數(shù)控機床在航空發(fā)動機制造上的應(yīng)用

董祥兵 董立山

德州德隆（集團）機床有限責(zé)任公司 山東德州 253000

1 數(shù)控機床的工作原理

數(shù)控機床，簡稱“數(shù)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(tǒng)。它可以按照一定的計算機邏輯程序執(zhí)行所生產(chǎn)產(chǎn)品的所有步驟。具體來說，當(dāng)控制系統(tǒng)執(zhí)行各種命令時，需要邏輯地處理控制代碼和相關(guān)符號。所有解碼都用數(shù)字表示。將這些數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)控裝置，經(jīng)過算術(shù)處理后得到運算結(jié)果。該數(shù)控裝置可根據(jù)所獲得的控制信號，包括產(chǎn)品的存儲、圖紙設(shè)計的形狀等，控制機床上的操作，并可在該數(shù)控機床上加工生產(chǎn)。

2 數(shù)控機床的特點

2.1 具有廣泛的適應(yīng)性和較高的靈活性

數(shù)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(xiàn)。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(xiàn)加工（例如，修改程序中的坐標值）它可以實現(xiàn)加工的變化大小，這為單件、批量多品種生產(chǎn)，產(chǎn)品修改和新產(chǎn)品試生產(chǎn)，大大縮短了生產(chǎn)準備和生產(chǎn)周期。

2.2 加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定

因為數(shù)控機床使用數(shù)字伺服系統(tǒng)，每次數(shù)控設(shè)備輸入一個脈沖，伺服執(zhí)行機構(gòu)造成適當(dāng)?shù)奈灰屏浚}沖當(dāng)量）與精度可達0．1-1μm。機器驅(qū)動螺桿使用間歇補償與節(jié)距。數(shù)控機床的誤差和傳動誤差可改由閉環(huán)系統(tǒng)控制，進而達越來越低的加工精度。除此之外，數(shù)控機床的剛性與熱穩(wěn)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(zhì)量平穩(wěn)，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(shù)控機床可構(gòu)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(shù)控機床之上，可選取最為優(yōu)的加工參數(shù)，構(gòu)建余工序的時隔加工，亦可構(gòu)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(jié)約了加工過程。于閑暇時間的下方，構(gòu)建低效率的處理。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

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

2.5 工序集中，一機多用

數(shù)控機床，尤其是具有自動換刀器與刀具夾緊器的數(shù)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(shù)控機床可取代幾臺一般機床。這樣可增加夾緊誤少，節(jié)約下方偵測、暫存、半成品運送、夾緊等工序間的中間環(huán)節(jié)，節(jié)約機床與車間的占地面積，造成比較低的經(jīng)濟效益。加工中心的工藝方案和一般機床的常規(guī)工藝方案有所不同。傳統(tǒng)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(shù)，提升反復(fù)定位精度。

3 航空發(fā)動機制造的現(xiàn)狀

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

4 數(shù)控機床中數(shù)控系統(tǒng)在航空發(fā)動機制造上的應(yīng)用

數(shù)字控制系統(tǒng)采用接口電路和伺服驅(qū)動裝置。隨著數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)化和發(fā)展，內(nèi)部控制程序和控制功能不斷完善。

（1）數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)，可以將相關(guān)數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)換為數(shù)值，由電子控制裝置存儲，并利用電子控制裝置控制驅(qū)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(shù)控系統(tǒng)中，微處理器是數(shù)控系統(tǒng)的核心。該軟件可以減少數(shù)控系統(tǒng)對某些硬件配置的依賴，主要是通過設(shè)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(shù)控系統(tǒng)制造成本；

（3）要有一個數(shù)控標準數(shù)據(jù)庫。在開發(fā)和應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)時，必須有統(tǒng)一的標準，以滿足各行業(yè)機械生產(chǎn)的標準要求。目前，數(shù)控系統(tǒng)包含數(shù)控技術(shù)標準，可以滿足數(shù)控加工的標準需求；

（4）具有伺服技術(shù)，伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的動力，它可以實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化控制；

（5）自動編程技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)的自動編程技術(shù)，可以完成生產(chǎn)所需的數(shù)學(xué)語言的編程，更好的完成部分的幾何形狀的現(xiàn)實，交互設(shè)計，等等，以便加工CAD和CAM集成的發(fā)展；

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

（7）分布式數(shù)控概念的發(fā)展，即數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)一臺計算機控制的多機數(shù)控機床，使加工發(fā)展到柔性生產(chǎn)線，即計算機集成制造系統(tǒng)。在分布式數(shù)控概念中，數(shù)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)資源的利用。共享，擴展遠程控制操作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)正處于不斷優(yōu)化和創(chuàng)新的過程中。

總之，隨著數(shù)控機床在發(fā)動機制造企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，發(fā)動機關(guān)鍵零部件的加工正朝著柔性、智能化、信息化方向發(fā)展，以提高發(fā)動機關(guān)鍵零部件的質(zhì)量，降低單個零部件的成本。提供了依據(jù)；同時，隨著數(shù)控機床在高速、精密、復(fù)合、智能、綠色等技術(shù)方面的突出成就，智能數(shù)控機床將被越來越多的發(fā)動機制造商廣泛應(yīng)用。