F-35型戰(zhàn)機復(fù)合材料的加工分析
圖1具有緊密公差尺寸的fog機床正在對f-35型戰(zhàn)機的表皮復(fù)合材料進行精密的銑削加工和鉆削加工
lockheedmartin公司對f-35型戰(zhàn)機表皮部分的復(fù)合材料的精密加工，為這類戰(zhàn)機的制造為什么能夠為美國納稅人節(jié)約資金提供了原因。這導(dǎo)致了其他一些國家為制造這一戰(zhàn)機而被迫付出了代價。本文將對這一聯(lián)合戰(zhàn)斗機的高價值和高工程加工工藝作一介紹。
美國*的不同兵種歷來堅持采用不同的飛機。*、*陸戰(zhàn)隊、*——他們承擔(dān)不同的使命，面臨不同的需求。生產(chǎn)和擁有一種適合于各兵種的戰(zhàn)斗機顯然有利于降低生產(chǎn)成本，但爭論的焦點集中在其能否保證相當(dāng)數(shù)量的低成本效益，以便使該飛機能夠為每個兵種的服務(wù)起到其的作用。其結(jié)果是：不同型號的軍用飛機數(shù)量在不斷地增加，以滿足其重疊使用的要求。
joelmalone說，在一個軍事力量之間合作不斷增強的年代里，這種軍用飛機的多樣性甚至顯得更為重要。malone是lockheedmartin國防航空公司f-35戰(zhàn)機項目的一名。他說，在20世紀(jì)90年代的波斯尼亞沖突中，這種多樣性的效果得到了充分反映。來自美國和其他國家的不同飛機，在一個聯(lián)軍機場舉行了一次全景式軍事演習(xí)。各種飛機需要采用不同的供應(yīng)鏈和不同的維護程序，以便在各個戰(zhàn)場上能夠全力支持他們。
圖2為f-35型戰(zhàn)機提供的緊密配合型表皮部件具有很好的vlo性能，或具有“非常低的可探測性能”
現(xiàn)在，與飛機開發(fā)和設(shè)計相關(guān)的技術(shù)改進，使其有可能設(shè)計出一種能夠滿足于多種需求的單一飛機平臺。同一架飛機，采用不同類型的配置，可以達到短距離起飛和在軍艦上垂直著陸的能力，具有在*航空母艦上著陸所需的彈性，或*所需的速度和機動性。
f-35閃電ii型戰(zhàn)機（也被稱為聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機），由lockheedmartin公司生產(chǎn)，是一種多功能用途的飛機。
事實上，這種可以隨時變型的飛機，也使其有可能成為適用于美國各軍事盟國的飛機。
然而，malone說，單靠經(jīng)濟還不足以讓美國及其盟國的服務(wù)能夠支持一個共同的飛機項目。對于觸及到另一服務(wù)項目的同樣飛機，需要采取特別謹慎的態(tài)度，應(yīng)使其設(shè)計滿足該服務(wù)項目的需要。這里必須設(shè)置一個“吸引人的地方”，使該飛機具有特別的性能。在f-35型戰(zhàn)機上，所謂“吸引人的地方”就是“vlo”，或稱作“很低的可探測性能”。也就是說，采用雷達和遙感等其他手段，是很難探測到這種飛機影蹤的。
但實際上，這種f-35型戰(zhàn)機上具有“可支持的”vlo功能。也就是說，這種飛機上的vlo只需要非常低廉的維護費用。
圖3為修整表皮復(fù)合材料而開發(fā)的壓縮路由器，在加工期間通過其對材料各層次的推壓來抑制其脫層現(xiàn)象的出現(xiàn)
過去的隱形飛機達不到這樣的要求。在過去的vlo飛機上，由于雷達能夠探測到其鋒利邊緣，甚至能夠探測到其因采用環(huán)氧樹脂密封后外部零件之間所產(chǎn)生的細微不匹配處。環(huán)氧樹脂會在現(xiàn)場使用過程中干燥、硬化和分解，這意味著它必須進行經(jīng)常地檢查和更換。
相比之下，f-35型戰(zhàn)機相鄰零件之間的結(jié)合是如此的流暢和，因此不需要使用環(huán)氧樹脂密封。以往隱形飛機所存在的那種麻煩已經(jīng)消失。
這一優(yōu)點除了經(jīng)濟上的多功能用途之外，還有助于贏得眾多軍事服務(wù)機構(gòu)的聯(lián)合支持。它們不僅包括美國的軍事分支機構(gòu)，而且還包括其他八個共同合作的國家。每個分支機構(gòu)所產(chǎn)生的影響與其所作出的貢獻成正比，因此非美國家已經(jīng)為該飛機的研發(fā)支出了40多億美元。
這筆支出幾乎全部直接應(yīng)用到了cnc數(shù)控加工上。而且，正如malone所說的那樣，可支持的vlo是得到國外支持的一個很大原因。而允許可支持的vlo存在是在于其零件之間的緊密匹配。
圖4lockheedmartin公司的rickdenny正在探討壓縮路由器工具
那么究竟是什么原因使其能夠緊密匹配？答案當(dāng)然是cnc數(shù)控加工。飛機表皮的復(fù)合材料采用銑削加工和鉆削加工的方法，其加工的公差尺寸是如此的精密，因而飛機的組裝表面可防止出現(xiàn)雷達能夠看得到的不匹配情況。
fog機床的戰(zhàn)爭“迷霧”
一臺復(fù)雜的5軸銑床提供了這種飛機表皮復(fù)合材料的精密銑削加工和鉆削加工能力。國防供應(yīng)商很喜歡這個縮寫：“fog”，它是flexibleoverheadgantry（柔性架空龍門銑）這個詞的縮寫。
事實上，應(yīng)用于fog機床上更為有趣的項目之一是一種縮寫為pinc的裝置。
fog機床是由機床制造商dstechnology技術(shù)公司提供的，該公司的總部設(shè)立在在俄亥俄州的辛辛那提市。這臺5軸銑床的x軸托盤長度為15m。提供定位精度的玻璃光柵尺和用作容積補償?shù)囊惶譫stechnology技術(shù)公司的系統(tǒng)，可幫助整臺機床保持較大工作范圍內(nèi)的緊密精度。donkinard博士是f-35型戰(zhàn)機生產(chǎn)技術(shù)操作部的副手，他說，他認為這臺機床是“世界同一尺寸類型產(chǎn)品中zui的機床。”
圖5飛機表皮零件分兩個階段加工。內(nèi)模線（在這里）加工完成之后，將該零件翻轉(zhuǎn)裝夾到鏡像夾具上修整和進行外模線操作加工
由碳纖維增強塑料（cfrp）制成的、外形復(fù)雜的零件都在這里加工，同樣，外形復(fù)雜的并在零件加工中用于夾持零件的鋁制真空夾具也在這里生產(chǎn)。大約有56個數(shù)量的復(fù)合零件在這臺機床上銑削、修整和鉆削加工，這個數(shù)字有可能逐步下降，因為部分數(shù)字是由全面生產(chǎn)所造成。對于由典型的碳纖維增強塑料（cfrp）制成的零件，其工藝涉及到復(fù)合零件的iml（內(nèi)模線或內(nèi)表面）加工，同時，零件被固定在一套真空夾具上，然后在零件被翻轉(zhuǎn)裝夾到鄰近的一套同樣的真空夾具上以后，開始從oml（外模線）上加工其余的部分。
lockheedmartin公司并沒有透露f-35型戰(zhàn)機加工工藝之所以能夠保持精密公差尺寸的zui重要的技術(shù)細節(jié)。
那么，這里究竟是一些什么東西使其有可能達到那些未經(jīng)詳細說明的公差尺寸的呢：
1.壓縮路由器
在復(fù)合零件加工中，脫層代表了其加工精度所受到的zui嚴(yán)重障礙。在修整邊緣時這一點尤其是確切無疑的。該材料是多層次組成的，加工引起的外力可以使該層次造成分離。
圖6為便于檢驗，托盤從fog機床移動到這里圖中所示的大型cmm三坐標(biāo)測量機上進行測量
rickdenny是聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機加工系統(tǒng)的一名技術(shù)負責(zé)人。他說，以前用于修整復(fù)合材料的一把刀具是一把帶有pcd刀刃的刀具，只能延續(xù)使用21ft（1ft=30.5cm）的距離。由于刀具磨損造成的外力變化，開始出現(xiàn)脫層的情況。
他說，其解決方案是采用一把碳化物硬質(zhì)合金刀具。具體來說，該解決方案實際上是一個來自于刀具供應(yīng)商amamco公司（美國制造和銷售公司）的“壓縮路由器”，是與國防制造和加工的國家中心共同合作開發(fā)的。這一刀具所具有的特殊幾何結(jié)構(gòu)（見附圖），直接使其切削力以壓縮力的方式，將零件切削加工時的各個層次壓縮在一起。他說，該刀具的成本費用約為以前刀具價格的1/3，但可以確切地保證，在其磨損前，它通常可以延續(xù)使用100ft的距離。
2.銑削加工厚度
碳纖維增強塑料（cfrp）是采用自動化纖維配置工藝精密生產(chǎn)的，但即使采用這樣的方法，也不能以足夠的精度控制其厚度。其厚度必須通過cnc數(shù)控銑削加工的方法才能進一步控制。pcd球端立銑刀是以一種平行、小步距的刀具路徑方式加工零件的內(nèi)表面（iml）。銑削加工操作大約需要6h的時間。kinard博士認為，這種方法作為許多有效的工藝方案之一，可能會具有更高的效率。加工小組正在調(diào)查是否可采用平底銑刀來進行代替，以達到必要的加工精度，在五軸加工路徑中，它的每一次走刀，可以切除更加寬厚的材料。
圖7pinc測量工具是能夠節(jié)約大量成本和更具有創(chuàng)新意義的項目之一，被應(yīng)用于該加工工藝之中。開發(fā)一套準(zhǔn)確的自動化埋頭孔安置手段可消除相當(dāng)大的人工參與工作量，過去這項工作需要進入到埋頭孔控制
3.即使是混凝土結(jié)構(gòu)也可進行補償
另外一類潛在變化的原因是車間的設(shè)置。為了達到穩(wěn)定性的目的，機床被安裝在30ft深的基礎(chǔ)坑內(nèi)。然而，即使是這樣的基礎(chǔ)，隨著時間的推移，也會產(chǎn)生微小的運動。為了確保任何安裝方式不影響到機床的精度，fog機床在其x/y行程的四個角落上安裝了陶瓷檢測球體，該球體采用防護罩保護。機床每天探測這些球體，以監(jiān)控基礎(chǔ)的運動狀況。
4.采用cmm三坐標(biāo)測量機檢驗
對于這樣的大型工件和工裝夾具來說，采用機上聯(lián)機檢測似乎是*的驗證手段。也就是說，讓零件留在加工機床的原來地方，然后在機上測量這些零件。kinard博士指出了采用這種方法所存在的問題：即便是一臺大型cmm三坐標(biāo)測量機，與fog機床本身的成本和價值相比，其成本費用也將是相對低廉的。
因此，更加有效的使用fog機床，實際上就是將其從檢驗中解放出來，即使這意味著會使零件移動。通過利用一個巨型的三托盤傳送系統(tǒng)，可使每個零件在一臺相當(dāng)于房間大小的zeiss公司cmm三坐標(biāo)測量機上進行穿梭測量。為了確保零件在傳輸過程中，緊緊地夾持在真空夾具之上而不松動，應(yīng)采用一系列獨立的真空艙在每一個托盤上運行。
5.專業(yè)操作人員
要了解這種精密加工工藝的各方面情況，需要進行特別的訓(xùn)練，這就導(dǎo)致了對fortworth工廠內(nèi)機械加工技術(shù)人員進行新的分類。在fog機床上工作的某些操作人員被列為“骨干”力量，為具有特殊技術(shù)裝備的機床提供服務(wù)。
6.有關(guān)刀柄的注意事項
當(dāng)然，刀柄也是影響加工工藝精度的一個重要因素。任何希望加工中心的精度達到精密的公差尺寸的人都明白這一道理。如果刀柄的同心度、夾緊程度或穩(wěn)定性不合適都可能會破壞其余的加工工藝。
圖8fog機床采用了經(jīng)平衡機測量的液壓刀柄
fog機床采用液壓式刀柄，而且對每一刀具和刀柄組件采用haimer公司的刀具平衡測量機進行平衡測量。對于延伸距離較長的刀柄（假如其可接近性面臨外形更復(fù)雜零件的挑戰(zhàn)，就往往需要這樣的刀柄），該工藝在液壓刀具內(nèi)采用tribos延伸刀柄。“tribos”是一套由schunk公司提供的系統(tǒng)，它采用刀柄金屬的彈性形變作為一種替代方法，以代替熱脹冷縮的刀柄夾緊方式。
7.埋頭孔的控制
埋頭孔的加工曾經(jīng)是一種比較昂貴的、具有挑戰(zhàn)性的工藝之一。在f-35型戰(zhàn)機的表面零件上，即使是埋頭孔的加工也要求具有很高的精密度，因此技術(shù)人員一度采用手工埋頭孔測量儀對埋頭孔進行測量，并采用手工方式更新機床的偏差。這是一個非常耗時的工序，且容易出錯。現(xiàn)在采用了一種由lockheedmartin公司內(nèi)部開發(fā)的測量裝置，從而代替了手工作業(yè)的方式。這種裝置就是pinc測量裝置，用于測量由壓力導(dǎo)致的正常向量埋頭孔壓力。
技術(shù)研究員rickluepke和應(yīng)用工程師jamiesmith女士領(lǐng)導(dǎo)這一工具的開發(fā)工作。該工具安裝在fog機床的主軸上，其中包括刀具（一套組合式鉆孔/埋頭孔加工刀具），并帶有可調(diào)節(jié)度的鼻形元件，使其在刀具開始加工前與零件的表面接觸。通過純粹的機械手段，包括對鼻形元件完整的線性補償，該裝置讓機床的分度從零件的表面出發(fā)，從而使其能夠和自動地加工埋頭孔。因為它不需要對機床進行電子反饋，因此它可以直接應(yīng)用在現(xiàn)有的機床上，不需要重新改造。
smith女士說，該裝置已可通過商務(wù)方式訂購。lockheedmartin公司已通過密歇根州的jayenncorporation公司獲得了該裝置的銷售許可證。lockheedmartin公司自己的pinc測量裝置本身就采用粉紅色油漆，但在許可證協(xié)議中并沒有提到的顏色。
第二臺機床
kinard博士真誠地說，雖然該pinc測量裝置對f-35型戰(zhàn)機的加工成本具有明顯的影響，但該裝置顯示，其對制造生產(chǎn)上的改進似乎只能達到一個很窄的范圍。自動埋頭孔的加工已轉(zhuǎn)換到更大的機床上，因為該機床再也不能等待孔徑的手工測量，而且在埋頭孔的安排中再也不允許因誤差而造成的時間損失。由于有了這些節(jié)約，因此每一零件的生產(chǎn)成本降低，fortworth工廠只需要幾臺fog機床就能滿足其潛在的需要。
他說，還將有更多的fog機床陸續(xù)進廠安裝。用于安裝下一臺機床的30ft深的基礎(chǔ)坑已挖掘就緒。該公司希望，只使用這兩臺機床足以滿足f-35型戰(zhàn)機全面生產(chǎn)所需的復(fù)合材料龍門式加工要求。
您能夠解決這一鉆削加工所面臨的挑戰(zhàn)嗎？
怎樣才能以較少的費用進行精密加工呢？這個問題吸引了大部分lockheedmartin公司工程技術(shù)人員的注意力。如果在f-35型戰(zhàn)機表皮零件加工生產(chǎn)中使用的同一類型精密5軸銑削加工能夠以很好的成本效益應(yīng)用于整個飛機的生產(chǎn)，那么其結(jié)果將一定能夠生產(chǎn)出具有較高性能的飛機，而且其組裝費用將會低得多。該公司期待有一天機床技術(shù)能夠發(fā)展到如此長遠的水平。
同時，lockheedmartin公司負責(zé)f-35型戰(zhàn)機生產(chǎn)的技術(shù)業(yè)務(wù)副手donkinard博士，描述了一個不同的生產(chǎn)解決方案，如果能夠找到這樣的一個解決方案，它也可能同樣會產(chǎn)生巨大的影響。他說，在組裝過程中，零件將要經(jīng)過大量的鉆削加工。從圖中可以看到，僅僅在一個零件上就可能涉及到如此眾多的孔徑鉆削加工問題。有些工作是在cnc數(shù)控鉆床上加工完成的，而有些孔徑需要采用手工加工。不管采用何種加工方法，許多或大部分鉆削加工的孔徑都是需要檢驗的。
圖9lockheedmartin公司組裝區(qū)域內(nèi)的這個部件可以說明某些飛機零件上通常所需鉆削加工的孔徑數(shù)量
如果有一種方法可以在一次性走刀過程中，立即完成鉆孔和檢驗任務(wù)，那么將會發(fā)生什么樣的情況呢？
從具體情況來看，kinard博士說，在這一同一次走刀過程中加工的孔徑和埋頭孔深度都可能被作為其中的一部分而得到確認嗎？
他不知道這樣的一套系統(tǒng)將如何工作。也許通過使用一種感應(yīng)式電場？不管采用什么樣的機構(gòu)，找到迎戰(zhàn)這一挑戰(zhàn)的解決方案，將會降低飛機上成千上萬個關(guān)鍵孔徑鉆削加工件的生產(chǎn)成本。
dn450污水流量計,一體化污水流量計
電子散斑干涉實驗裝置的改進
黑夾克聚氨酯保溫管結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
負氧離子主要檢測空氣是否清新的重要標(biāo)準(zhǔn)
WSSN-402
F-35型戰(zhàn)機復(fù)合材料的加工分析
導(dǎo)軌防護罩安裝孔如何做到定位
四環(huán)福瑞細說真空冷凍干燥機制冷系統(tǒng)的維護工作
為何小小的飛機輪胎，能承載幾百噸的機身？揭開飛機輪胎的奧秘
34M誤碼試驗儀/臺式誤碼儀 型號:ALT29-ET34A
環(huán)保電纜有哪些基本特性
信號分配器
脈沖布袋鍋爐脫硫除塵器清灰過程如此往復(fù)循環(huán)
冷卻塔行業(yè)常用術(shù)語
山西抗裂砂漿纖維專業(yè)生產(chǎn)
淺析變壓器直流電阻測試方法
恒品 屏顯單臂電子拉力試驗機的技術(shù)參數(shù)
數(shù)控加工中心如何通過程序編制保證尺寸精度
怎樣維護排屑機的機械傳動裝置
冬蟲夏草的配方
lockheedmartin公司對f-35型戰(zhàn)機表皮部分的復(fù)合材料的精密加工，為這類戰(zhàn)機的制造為什么能夠為美國納稅人節(jié)約資金提供了原因。這導(dǎo)致了其他一些國家為制造這一戰(zhàn)機而被迫付出了代價。本文將對這一聯(lián)合戰(zhàn)斗機的高價值和高工程加工工藝作一介紹。
美國*的不同兵種歷來堅持采用不同的飛機。*、*陸戰(zhàn)隊、*——他們承擔(dān)不同的使命，面臨不同的需求。生產(chǎn)和擁有一種適合于各兵種的戰(zhàn)斗機顯然有利于降低生產(chǎn)成本，但爭論的焦點集中在其能否保證相當(dāng)數(shù)量的低成本效益，以便使該飛機能夠為每個兵種的服務(wù)起到其的作用。其結(jié)果是：不同型號的軍用飛機數(shù)量在不斷地增加，以滿足其重疊使用的要求。
joelmalone說，在一個軍事力量之間合作不斷增強的年代里，這種軍用飛機的多樣性甚至顯得更為重要。malone是lockheedmartin國防航空公司f-35戰(zhàn)機項目的一名。他說，在20世紀(jì)90年代的波斯尼亞沖突中，這種多樣性的效果得到了充分反映。來自美國和其他國家的不同飛機，在一個聯(lián)軍機場舉行了一次全景式軍事演習(xí)。各種飛機需要采用不同的供應(yīng)鏈和不同的維護程序，以便在各個戰(zhàn)場上能夠全力支持他們。
圖2為f-35型戰(zhàn)機提供的緊密配合型表皮部件具有很好的vlo性能，或具有“非常低的可探測性能”
現(xiàn)在，與飛機開發(fā)和設(shè)計相關(guān)的技術(shù)改進，使其有可能設(shè)計出一種能夠滿足于多種需求的單一飛機平臺。同一架飛機，采用不同類型的配置，可以達到短距離起飛和在軍艦上垂直著陸的能力，具有在*航空母艦上著陸所需的彈性，或*所需的速度和機動性。
f-35閃電ii型戰(zhàn)機（也被稱為聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機），由lockheedmartin公司生產(chǎn)，是一種多功能用途的飛機。
事實上，這種可以隨時變型的飛機，也使其有可能成為適用于美國各軍事盟國的飛機。
然而，malone說，單靠經(jīng)濟還不足以讓美國及其盟國的服務(wù)能夠支持一個共同的飛機項目。對于觸及到另一服務(wù)項目的同樣飛機，需要采取特別謹慎的態(tài)度，應(yīng)使其設(shè)計滿足該服務(wù)項目的需要。這里必須設(shè)置一個“吸引人的地方”，使該飛機具有特別的性能。在f-35型戰(zhàn)機上，所謂“吸引人的地方”就是“vlo”，或稱作“很低的可探測性能”。也就是說，采用雷達和遙感等其他手段，是很難探測到這種飛機影蹤的。
但實際上，這種f-35型戰(zhàn)機上具有“可支持的”vlo功能。也就是說，這種飛機上的vlo只需要非常低廉的維護費用。
圖3為修整表皮復(fù)合材料而開發(fā)的壓縮路由器，在加工期間通過其對材料各層次的推壓來抑制其脫層現(xiàn)象的出現(xiàn)
過去的隱形飛機達不到這樣的要求。在過去的vlo飛機上，由于雷達能夠探測到其鋒利邊緣，甚至能夠探測到其因采用環(huán)氧樹脂密封后外部零件之間所產(chǎn)生的細微不匹配處。環(huán)氧樹脂會在現(xiàn)場使用過程中干燥、硬化和分解，這意味著它必須進行經(jīng)常地檢查和更換。
相比之下，f-35型戰(zhàn)機相鄰零件之間的結(jié)合是如此的流暢和，因此不需要使用環(huán)氧樹脂密封。以往隱形飛機所存在的那種麻煩已經(jīng)消失。
這一優(yōu)點除了經(jīng)濟上的多功能用途之外，還有助于贏得眾多軍事服務(wù)機構(gòu)的聯(lián)合支持。它們不僅包括美國的軍事分支機構(gòu)，而且還包括其他八個共同合作的國家。每個分支機構(gòu)所產(chǎn)生的影響與其所作出的貢獻成正比，因此非美國家已經(jīng)為該飛機的研發(fā)支出了40多億美元。
這筆支出幾乎全部直接應(yīng)用到了cnc數(shù)控加工上。而且，正如malone所說的那樣，可支持的vlo是得到國外支持的一個很大原因。而允許可支持的vlo存在是在于其零件之間的緊密匹配。
圖4lockheedmartin公司的rickdenny正在探討壓縮路由器工具
那么究竟是什么原因使其能夠緊密匹配？答案當(dāng)然是cnc數(shù)控加工。飛機表皮的復(fù)合材料采用銑削加工和鉆削加工的方法，其加工的公差尺寸是如此的精密，因而飛機的組裝表面可防止出現(xiàn)雷達能夠看得到的不匹配情況。
fog機床的戰(zhàn)爭“迷霧”
一臺復(fù)雜的5軸銑床提供了這種飛機表皮復(fù)合材料的精密銑削加工和鉆削加工能力。國防供應(yīng)商很喜歡這個縮寫：“fog”，它是flexibleoverheadgantry（柔性架空龍門銑）這個詞的縮寫。
事實上，應(yīng)用于fog機床上更為有趣的項目之一是一種縮寫為pinc的裝置。
fog機床是由機床制造商dstechnology技術(shù)公司提供的，該公司的總部設(shè)立在在俄亥俄州的辛辛那提市。這臺5軸銑床的x軸托盤長度為15m。提供定位精度的玻璃光柵尺和用作容積補償?shù)囊惶譫stechnology技術(shù)公司的系統(tǒng)，可幫助整臺機床保持較大工作范圍內(nèi)的緊密精度。donkinard博士是f-35型戰(zhàn)機生產(chǎn)技術(shù)操作部的副手，他說，他認為這臺機床是“世界同一尺寸類型產(chǎn)品中zui的機床。”
圖5飛機表皮零件分兩個階段加工。內(nèi)模線（在這里）加工完成之后，將該零件翻轉(zhuǎn)裝夾到鏡像夾具上修整和進行外模線操作加工
由碳纖維增強塑料（cfrp）制成的、外形復(fù)雜的零件都在這里加工，同樣，外形復(fù)雜的并在零件加工中用于夾持零件的鋁制真空夾具也在這里生產(chǎn)。大約有56個數(shù)量的復(fù)合零件在這臺機床上銑削、修整和鉆削加工，這個數(shù)字有可能逐步下降，因為部分數(shù)字是由全面生產(chǎn)所造成。對于由典型的碳纖維增強塑料（cfrp）制成的零件，其工藝涉及到復(fù)合零件的iml（內(nèi)模線或內(nèi)表面）加工，同時，零件被固定在一套真空夾具上，然后在零件被翻轉(zhuǎn)裝夾到鄰近的一套同樣的真空夾具上以后，開始從oml（外模線）上加工其余的部分。
lockheedmartin公司并沒有透露f-35型戰(zhàn)機加工工藝之所以能夠保持精密公差尺寸的zui重要的技術(shù)細節(jié)。
那么，這里究竟是一些什么東西使其有可能達到那些未經(jīng)詳細說明的公差尺寸的呢：
1.壓縮路由器
在復(fù)合零件加工中，脫層代表了其加工精度所受到的zui嚴(yán)重障礙。在修整邊緣時這一點尤其是確切無疑的。該材料是多層次組成的，加工引起的外力可以使該層次造成分離。
圖6為便于檢驗，托盤從fog機床移動到這里圖中所示的大型cmm三坐標(biāo)測量機上進行測量
rickdenny是聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機加工系統(tǒng)的一名技術(shù)負責(zé)人。他說，以前用于修整復(fù)合材料的一把刀具是一把帶有pcd刀刃的刀具，只能延續(xù)使用21ft（1ft=30.5cm）的距離。由于刀具磨損造成的外力變化，開始出現(xiàn)脫層的情況。
他說，其解決方案是采用一把碳化物硬質(zhì)合金刀具。具體來說，該解決方案實際上是一個來自于刀具供應(yīng)商amamco公司（美國制造和銷售公司）的“壓縮路由器”，是與國防制造和加工的國家中心共同合作開發(fā)的。這一刀具所具有的特殊幾何結(jié)構(gòu)（見附圖），直接使其切削力以壓縮力的方式，將零件切削加工時的各個層次壓縮在一起。他說，該刀具的成本費用約為以前刀具價格的1/3，但可以確切地保證，在其磨損前，它通常可以延續(xù)使用100ft的距離。
2.銑削加工厚度
碳纖維增強塑料（cfrp）是采用自動化纖維配置工藝精密生產(chǎn)的，但即使采用這樣的方法，也不能以足夠的精度控制其厚度。其厚度必須通過cnc數(shù)控銑削加工的方法才能進一步控制。pcd球端立銑刀是以一種平行、小步距的刀具路徑方式加工零件的內(nèi)表面（iml）。銑削加工操作大約需要6h的時間。kinard博士認為，這種方法作為許多有效的工藝方案之一，可能會具有更高的效率。加工小組正在調(diào)查是否可采用平底銑刀來進行代替，以達到必要的加工精度，在五軸加工路徑中，它的每一次走刀，可以切除更加寬厚的材料。
圖7pinc測量工具是能夠節(jié)約大量成本和更具有創(chuàng)新意義的項目之一，被應(yīng)用于該加工工藝之中。開發(fā)一套準(zhǔn)確的自動化埋頭孔安置手段可消除相當(dāng)大的人工參與工作量，過去這項工作需要進入到埋頭孔控制
3.即使是混凝土結(jié)構(gòu)也可進行補償
另外一類潛在變化的原因是車間的設(shè)置。為了達到穩(wěn)定性的目的，機床被安裝在30ft深的基礎(chǔ)坑內(nèi)。然而，即使是這樣的基礎(chǔ)，隨著時間的推移，也會產(chǎn)生微小的運動。為了確保任何安裝方式不影響到機床的精度，fog機床在其x/y行程的四個角落上安裝了陶瓷檢測球體，該球體采用防護罩保護。機床每天探測這些球體，以監(jiān)控基礎(chǔ)的運動狀況。
4.采用cmm三坐標(biāo)測量機檢驗
對于這樣的大型工件和工裝夾具來說，采用機上聯(lián)機檢測似乎是*的驗證手段。也就是說，讓零件留在加工機床的原來地方，然后在機上測量這些零件。kinard博士指出了采用這種方法所存在的問題：即便是一臺大型cmm三坐標(biāo)測量機，與fog機床本身的成本和價值相比，其成本費用也將是相對低廉的。
因此，更加有效的使用fog機床，實際上就是將其從檢驗中解放出來，即使這意味著會使零件移動。通過利用一個巨型的三托盤傳送系統(tǒng)，可使每個零件在一臺相當(dāng)于房間大小的zeiss公司cmm三坐標(biāo)測量機上進行穿梭測量。為了確保零件在傳輸過程中，緊緊地夾持在真空夾具之上而不松動，應(yīng)采用一系列獨立的真空艙在每一個托盤上運行。
5.專業(yè)操作人員
要了解這種精密加工工藝的各方面情況，需要進行特別的訓(xùn)練，這就導(dǎo)致了對fortworth工廠內(nèi)機械加工技術(shù)人員進行新的分類。在fog機床上工作的某些操作人員被列為“骨干”力量，為具有特殊技術(shù)裝備的機床提供服務(wù)。
6.有關(guān)刀柄的注意事項
當(dāng)然，刀柄也是影響加工工藝精度的一個重要因素。任何希望加工中心的精度達到精密的公差尺寸的人都明白這一道理。如果刀柄的同心度、夾緊程度或穩(wěn)定性不合適都可能會破壞其余的加工工藝。
圖8fog機床采用了經(jīng)平衡機測量的液壓刀柄
fog機床采用液壓式刀柄，而且對每一刀具和刀柄組件采用haimer公司的刀具平衡測量機進行平衡測量。對于延伸距離較長的刀柄（假如其可接近性面臨外形更復(fù)雜零件的挑戰(zhàn)，就往往需要這樣的刀柄），該工藝在液壓刀具內(nèi)采用tribos延伸刀柄。“tribos”是一套由schunk公司提供的系統(tǒng)，它采用刀柄金屬的彈性形變作為一種替代方法，以代替熱脹冷縮的刀柄夾緊方式。
7.埋頭孔的控制
埋頭孔的加工曾經(jīng)是一種比較昂貴的、具有挑戰(zhàn)性的工藝之一。在f-35型戰(zhàn)機的表面零件上，即使是埋頭孔的加工也要求具有很高的精密度，因此技術(shù)人員一度采用手工埋頭孔測量儀對埋頭孔進行測量，并采用手工方式更新機床的偏差。這是一個非常耗時的工序，且容易出錯。現(xiàn)在采用了一種由lockheedmartin公司內(nèi)部開發(fā)的測量裝置，從而代替了手工作業(yè)的方式。這種裝置就是pinc測量裝置，用于測量由壓力導(dǎo)致的正常向量埋頭孔壓力。
技術(shù)研究員rickluepke和應(yīng)用工程師jamiesmith女士領(lǐng)導(dǎo)這一工具的開發(fā)工作。該工具安裝在fog機床的主軸上，其中包括刀具（一套組合式鉆孔/埋頭孔加工刀具），并帶有可調(diào)節(jié)度的鼻形元件，使其在刀具開始加工前與零件的表面接觸。通過純粹的機械手段，包括對鼻形元件完整的線性補償，該裝置讓機床的分度從零件的表面出發(fā)，從而使其能夠和自動地加工埋頭孔。因為它不需要對機床進行電子反饋，因此它可以直接應(yīng)用在現(xiàn)有的機床上，不需要重新改造。
smith女士說，該裝置已可通過商務(wù)方式訂購。lockheedmartin公司已通過密歇根州的jayenncorporation公司獲得了該裝置的銷售許可證。lockheedmartin公司自己的pinc測量裝置本身就采用粉紅色油漆，但在許可證協(xié)議中并沒有提到的顏色。
第二臺機床
kinard博士真誠地說，雖然該pinc測量裝置對f-35型戰(zhàn)機的加工成本具有明顯的影響，但該裝置顯示，其對制造生產(chǎn)上的改進似乎只能達到一個很窄的范圍。自動埋頭孔的加工已轉(zhuǎn)換到更大的機床上，因為該機床再也不能等待孔徑的手工測量，而且在埋頭孔的安排中再也不允許因誤差而造成的時間損失。由于有了這些節(jié)約，因此每一零件的生產(chǎn)成本降低，fortworth工廠只需要幾臺fog機床就能滿足其潛在的需要。
他說，還將有更多的fog機床陸續(xù)進廠安裝。用于安裝下一臺機床的30ft深的基礎(chǔ)坑已挖掘就緒。該公司希望，只使用這兩臺機床足以滿足f-35型戰(zhàn)機全面生產(chǎn)所需的復(fù)合材料龍門式加工要求。
您能夠解決這一鉆削加工所面臨的挑戰(zhàn)嗎？
怎樣才能以較少的費用進行精密加工呢？這個問題吸引了大部分lockheedmartin公司工程技術(shù)人員的注意力。如果在f-35型戰(zhàn)機表皮零件加工生產(chǎn)中使用的同一類型精密5軸銑削加工能夠以很好的成本效益應(yīng)用于整個飛機的生產(chǎn)，那么其結(jié)果將一定能夠生產(chǎn)出具有較高性能的飛機，而且其組裝費用將會低得多。該公司期待有一天機床技術(shù)能夠發(fā)展到如此長遠的水平。
同時，lockheedmartin公司負責(zé)f-35型戰(zhàn)機生產(chǎn)的技術(shù)業(yè)務(wù)副手donkinard博士，描述了一個不同的生產(chǎn)解決方案，如果能夠找到這樣的一個解決方案，它也可能同樣會產(chǎn)生巨大的影響。他說，在組裝過程中，零件將要經(jīng)過大量的鉆削加工。從圖中可以看到，僅僅在一個零件上就可能涉及到如此眾多的孔徑鉆削加工問題。有些工作是在cnc數(shù)控鉆床上加工完成的，而有些孔徑需要采用手工加工。不管采用何種加工方法，許多或大部分鉆削加工的孔徑都是需要檢驗的。
圖9lockheedmartin公司組裝區(qū)域內(nèi)的這個部件可以說明某些飛機零件上通常所需鉆削加工的孔徑數(shù)量
如果有一種方法可以在一次性走刀過程中，立即完成鉆孔和檢驗任務(wù)，那么將會發(fā)生什么樣的情況呢？
從具體情況來看，kinard博士說，在這一同一次走刀過程中加工的孔徑和埋頭孔深度都可能被作為其中的一部分而得到確認嗎？
他不知道這樣的一套系統(tǒng)將如何工作。也許通過使用一種感應(yīng)式電場？不管采用什么樣的機構(gòu)，找到迎戰(zhàn)這一挑戰(zhàn)的解決方案，將會降低飛機上成千上萬個關(guān)鍵孔徑鉆削加工件的生產(chǎn)成本。
dn450污水流量計,一體化污水流量計
電子散斑干涉實驗裝置的改進
黑夾克聚氨酯保溫管結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
負氧離子主要檢測空氣是否清新的重要標(biāo)準(zhǔn)
WSSN-402
F-35型戰(zhàn)機復(fù)合材料的加工分析
導(dǎo)軌防護罩安裝孔如何做到定位
四環(huán)福瑞細說真空冷凍干燥機制冷系統(tǒng)的維護工作
為何小小的飛機輪胎，能承載幾百噸的機身？揭開飛機輪胎的奧秘
34M誤碼試驗儀/臺式誤碼儀 型號:ALT29-ET34A
環(huán)保電纜有哪些基本特性
信號分配器
脈沖布袋鍋爐脫硫除塵器清灰過程如此往復(fù)循環(huán)
冷卻塔行業(yè)常用術(shù)語
山西抗裂砂漿纖維專業(yè)生產(chǎn)
淺析變壓器直流電阻測試方法
恒品 屏顯單臂電子拉力試驗機的技術(shù)參數(shù)
數(shù)控加工中心如何通過程序編制保證尺寸精度
怎樣維護排屑機的機械傳動裝置
冬蟲夏草的配方