浙江暢爾五軸數(shù)控拉床解決航發(fā)部件加工難題
2021-9-30 來(lái)源：機(jī)床協(xié)會(huì) 作者：-
【編者按】今天，中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)正處于向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型期。面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境和市場(chǎng)形勢(shì)，機(jī)床工具企業(yè)通過(guò)不懈努力贏得更多用戶的信任和青睞，既是可持續(xù)發(fā)展的需要，也是實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)機(jī)床自主可控的根本路徑。為了使用戶更好地了解機(jī)床產(chǎn)品的發(fā)展和進(jìn)步，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)傳媒部向部分企業(yè)征集了“產(chǎn)品應(yīng)用故事”，旨在擴(kuò)大企業(yè)及產(chǎn)品的影響面，提升品牌效應(yīng)，使更多用戶增強(qiáng)對(duì)國(guó)產(chǎn)裝備的信心。
一、用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工的拉床及其特點(diǎn)
今天向大家介紹用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等輪盤(pán)榫槽加工的五軸數(shù)控臥式側(cè)拉床，型號(hào)為L(zhǎng)G6516ZX-4200、LG6525ZX-4200。
這是由浙江暢爾智能裝備股份有限公司自主研發(fā)制造的高性能拉床產(chǎn)品，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等輪盤(pán)榫槽的高效精密加工，屬于國(guó)防工業(yè)尖端加工設(shè)備，是國(guó)家重點(diǎn)支持研發(fā)的高端裝備。2012年，國(guó)家設(shè)立“航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)”科技重大專項(xiàng)，全力推動(dòng)我國(guó)“兩機(jī)”行業(yè)自主創(chuàng)新能力，其中研制高檔數(shù)控機(jī)床是重要任務(wù)之一。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高端榫槽拉床制造核心技術(shù)“零”的突破，攻克了“卡脖子”難題，擁有多項(xiàng)核心專利。
主要技術(shù)亮點(diǎn)：
（1）針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤(pán)榫槽結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、精度要求高、材料難切削等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了多刀具、多工位、多參數(shù)復(fù)合加工工藝，研制了集粗拉、半精拉和精拉等多次拉削于一身的專用拉削刀具和刀盒。
（2）為滿足不同工件的P點(diǎn)、錐角、榫槽傾角的空間位置變化調(diào)整，開(kāi)發(fā)了集成4個(gè)數(shù)控軸的C形搖籃機(jī)構(gòu)、精確送退料驅(qū)動(dòng)和P點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)榫槽的精確定位。
（3）開(kāi)發(fā)了多點(diǎn)式刀具快速定位和夾緊技術(shù)，以及拉刀刀盒精準(zhǔn)配送、就位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)拉床多把拉削刀具及刀盒的高水平重復(fù)定位和高效配送，滿足快速、無(wú)人化加工需求。
二、為航發(fā)客戶解決卡脖子難題
本產(chǎn)品主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)等輪盤(pán)類零件的高效精密拉削加工，用戶群體為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等制造企業(yè)及核心零部件加工配套企業(yè)。
1. 零件特點(diǎn)及加工難度
作為飛機(jī)的心臟，航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合科技水平、工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。發(fā)動(dòng)機(jī)中的輪盤(pán)是核心轉(zhuǎn)動(dòng)件，在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的惡劣環(huán)境下工作，是最關(guān)鍵部件之一。渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)等輪盤(pán)材料大多采用特種不銹鋼、鈦合金、鎳基高溫合金等難加工材料制造，尺寸精度要求高，技術(shù)條件嚴(yán)格，對(duì)零件表面質(zhì)量、表面完整性要求高，其加工質(zhì)量的高低直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和安全可靠性。
榫槽是葉片與輪盤(pán)相結(jié)合的部分，在高溫工況下，會(huì)受到離心力、彎曲應(yīng)力、剪切力等的綜合作用，而且葉片本身是否能保持規(guī)定的位置和方向也取決于榫槽的精度。榫槽空間形狀復(fù)雜（一般有錐角和傾角，一個(gè)輪盤(pán)在圓周上布有幾十個(gè)甚至上百個(gè)榫槽），加工時(shí)加工硬化嚴(yán)重，加工區(qū)溫度高、易粘刀，材料加工難度大，零件回轉(zhuǎn)加工分度精確度要求高。因此，榫槽高效精密加工一直是航空制造業(yè)中公認(rèn)的技術(shù)難題之一，也是制約我國(guó)航空制造業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)之一。
2. 暢爾拉床解決難題
輪盤(pán)榫槽的高效精密拉削加工，離不開(kāi)高性能的拉床。浙江暢爾從2008年開(kāi)始著手研制面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤(pán)榫槽加工的高速數(shù)控拉床，歷經(jīng)多年堅(jiān)持和努力，取得了重大突破。
2018年3月，暢爾研制成功第一代輪盤(pán)榫槽拉削加工機(jī)床——四軸數(shù)控拉床。當(dāng)年交付給某上市公司，至今已完成了多種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤(pán)榫槽的合格加工。2020年8月，暢爾自主研發(fā)的第二代輪盤(pán)榫槽拉削機(jī)床——五軸數(shù)控拉床，完成了某飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤(pán)榫槽的試驗(yàn)拉削。經(jīng)測(cè)試，機(jī)床各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，工件加工后的精度達(dá)到質(zhì)量要求。2021年3月，該設(shè)備在客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了小批量試生產(chǎn)，在46小時(shí)內(nèi)完成了某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)8個(gè)壓氣機(jī)盤(pán)的連續(xù)加工，加工過(guò)程中機(jī)床運(yùn)行穩(wěn)定，加工的8個(gè)壓氣機(jī)盤(pán)各項(xiàng)指標(biāo)全部合格，獲得“穩(wěn)定、高效、高精度”的評(píng)價(jià)。
此五軸數(shù)控拉床最大切削力達(dá)250kN，重量近110t，設(shè)備占地僅80m2，執(zhí)行德國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，擁有國(guó)家專利20余項(xiàng)，滿足柔性化、高速、高精度的榫槽加工，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
應(yīng)用驗(yàn)證表明，該產(chǎn)品攻克了鎳基粉末冶金高溫合金材料的高效精密復(fù)合加工工藝技術(shù)，攻克了不同輪盤(pán)榫槽的P點(diǎn)、錐角、傾角的空間位置變化的精確定位加工技術(shù)，以及刀具快速定位、夾緊技術(shù)和拉刀刀盒精準(zhǔn)配送、就位技術(shù)等，滿足了用戶對(duì)榫槽的高效、高精度加工要求。用戶表示，暢爾為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造商提供了一款具有較高技術(shù)水平和高性價(jià)比的國(guó)產(chǎn)機(jī)床。
作為中國(guó)本土裝備制造企業(yè)，暢爾可為國(guó)內(nèi)用戶提供更加高效、快捷的售后技術(shù)服務(wù)。暢爾積極響應(yīng)客戶提出的技術(shù)難題，與供應(yīng)商開(kāi)展合作及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)，共同突破產(chǎn)品加工的關(guān)鍵技術(shù)，助力我國(guó)航空制造企業(yè)的自主創(chuàng)新能力提升。
隨著應(yīng)用推廣不斷深入，暢爾公司將結(jié)合用戶需求，進(jìn)一步做好技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)與迭代創(chuàng)新，以智能制造作為今后的主攻方向，進(jìn)行工件在線在位檢測(cè)及刀具實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)、基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能運(yùn)維系統(tǒng)等方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)。同時(shí)，研制的高檔數(shù)控機(jī)床將以突破不同工件尺寸及使用范圍為目標(biāo)，為逐步縮小國(guó)內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)差距做出更大貢獻(xiàn)。
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