鑫精诚六维力传感器在航空航天行业加工环节的技术应用

在航空航天领域，对性能与安全性的追求从未停歇。航空发动机作为飞机的 “心脏”，其部件的制造精度直接影响飞行安全与动力效率。航空发动机叶片榫头，作为连接叶片与发动机盘的关键结构，肩负传递气动载荷与离心力的重任，对尺寸公差、表面完整性和疲劳强度要求近乎苛刻，加工精度需控制在微米甚至亚微米级别。随着航空发动机朝着高推重比、长寿命方向发展，榫头结构愈发复杂，传统依赖经验参数或单一维度力监测的加工方式，已难以满足高精度、高可靠性的生产需求。鑫精诚六维力传感器与五轴联动加工中心的深度协同，为航空发动机叶片榫头加工工艺带来了**性突破。

一、传统加工方式的困境

传统航空发动机叶片榫头加工过程中，五轴联动加工中心的主轴带动铣刀进行切削作业，通常*依靠单一的切削力传感器监测轴向切削力。然而：

•材料与结构挑战：榫头材料多为钛合金、镍基高温合金等高硬度、难加工材料，且榫头轮廓包含复杂的曲面、齿形结构。

•受力复杂：加工时刀具不仅承受轴向力，还会产生径向力、切向力以及绕各轴的扭矩。

•加工问题频发：在缺乏多维力感知的情况下，即便加工中心严格执行预设程序，也极易出现榫头尺寸超差、齿形误差、表面粗糙度不合格等问题。刀具异常磨损、崩刃现象频发，导致加工效率低下、废品率居高不下，严重制约航空发动机的生产周期与制造成本。

二、鑫精诚六维力传感器的技术赋能

鑫精诚六维力传感器的应用，为五轴联动加工中心赋予了 “灵敏触觉” 与 “智慧大脑”。

•精细感知：传感器通过精密集成于刀柄与主轴接口处，能够实时、精细地捕捉榫头加工过程中产生的三维力（轴向力、径向力、切向力）与三维力矩（绕 X、Y、Z 轴扭矩）变化。

•高速传输：当加工中心启动榫头铣削程序，传感器以高达 5kHz 的采样频率，将刀具与工件接触瞬间的细微受力变化，转化为高精度电信号并快速传输至机床控制系统。

三、加工过程的智能优化

在实际加工过程中，五轴联动加工中心依据传感器反馈的实时六维力数据，实现切削参数的动态优化：

•异常预警与处理：当检测到径向力异常增大，预示可能出现刀具颤振或工件材料局部硬化，系统立即降低进给速度，同时调整主轴转速与刀具路径，有效避免刀具损坏。

•精细尺寸控制：若监测到某一方向扭矩突变，表明切削深度不均或刀具受力不均，机床自动修正切削姿态，确保榫头尺寸精度。

•策略调整：面对榫头复杂曲面加工时切削力的动态变化，传感器通过多维度力数据分析，辅助加工中心采用 “变参数自适应切削” 策略，在保证加工效率的同时，提升表面加工质量。

•安全保护：一旦出现刀具磨损超限、切削振动等异常情况，传感器瞬间触发机床急停保护机制，防止废品产生与设备损坏。

四、技术性能

依托创新的应变片阵列布局与弹性体结构设计，鑫精诚六维力传感器具备性能：

•高精度测量：拥有 ±0.3% FS 的超高测量精度。

•精细调控：基于这些精确数据，加工中心实现了切削参数的亚微米级精细调控

五、智能化生产体系构建

在智能化榫头加工生产线上，鑫精诚六维力传感器与五轴联动加工中心构建起全闭环智能加工体系：

•数据校准：每批次加工前，传感器自动执行温度补偿与零点校准程序，确保数据采集的准确性与一致性。

•实时评估：加工过程中，实时生成的六维力数据与预设工艺参数进行动态比对，系统通过 AI 算法对切削状态进行实时健康度评估与故障预测。

•柔性换型：当切换不同型号叶片榫头生产时，加工中心可根据传感器反馈的工件装夹应力分布与材料特性，自动调用比较好切削参数组，实现快速柔性换型。

•寿命预测：传感器持续分析力值变化趋势，刀具寿命，将刀具更换时机误差控制在 ±3 分钟内，大幅提升生产线的连续运行效率与加工稳定性。

六、实际应用成效

多家航空发动机制造企业引入该技术后，航空发动机叶片榫头加工工艺实现了质的飞跃：

•质量提升：榫头尺寸超差导致的废品率从传统工艺的 4.5% 骤降至 0.8% 以下，榫头表面质量与疲劳强度提升，有效增强了航空发动机的可靠性与使用寿命，用户端关于叶片连接失效的故障反馈量下降 60%。

•效率提高：刀具使用寿命延长 2 倍以上，单件加工时间缩短 30%。

•人力优化：生产线智能化水平的提升，大幅降低了对高技能操作人员的依赖，显著提高了航空发动机部件的生产效率与质量稳定性。

随着航空航天技术向更高性能、更低能耗方向发展，对航空发动机叶片榫头加工精度与效率的要求将持续攀升。鑫精诚六维力传感器未来将与数字孪生、人工智能等前沿技术深度融合，通过构建虚拟加工仿真模型，实现切削工艺参数的智能预优化；结合 5G 技术实现力数据的实时远程监控与云端分析，推动航空发动机制造向全流程智能化、无人化方向迈进，持续为航空航天工业的高质量发展注入强劲动力。