蜂窩芯超聲波電主軸是蜂窩芯超聲切割五軸聯(lián)動加工中心的核心部件

隨著航空工業(yè)的發(fā)展以及對飛機性能提高的需要，在軍、民機特別是第三代以及新一代戰(zhàn)斗機結構設計中，越來越多的采用復合材料。尤其是在尾翼、腹鰭、鴨翼以及內、外側升降副翼等與操縱性能有關的關鍵性動力部件中很多采用了優(yōu)質先進的紙基Nomex蜂窩芯材料，該材料具有重量輕、密度小、比強度比剛度高，自熄性能、絕緣性能、化學性能好等特點。由于Nomex蜂窩芯材料的優(yōu)良特性，國內外一些公司在一些重要部件中也運用了蜂窩芯結構。

但因Nomex蜂窩芯材料結構特殊性，使其在傳統(tǒng)的數(shù)控加工中帶來了很大的難題。傳統(tǒng)高速銑鉆工藝是利用機床主軸產(chǎn)生高速轉動，再通過銑頭（或鉆頭）沿工件邊緣將材料打碎，從而使工件得以成形或分離。

這種銑鉆方式在實際加工過程中存在以下問題：

蜂窩結構件為紙質柔性材料，多孔薄壁結構，這就決定了其加工方法必須采用高轉速切削才能加工，主軸轉速必須超過20000轉/分鐘，否則就無法進行切削，故對機床要求很高；

因Nomex蜂窩芯材料結構特殊性，使其切削性能差，在加工過程中易出現(xiàn)撕裂、壓塌、芯格變形、毛刺、外形缺損等缺陷，在加工過程中刀具易磨損，故產(chǎn)品質量低，刀具成本較大；

Nomex蜂窩芯在加工過程中產(chǎn)生的粉塵會對人體產(chǎn)生極大的危害，并且數(shù)控加工機床為高精度的設備，粉塵會對其零部件產(chǎn)生影響；傳統(tǒng)銑鉆工藝下，針對曲面外形的無粉塵高精度加工仍為本領域技術難題。

直至上世紀90年代，超聲波加工逐漸應用于航空材料加工領域。相對于傳統(tǒng)的切削方式，超聲切割如同用剪刀剪紙或用裁刀切割皮革一樣，不會產(chǎn)生工件的碎屑。而與常規(guī)“剪、裁”相比，超聲切割頭可以在剪刀或裁刀上施加20-30KHz的振動能量，幫助打開材料內部的分子結構，在切割過程中刀具可以更容易地將材料分割開，其切割速度要比傳統(tǒng)的銑削加工大得多，且因不存在將材料打碎的問題，超聲切割完全不會產(chǎn)生粉塵，可以免去安裝防塵、除塵設備的費用。

但這一技術在國內仍處于較少的初期應用階段，國內唯數(shù)不多的飛機制造公司（例如成飛、哈飛）巨資引進奧地利GFM整機進行實際生產(chǎn)應用，但至今未能研發(fā)出適用于傳統(tǒng)數(shù)控機床床身和床身運動控制系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)，浪費了大量的財力、物力。

近年來，本公司一直在對Nomex蜂窩芯材料進行超聲切割試驗。經(jīng)過多次反復實驗，已開發(fā)出適合于傳統(tǒng)數(shù)控機床改裝的超聲切割主軸系統(tǒng)：

1. 超聲波主軸系統(tǒng)替換原有高速主軸頭，主軸轉速1600轉/分鐘，即可實現(xiàn)蜂窩料毛坯開粗工序及非曲面外形的無粉塵加工，其切削效率及精度可達國外機床的相同水準。

2. 由于僅更換主軸系統(tǒng)，保留原有機床的床身及床身運動控制系統(tǒng)，相比整機全新制造有顯著成本優(yōu)勢。

3. 超聲系統(tǒng)、刀具及配件完全由精瑞公司研制完成，不受國外制約。

4. 本公司將不同形狀種類的刀片及對應超聲波換能器總成整合到超聲系統(tǒng)中，只需檢查刀片與超聲波換能器總成聯(lián)接可靠后即可使用，而進口機床需設置對應的不同參數(shù)。