國產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的發(fā)展趨勢及在本公司的應(yīng)用

中航工業(yè)惠陽航空螺旋槳有限責(zé)任公司技術(shù)主管 李國平

中國航空工業(yè)的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了5個階段：1909～1949年為中國近代航空工業(yè)的起源與奠基階段；1950～1965年為新中國航空工業(yè)的創(chuàng)建和快速發(fā)展階段；1966～1976年為航空工業(yè)的波折與緩慢發(fā)展階段；1977～1998年為航空工業(yè)的恢復(fù)與振興發(fā)展階段；1999～為航空工業(yè)在新世紀(jì)的崛起與跨越階段。

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，本公司數(shù)控技術(shù)有了長足的進(jìn)步，以公司新品研發(fā)、傳統(tǒng)批生產(chǎn)及模具制造等轉(zhuǎn)型數(shù)控技術(shù)為主線，數(shù)控技術(shù)日趨完臻。在滿足產(chǎn)品性能要求前提下，實現(xiàn)加工數(shù)字化。同時，不斷優(yōu)化加工參數(shù)，提高加工效率。

工藝優(yōu)化、切削參數(shù)優(yōu)化、后置處理、幾何及物理仿真等相關(guān)數(shù)控技術(shù)是實施數(shù)字化工藝設(shè)計的基礎(chǔ)條件，而國產(chǎn)數(shù)控機床占全部數(shù)控機床的90%以上。其主要用于批生產(chǎn)和新品試制的半精、精加工。

充分考慮數(shù)控加工中的工藝問題，采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┯行У乇ＷC國產(chǎn)數(shù)控機床加工質(zhì)量，對充分利用數(shù)控機床加工精度高的優(yōu)勢、提高生產(chǎn)效率具有現(xiàn)實意義。

航空動部件復(fù)雜型面的機械加工技術(shù)是公司的優(yōu)勢。在機械加工方面，公司具備三軸、四軸、五軸數(shù)控加工中心，數(shù)控槳葉加工中心，慢走絲線切割機，高精度無心磨，數(shù)控內(nèi)外圓磨，三坐標(biāo)測量機，磁力、熒光探傷設(shè)備等，具有各類機加加工和檢測設(shè)備600余臺/套。

通過不斷的技術(shù)積累及先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)，掌握了復(fù)雜殼體外形零件的數(shù)控加工技術(shù)、高速高效數(shù)控加工技術(shù)、高精度小型液壓零件的磨削技術(shù)、復(fù)雜鈑金類零件的沖壓及模具設(shè)計制造技術(shù)、金屬葉片數(shù)控成形加工技術(shù)及高精度齒輪類零件的加工制造技術(shù)。經(jīng)過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，鍛煉培養(yǎng)了一支技能過硬的隊伍，為型號產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。

公司針對航空領(lǐng)域中的梁、框、壁板、肋等典型結(jié)構(gòu)件摸索，并初步形成了切削參數(shù)庫，如圖1所示。

閉角結(jié)構(gòu)件采用高效五軸加工中心加工，如圖2所示。

新一代飛機，尤其是大型飛機，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為薄壁、大尺寸、整體復(fù)雜結(jié)構(gòu)。客觀上就要求加大國產(chǎn)高速機床、高效機床尺寸，并實現(xiàn)高精度控制、低成本制造，其表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）國產(chǎn)數(shù)控機床形成現(xiàn)代制造的技術(shù)體系。零部件的機床技術(shù)從普通精度的、獨立的、分散的單項技術(shù)，逐步朝著精密化、自動化、系統(tǒng)化、集成化及機床方式復(fù)合化的方向發(fā)展，形成了現(xiàn)代制造的技術(shù)體系。

圖1 航空腔槽類零件

圖2 五坐標(biāo)聯(lián)動加工閉角結(jié)構(gòu)

（2）國產(chǎn)數(shù)控機床向高速、高效、集成和智能發(fā)展。切削機床技術(shù)發(fā)展的最大標(biāo)志就是高速切削機床（High Speed Cutting，HSC）的發(fā)展，如用于飛機零件高效機床的龍門式高速機床和橋式高速銑床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)20000～40000 r / m i n（最高可達(dá)100000 r/min 以上），進(jìn)給速度可達(dá)20～40 m/min（最高可達(dá)80 m/min）。應(yīng)用高速機床技術(shù)，尤其是新型高速電主軸和新型控制系統(tǒng)的多龍門多主軸高速機床的使用，在大型飛機零件如機翼壁板類、框類及細(xì)長類零件（如長桁、梁、緣條類零件）的加工中有效提高了機床的利用率和機床效率。

（3）先進(jìn)的刀具技術(shù)促進(jìn)國產(chǎn)機床技術(shù)發(fā)展。隨著難加工材料的不斷涌現(xiàn)，“高韌性高強度基體+高硬度高耐磨性刃部”刀具應(yīng)運而生，新型陶瓷、細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、T i C / T i N 基金屬陶瓷及涂層硬質(zhì)合金等材料的應(yīng)用將推動國產(chǎn)機床技術(shù)發(fā)展。

（4）虛擬制造和仿真技術(shù)促進(jìn)國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展。在虛擬制造中，基于彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、摩擦學(xué)、傳熱學(xué)和材料學(xué)的切削機床數(shù)值模擬技術(shù)是一種強有力的工具。隨著航空結(jié)構(gòu)件的復(fù)雜程度越來越高，數(shù)控機床仿真技術(shù)是一種快捷有效的數(shù)控程序檢驗途徑。

采用Vericut軟件，實現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控機床仿真，實現(xiàn)“一次做好，缺陷為零”的產(chǎn)品質(zhì)量控制目標(biāo)，如圖3所示。

用產(chǎn)品需求引導(dǎo)國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展，用國產(chǎn)數(shù)控機床促進(jìn)航空制造業(yè)發(fā)展是一條強國、強軍的有效途徑。

圖3 3D仿真效果圖