（dǎo）軌的承載能力和抗振（zhèn）性，適應高精度（dù）強（qiáng）力切削的加（jiā）工要求。
5) 功能強大的伺服控製係統
V5 1030 ABJ 配置功能先進的SINUMERIK 840D Power1ine數控係統進行控製，配置多項功能先進的選項功能（如五軸聯動軟件、預控（kòng）製加速、先進定位控製、刀具管理等），具動態（tài）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、反向間隙補償、過象（xiàng）限誤差補償、主軸（zhóu）監控、位置監（jiān）控（kòng）、零速（sù）監控、車/銑/鑽工（gōng）藝固定循環、剛（gāng）性攻絲、測量循環、零點偏移等功能，采用性能優越（yuè）的西（xī）門子 611D(High performance control)全數字交流伺服驅（qū）動及伺服電（diàn）機，保證機床加工時的動態性能和工作可靠性。
機（jī）床各（gè）坐標采用絕對位置檢測，全閉環控製，反（fǎn）饋元件采用高精度的HEIDENHAIN光柵尺（chǐ），分辨率0.001mm，光柵尺（chǐ）用壓縮空（kōng）氣進（jìn）行清潔防護；A、B坐標反饋元件采用HEIDENHAIN角（jiǎo）度編碼器，分（fèn）辨率0.0001°，能夠滿足複雜型麵航空結構件的（de）高精度加工要求。
4. 結論
航空工業屬於國家高新技術產（chǎn）業，是一個國家綜合實力的（de）重要體（tǐ）現。航空工業的快速（sù）發展對航空結構件的材（cái）料和工藝提出了新的要（yào）求，這就對設備製造業提出了新的挑戰。
V5 1030 ABJ 五坐標立式加工中心，是北京航空製造工程（chéng）研究所適應我國航（háng）空工業的發（fā）展需要，針對航空結構件的加工（gōng）特點研製的，能夠（gòu）滿足大型複雜型麵航空結構件強力高（gāo）效切削的需要（yào），今後（hòu）必（bì）將（jiāng）為我國航空事業的發展做出突出貢獻。
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