數控機床在航空發動機制造上的應用

董祥兵 董立山

德州德隆（集團）機床有限責任公司 山東德州 253000

1 數控機床的工作原理

數控機床，簡稱“數字控制機床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是安裝在機床上的一種自動控制系統。它可以按照一定的計算機邏輯程序執行所生產產品的所有步驟。具體來說，當控制系統執行各種命令時，需要邏輯地處理控制代碼和相關符號。所有解碼都用數字表示。將這些數據信息輸入數控裝置，經過算術處理后得到運算結果。該數控裝置可根據所獲得的控制信號，包括產品的存儲、圖紙設計的形狀等，控制機床上的操作，并可在該數控機床上加工生產。

2 數控機床的特點

2.1 具有廣泛的適應性和較高的靈活性

數控機床更換加工對象只能通過重新編程和輸入加工程序來實現。在某些情況下，只需要修改一些程序塊的程序或使用一些特殊指令實現加工（例如，修改程序中的坐標值）它可以實現加工的變化大小，這為單件、批量多品種生產，產品修改和新產品試生產，大大縮短了生產準備和生產周期。

2.2 加工精度高、加工質量穩定

因為數控機床使用數字伺服系統，每次數控設備輸入一個脈沖，伺服執行機構造成適當的位移量（脈沖當量）與精度可達0．1-1μm。機器驅動螺桿使用間歇補償與節距。數控機床的誤差和傳動誤差可改由閉環系統控制，進而達越來越低的加工精度。除此之外，數控機床的剛性與熱穩定性比較糟糕，可確保加工精度；自動加工方法防止了運營商的人作為錯誤，加工質量平穩，部分處理過程的合格率低，與部分大小相近的批處置的特點是相同的，與數控機床可構建多軸同步，可處置曲面，非常容易或是絕不也許對于一般機床機。

2.3 加工效率高

在數控機床之上，可選取最為優的加工參數，構建余工序的時隔加工，亦可構建多機掌控。因為使用了加減速措施，機床的運動部件可迅速行進定位，大幅節約了加工過程。于閑暇時間的下方，構建低效率的處理。

2.4 產品質量穩定

只要程序不變，設備的硬件和設備就不變，數控機床加工的零件也幾乎不變。數控機床的操作不存在人為誤差。只要設備投入使用，就能保證一定的產品合格率。

2.5 工序集中，一機多用

數控機床，尤其是具有自動換刀器與刀具夾緊器的數控加工中心，可于一次裝夾的情況之下完工零件的基本上所有加工步驟。一臺數控機床可取代幾臺一般機床。這樣可增加夾緊誤少，節約下方偵測、暫存、半成品運送、夾緊等工序間的中間環節，節約機床與車間的占地面積，造成比較低的經濟效益。加工中心的工藝方案和一般機床的常規工藝方案有所不同。傳統工藝的特點是“工藝集中”，因而機床加工中心著重工藝分散的原則，著重增加工件夾緊次數，提升反復定位精度。

3 航空發動機制造的現狀

首先，處理機制相對缺乏。沒有理論指導，摸索產品，問題不斷出現，我不知道，或者我知道，但我不知道為什么。第二，技術創新是不夠的。我國航空發動機企業過去投入較少，自主設計制造零部件的歷史相對較短。零件由經驗生產，跟蹤技術多，創新積累有限。三是質量意識淡薄，過程積累少。與德國、日本企業相比，中國企業缺乏扎實的質量意識，對技術與質量的關系認識不到位。工匠和工匠的知識、經驗和技術的傳承是有限的。信息化和智能化最重要的任務是過程知識、數據和經驗的積累、繼承、應用和提高。四是人才匱乏。目前，重點大學更加重視通識教育。即使在航空院校，航空技術的教學也大大減少，高校航空企業的實踐也較少。這是航空人才培養的一個不足之處。第五，夾具等輔助工裝技術研究相對薄弱。

4 數控機床中數控系統在航空發動機制造上的應用

數字控制系統采用接口電路和伺服驅動裝置。隨著數控系統的優化和發展，內部控制程序和控制功能不斷完善。

（1）數控系統的數控技術，可以將相關數據和信息轉換為數值，由電子控制裝置存儲，并利用電子控制裝置控制驅動裝置，完成機械零件的精密加工和批量加工；

（2）擁有微處理器軟件。在數控系統中，微處理器是數控系統的核心。該軟件可以減少數控系統對某些硬件配置的依賴，主要是通過設置計算機處理來完成某些處理速度的處理。位置控制等，大大降低了數控系統制造成本；

（3）要有一個數控標準數據庫。在開發和應用數控系統時，必須有統一的標準，以滿足各行業機械生產的標準要求。目前，數控系統包含數控技術標準，可以滿足數控加工的標準需求；

（4）具有伺服技術，伺服裝置是數控系統的動力，它可以實現數控系統的數字化控制；

（5）自動編程技術，數控系統的自動編程技術，可以完成生產所需的數學語言的編程，更好的完成部分的幾何形狀的現實，交互設計，等等，以便加工CAD和CAM集成的發展；

（6）傳感器技術。數控系統中的傳感器技術可以在生產加工過程中識別和傳遞位置和速度，為超進度控制加工創造條件；

（7）分布式數控概念的發展，即數控系統實現一臺計算機控制的多機數控機床，使加工發展到柔性生產線，即計算機集成制造系統。在分布式數控概念中，數控系統可以實現資源的利用。共享，擴展遠程控制操作。隨著科學技術的發展，數控系統正處于不斷優化和創新的過程中。

總之，隨著數控機床在發動機制造企業中的廣泛應用，發動機關鍵零部件的加工正朝著柔性、智能化、信息化方向發展，以提高發動機關鍵零部件的質量，降低單個零部件的成本。提供了依據；同時，隨著數控機床在高速、精密、復合、智能、綠色等技術方面的突出成就，智能數控機床將被越來越多的發動機制造商廣泛應用。