摘要：在航空制造业中，先进的数控加工技术转变了飞机设计理念，使零件设计趋向于复杂化、整体化。本文论述了航空数控加工机床发展的关键技术，探讨了航空数控加工机床的发展方向。在航空制造业中，数控加工机床技术的应用能够保证加工质量，提高生产效率，使各类精密零件达到自动化加工。
关键词：航空数控加工机床 技术 发展方向 探讨
在航空制造业中，先进的数控加工技术转变了飞机设计理念，使零件设计趋向于复杂化、整体化。同时，也对数控机床提出了新的挑战，要求高精度、高效、环保、智能化等。因此，掌握其发展方向与关键技术显得尤为重要。
一、航空数控加工机床发展的关键技术
1、高精度、高效难加工材料机床技术
在现代航空中，对飞机的性能要求也越来越高。因此，在飞机设计的结构选材中，其主要材料应具有突出的优势，即耐高温、比强度高、抗腐蚀性好。如高温合金、钛合金等。其中，钛合金最为主要。如美国F-22 军用飞机，其钛合金所占比值达到41%，是此飞机材料使用比值最高的。而在波音-777中，钛结构约占11％，据估算，每架波音-777飞机中钛结构材料与零件约采用12～13t。钛合金等材料特性致使其切削加工性能不高，因此，将其称作难加工材料，其加工效率低，相对切削加工性为0.05～0.4。因而，若想使难加工材料的加工更高精度、高效，不但依靠进步的刀具技术，还向数控设备提出了更高的要求。
2、直接驱动技术
在高速加工设备的生产应用中，除了得益于计算机技术的飞速发展外，还有直接驱动技术的完善与成熟。直接驱动技术即执行元件与驱动元件间无传动环节，为驱动元件直接带动执行元件。其应用典型为直线电机、电主轴等。因无传动环节，极大地改善了传动链中磨损、噪声、间隙、低速度等问题，提高了机床的刚性、精度及运动速度。现阶段，不少专业制造商对直驱产品开展专业化生产，并配有专业的研发、生产及维修队伍。此外，现代机床设计过程中，直接驱动技术不但大量应用与高速加工设备中，还开始应用到某些难加工材料机床中，由于直接驱动技术的不断完善，特别是关键技术方面的突破进展，如使用寿命及工作温度等，在今后的数控机床中，直接驱动技术将取代原有的传动技术。
3、开放式数控系统
因数控设备的数字化与智能化生产要求，开放式数控仍是今后数控系统的发展趋势。其特点为功能可伸缩性、功能模块互操作性与可替代性、软硬件平台可移植性。在开放式数控系统中，用户可选配、扩展或更改功能模块，从而满足各种应用需求。其典型数控系统代表为SINUMERIK 与SIEMENS 系例，提供了数控机床网络化、智能化与集成化的技术平台。
4、自动化卧式加工设备技术
在航空制造中，其整体结构件的材料利用率不高，约为10%，且切削加工量大。在立式加工设备中进行零件加工时，在零件上会出现大量切屑，切屑热量则会传递到零件中导致零件变形；其次，因切屑堆积于加工部位容易导致切屑进入二次切削，易导致质量事故。而在卧式加工过程中，工件加工是在竖直平面内，在重力作用下将切屑迅速排放，从而防止切屑进行二次切削，这样，使刀具的使用寿命得以延长，零件表面加工质量及切削效率得以提高，因而，在整体结构件生产中，卧式加工有很大的优越性。
二、航空数控加工机床的发展方向
1、高精度数控机床
设计飞机结构件时，不仅应与其他零件装配相协调，更应符合自身零件重量与结构尺寸精度等要求。在现代飞机制造中，为促使飞机整体性能的提高，飞机结构零件则趋向于高精度、大尺寸、多数量。因而，制造精确将为今后飞机制造的新热点。对数控机床而言，在飞机结构件中进行精密加工将是一个挑战，而航空制造业与机床制造业在加工精度的提高中，其关注焦点则为各种不确定要素，如环境温度控制、结构特性与热稳定性等。
2、高速加工机床
整体结构设计是提高飞机性能，减轻飞机重量的重要方法。在现代的飞机设计飞机过程中，有突出的特点：结构件数量多，结构复杂，尺寸大。如F-22 战机，其机身的整体框毛坯尺寸就高达4000mm×2000mm。而其零件的材料使用率则只为2%～10%。所以，在飞机零件加工中，提高加工效率是亟待解决的。随着刀具技术与计算机技术的飞速发展，具有高进给、高转速的高速加工机床应用到航空加工领域中，这有利于改善零件加工精度与质量，提高生产效率，还解决了常规加工中难题，如钛合金等加工问题。所以，高速加工数控机床仍是提高飞机整体零件高效性的主要装备。
3、智能化
高精密加工的实现依赖于数控设备实时监控实时监控，同时，依据监控情况来自动调整或自动补偿，以便达到零件精密加工的目的。加工过程对各因素的监控就需借助于智能技术，如故障的自诊断、零件的在线检测及智能维护等。
4、环保
在现代工业中，环保是其重要发展目标。环保型机床即低耗、节能、无污染的机床。在设计机床中，可以脂润滑取代油润滑，降低泄漏污染，将产生的污染于加工区域中处理，防止污染扩散。此外，绿色制造的其他方向为干切削加工技术。相较于湿切削，干切削能够使更多的冷却液支出得以节约，并能保护工人的健康，提高环境质量。
总之，数控加工技术是机械现代化的关键技术与重要基础，也是发展军事工业的战略技术。在航空制造业中，数控加工机床技术的应用能够保证加工质量，提高生产效率，使各类精密零件达到自动化加工。因此，掌握其关键技术，把握其发展方向是适应现代航空发展的关键途径。