國產數控設備的發展趨勢及在本公司的應用

中航工業惠陽航空螺旋槳有限責任公司技術主管 李國平

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

經過十幾年的發展，本公司數控技術有了長足的進步，以公司新品研發、傳統批生產及模具制造等轉型數控技術為主線，數控技術日趨完臻。在滿足產品性能要求前提下，實現加工數字化。同時，不斷優化加工參數，提高加工效率。

工藝優化、切削參數優化、后置處理、幾何及物理仿真等相關數控技術是實施數字化工藝設計的基礎條件，而國產數控機床占全部數控機床的90%以上。其主要用于批生產和新品試制的半精、精加工。

充分考慮數控加工中的工藝問題，采取適當的工藝措施有效地保證國產數控機床加工質量，對充分利用數控機床加工精度高的優勢、提高生產效率具有現實意義。

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

通過不斷的技術積累及先進設備的引進，掌握了復雜殼體外形零件的數控加工技術、高速高效數控加工技術、高精度小型液壓零件的磨削技術、復雜鈑金類零件的沖壓及模具設計制造技術、金屬葉片數控成形加工技術及高精度齒輪類零件的加工制造技術。經過不斷的技術創新，鍛煉培養了一支技能過硬的隊伍，為型號產品研發和生產奠定了良好基礎。

公司針對航空領域中的梁、框、壁板、肋等典型結構件摸索，并初步形成了切削參數庫，如圖1所示。

閉角結構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，結構復雜，為薄壁、大尺寸、整體復雜結構。客觀上就要求加大國產高速機床、高效機床尺寸，并實現高精度控制、低成本制造，其表現在以下幾個方面。

（1）國產數控機床形成現代制造的技術體系。零部件的機床技術從普通精度的、獨立的、分散的單項技術，逐步朝著精密化、自動化、系統化、集成化及機床方式復合化的方向發展，形成了現代制造的技術體系。

圖1 航空腔槽類零件

圖2 五坐標聯動加工閉角結構

（2）國產數控機床向高速、高效、集成和智能發展。切削機床技術發展的最大標志就是高速切削機床（High Speed Cutting，HSC）的發展，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速可達20000～40000 r / m i n（最高可達100000 r/min 以上），進給速度可達20～40 m/min（最高可達80 m/min）。應用高速機床技術，尤其是新型高速電主軸和新型控制系統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）先進的刀具技術促進國產機床技術發展。隨著難加工材料的不斷涌現，“高韌性高強度基體+高硬度高耐磨性刃部”刀具應運而生，新型陶瓷、細晶粒硬質合金、超細晶粒硬質合金、T i C / T i N 基金屬陶瓷及涂層硬質合金等材料的應用將推動國產機床技術發展。

（4）虛擬制造和仿真技術促進國產數控機床發展。在虛擬制造中，基于彈塑性力學、斷裂力學、摩擦學、傳熱學和材料學的切削機床數值模擬技術是一種強有力的工具。隨著航空結構件的復雜程度越來越高，數控機床仿真技術是一種快捷有效的數控程序檢驗途徑。

采用Vericut軟件，實現國產數控機床仿真，實現“一次做好，缺陷為零”的產品質量控制目標，如圖3所示。

用產品需求引導國產數控機床發展，用國產數控機床促進航空制造業發展是一條強國、強軍的有效途徑。

圖3 3D仿真效果圖