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國產(chǎn)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)在航發(fā)制造領域應用示范
國產(chǎn)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)在航發(fā)制造領域應用示范
一、項目背景
以航空發(fā)動機制造企業(yè)為代表的高端裝備制造企業(yè)對高檔數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)具有很大的需求。航空發(fā)動機在惡劣工作條件下仍需具備高可靠性、長壽命、節(jié)能環(huán)保等基本要求，其零部件具有結構復雜、制造加工難度大、加工精度要求高等特點，需要大批高檔數(shù)控機床和高檔數(shù)控系統(tǒng)，如五軸聯(lián)動數(shù)控機床、高速立式加工中心和大型數(shù)控立車、龍門機床等。
大型航空發(fā)動機及其核心部件
航空發(fā)動機領域對耐高溫金屬材料制造及應用技術有著巨大的需求，高溫鈦合金以其優(yōu)異的熱強性、高的比強度和良好的耐腐蝕性能，成為其首選的新一代耐高溫高性能結構材料。高強度高溫合金、鈦合金等難加工材料，廣泛應用于航空發(fā)動機機匣、整體葉盤、葉片、渦輪盤、軸類等關鍵零部件上，而高檔數(shù)控機床及數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)上述關鍵零部件高效加工的基礎。
目前國內航發(fā)制造企業(yè)所使用的中高端數(shù)控機床仍主要以進口為主，國產(chǎn)數(shù)控機床因技術成熟度、可靠性、自動化水平等原因，尚不能很好滿足航發(fā)領域的制造需求。近年來，國家采取有力措施，鼓勵國產(chǎn)數(shù)控機床和國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在航發(fā)制造領域的應用示范，使國產(chǎn)數(shù)控機床和國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)批量使用成為發(fā)展趨勢。武漢華中數(shù)控股份有限公司（以下簡稱華中數(shù)控）與秦川機床工具集團股份公司（以下簡稱秦川機床）、航空發(fā)動機制造企業(yè)緊密合作，在這方面做出了很好的嘗試。
二、示范應用案例
案例1：五軸臥式加工中心應用于航空發(fā)動機制造領域
華中數(shù)控與秦川機床緊密合作，針對航空航天裝備關鍵零件的數(shù)控加工需求，批量生產(chǎn)配置華中數(shù)控HNC-848D高性能數(shù)控系統(tǒng)的HMC1200/5S臥式五軸加工中心。目前，雙方合作生產(chǎn)的五軸加工中心已經(jīng)形成批量銷售，全部用于航空航天裝備制造領域重點企業(yè)的數(shù)控加工。
1. 機床特點
HMC1200/5S五軸臥式加工中心能完成各種復雜平面、曲面零件的高效率、高質量加工，特別適合于航空航天、冶金、風電、水電、煤炭等行業(yè)加工需求。
機床主要特點：（1）橫梁式刀庫換刀，可實現(xiàn)X軸停在任意位置換刀。（2）X/Y/Z軸均采用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)控制，A/B軸采用角度編碼器實現(xiàn)全閉環(huán)位置反饋。（3）直線軸定位精度：0.01mm，重復定位精度：0.005mm；A/B軸定位精度：8″，重復定位精度：4″。（4）大傳動比A/B軸，擺動頭匹配大功率電主軸實現(xiàn)大扭矩切削。
HMC1200/5S五軸臥式加工中心
2. 數(shù)控系統(tǒng)解決方案
數(shù)控系統(tǒng)主要功能：該加工中心主要應用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標定功能、五軸定向加工功能、法向進退刀功能、刀具測量工件測量和全閉環(huán)控制功能等高檔控制功能。
華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)
3. 應用效果
配套華中數(shù)控HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的HMC1200/5S五軸臥式加工中心已經(jīng)在航發(fā)制造領域重點企業(yè)實現(xiàn)批量應用，用于大型飛機發(fā)動機等復雜零件的加工，滿足航空、航天裝備制造企業(yè)對高端制造裝備的需求。
案例2：五軸車銑復合加工中心應用于航空發(fā)動機制造領域
1. 機床特點
秦川機床配套華中8型的VTMD160/5五軸車銑復合加工中心，數(shù)控系統(tǒng)采用HNC-848C型高檔數(shù)控系統(tǒng)。可在一次裝夾中完成各種金屬件及其合金件的加工，包括車削平面、內外圓柱面、臺階，還具備多坐標聯(lián)動控制銑削、鏜削、鉆孔、攻絲等；特別適合于航空航天、船舶、機車車輛、汽車等行業(yè)加工需求。
機床主要特點：（1）五軸聯(lián)動，車銑復合加工。（2）車銑復合雙通道控制，能夠一次裝夾完成車銑多道工序的加工。（3）雙刀庫控制，車模式銑模式都能自動換刀。（4）大傳動比BC軸匹配大功率步電主軸實現(xiàn)大扭矩切削。（5）大功率主軸和小功率主軸同步消隙，實現(xiàn)轉臺高精度大扭矩控制。（6）機床橫梁為動梁結構，行程1米，加大有效加工區(qū)域。（7）銑通道Z軸位同步主從控制，使加工精度更加穩(wěn)定可靠。
VTMD160/5五軸車銑復合加工中心
2. 數(shù)控系統(tǒng)解決方案
華中HNC-848C數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)主要功能：VTMD160/5五軸車銑復合加工中心主要應用華中HNC-848C數(shù)控系統(tǒng)的五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標定功能、五軸定向加工功能、法向進退刀功能、工件測量和全閉環(huán)控制功能、雙通道雙刀庫控制等高檔控制功能。
3. 應用效果
配套華中數(shù)控HNC-848C數(shù)控系統(tǒng)的VTMD160/5五軸車銑復合加工中心目前已在航發(fā)制造領域實現(xiàn)批量應用，用于精密殼體及復雜筒段結構件等復雜零件的加工，滿足了航發(fā)加工件的復合高效加工要求。
航發(fā)領域現(xiàn)場應用圖
案例3：五軸車銑復合加工中心應用于航空發(fā)動機制造領域
1. 機床特點
秦川機床VMT100A五軸車銑復合加工中心，數(shù)控系統(tǒng)采用HNC-848D型高檔數(shù)控系統(tǒng)。能夠實現(xiàn)一次裝夾完成車/銑等多道工序的加工，高轉速、高剛性、高精度的旋轉工作臺可連續(xù)高速運轉完成車削功能，也可作為伺服軸實現(xiàn)高精度分度，完成聯(lián)動銑削功能。可以滿足航空航天、船舶工業(yè)、印刷、醫(yī)療機械等行業(yè)的高精度、形狀復雜零件的切削加工（如葉輪、機匣、模具、汽車零件等）。
機床主要特點：（1）五軸聯(lián)動，車銑復合加工。（2）X/Y/Z軸快移速度：30m/min。（3）電主軸最高轉速：12000r/min。（4）X/Y/Z軸均采用光柵尺實現(xiàn)全閉環(huán)控制，B/C軸采用角度編碼器實現(xiàn)全閉環(huán)位置反饋。（5）直線軸定位精度：0.008mm，重復定位精度：0.005mm；B/C軸定位精度：8″，重復定位精度：4″。（6）45°回轉B軸使主軸實現(xiàn)立臥轉換，通過系統(tǒng)軟件車銑模式的切換使機床具備銑﹑車復合功能，實現(xiàn)銑、車加工。
VMT100A五軸車銑復合加工中心
2. 數(shù)控系統(tǒng)解決方案
數(shù)控系統(tǒng)主要功能：VMT100A五軸車銑復合加工中心主要應用華中HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的五軸RTCP功能、五軸RTCP速度校驗功能、五軸標定功能、五軸定向加工功能、法向進退刀功能、工件測量、車銑復合和全閉環(huán)控制功能等高檔控制功能。
3. 應用效果
配套華中數(shù)控HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)的VMT100A五軸車銑復合加工中心目前已在航空發(fā)動機制造等領域實現(xiàn)批量應用，用于框/機匣/壁板結構件、精密殼體及復雜筒段結構件等復雜零件的加工，滿足了高端制造領域的制造需求。
VMT100A五軸車銑復合加工件
三、項目經(jīng)驗
1. 關鍵設備，自主可控
華中數(shù)控、秦川機床、航發(fā)制造企業(yè)等緊密合作，推動了國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床等在大型航空發(fā)動機轉動關鍵零部件（葉片、軸）生產(chǎn)單元中的示范應用，提升國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和機床的綜合性能、生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)控設備運行的可靠性及安全性，促進自主可控國產(chǎn)制造裝備在航空領域高端裝備制造中的應用與推廣，促進了我國高端數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。
2. 緊密合作，提高效率
華中數(shù)控、秦川機床、航發(fā)制造企業(yè)等緊密合作，建設航空發(fā)動機轉動關鍵零件（葉片、軸）高效加工工藝與國產(chǎn)裝備應用示范單元，形成了用戶和國產(chǎn)機床生產(chǎn)企業(yè)緊密聯(lián)系的合作鏈條，大大降低采購成本、保養(yǎng)費用和維修費用。
3. 利于推廣，前景廣闊
華中數(shù)控、秦川機床、航發(fā)制造企業(yè)等緊密合作，建立了面向航空發(fā)動機轉動關鍵零件加工的國產(chǎn)數(shù)控設備示范應用基地，提高了航空發(fā)動機葉片、軸類零件生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了航空發(fā)動機制造企業(yè)年生產(chǎn)能力的迅速提高，形成了技術的輻射與帶動作用。
（供稿：武漢華中數(shù)控股份有限公司，秦川機床工具集團股份公司 責編：李華翔）
