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帖子主题:国产高档数控机床在飞航动力领域的应用

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国产高档数控机床在飞航动力领域的应用

编者按作为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》确定的16个国家科技重大专项之一,“高档数控机床与基础制造装备重大专项”(04重大专项)是国产高端设备培育的温床,通过“十二五”期间的实施,在国产高档数控机床和技术方面取得了一系列重大突破,现已具备研制、生产支持我国飞航动力装置动力所需数控装备条件。此文以中国航天科工三院31所承担的04重大专项,“国产高档数控机床与技术在飞航动力装置发动机制造领域的综合应用验证及工艺研究应用生产线”为例,向读者详解背后的努力。

按04重大专项规划,到2020年,航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备70%~80%将立足国内。

“十二五”期间,“高档数控机床与基础制造装备”重大科技专项围绕着重点领域,系统部署了主机、数控系统、功能部件等多个方面的重点任务,在重大装备、中高档数控机床、数控系统共性技术研究方面取得一定成果,初步满足国内需求。

虽然部分高档数控系统和机床也在汽车、发电设备等重点制造领域形成一定的示范应用,但规模和示范效果还远达不到专项的要求;航空领域的应用示范初步取得很好的成效,但航空军工企业依赖进口机床产品的现象还没有根本改变。

所以建设国产专用数控系统和高档数控系统在航空航天领域的示范应用,特别是形成飞航动力装置关键零部件的成套解决方案,对于保障国家战略安全;对于进一步提升国产高档五轴数控机床和高档数控系统的技术水平、可靠性、易用性和市场占有率有着重要意义。

课题背景及目标

中国航天科工三院31所创建于1957年,隶属于航天科工系统,是我国飞航动力装置研制生产基地,集研究、设计、试制、试验和批量生产为一体,是国防工业重点科研生产单位。

其他主要参与单位有大连科德数控有限公司、株洲钻石切削刀具股份有限公司、大连光洋科技集团有限公司、武汉华中数控股份有眼公司、北京航空航天大学、北京市电加工研究所、北京航空精密机械研究所、北京安德建奇数字设备有限公司。

此课题从2015年1月起至2017年12月止,主要目标及任务是创建包括总计26台国产高档五轴数控机床在内的综合试验与验证平台。

该课题将利用04专项在高端制造装备上的研发成果,与飞航动力装置复杂零部件制造工艺技术相融合,通过满足导弹制造工艺技术需求的国产高端数控装备应用示范实现对国产高档数控装备技术拉动,在国内导弹制造企业建立国产高档数控装备及其关键技术的应用验证基地。

同时开展导弹复杂零部件数控加工工艺研究,建立基于国产数控机床和刀具的工艺数据库,验证国产数控机床和数控系统的加工适应性、可靠性、精度保持性;应用多轴联动编程、在机测量、误差补偿、故障诊断与监控等技术,提高共性技术在国产数控装备上的应用水平和效果。在促进这些专项成果示范应用的同时,结合导弹制造工艺技术,实现专项产品和导弹集成制造技术的进一步提升,同时集中体现“注重用户应用和验证”的专项特点,突出数控机床专项总体任务的系统性、集成性和持续性。

此外通过课题的研究,推动航天飞航武器装备制造企业基础工艺水平和制造能力的提高,积累国产数控机床可靠性基础数据,提升国产高档五轴数控机床设计与制造核心技术,实现替代进口。

主要技术难点

在现有飞航动力装置复杂零部件成熟工艺基础上,探索适合04专项成果数控设备和技术的工艺,形成面向国产高档数控机床、数控系统、CAM软件、在线测量与离线测量系统、车间信息化系统的飞航动力装置复杂零部件加工工艺。

课题将建成包括26台以上国产高档数控机床的飞航动力装置示范线,机床类型有五轴立式铣削、五轴立式铣车、五轴立式铣车磨、五轴卧式车铣、五轴龙门、五轴工具磨,叶轮和机匣检测装置;开发五轴CAM系统,形成切削数据库,国产化刀具大量代替进口;难度很大,研究飞航动力装置发动机制造工艺与国产高档数控机床的相互适应和匹配需要相当长的时间和努力,8种以上导弹发动机功能部件类型、45种以上零件、多个批次的验证,将考验国产五轴数控机床的基础大部件稳定性、适应性和精度保持性,并为数控机床行业形成专项成果的应用示范。

主要技术创新点为:(1)建成包括26台以上国产高档五轴数控机床的创新平台和飞航动力装置发动机制造工艺试验验证示范基地;(2)采用集成创新技术路线,在31所先进、成熟的整体式叶轮制造技术支持下,开发拥有自主知识产权的国产整体式叶轮、车铣五轴CAM软件系统;(3)基于国产五轴数控工具磨,设计飞航动力装置复杂零部件国产刀具;(4)基于国产五轴数控工具磨、应用国产刀具,进行飞航动力装置复杂零部件切削、生产试验,形成航天难加工材料切削数据库;(5)研制基于国产数控系统的叶轮、机匣在线检测软件和装置;(6)研制基于国产数控系统飞航动力装置发动机制造车间的MES系统。

推广意义

飞航动力装置是飞航动力装置的心脏,属于弹用导弹发动机,集中了机械制造行业几乎所有的高精尖技术,被称为装备制造业“皇冠上的明珠”,因此飞航动力装置也是一个国家工业实力的重要标志。目前世界上能制造飞航动力装置的国家只有美、俄、英、法、中等少数几个国家,市场前景非常广阔。

本课题列入应用示范的五轴立式铣车复合加工中心、五轴卧式车铣复合加工中心、五轴龙门、五轴工具磨、五轴电火花加工机,五轴线切割加工机,是飞航动力装置企业的主力生产设备,目前国防军工装备制造企业例如31所、460厂、120厂、331厂等企业均依赖此类机型,目前主要的供应商包括:瑞士米克朗、力吉特,德国哈默、德马吉、斯特拉格、WFL、兰宝地等。

由此可见,若本课题在飞航动力装置发动机制造领域的大量应用上述国产机型并成功实施,将有力地提升我国飞航动力装置的制造水平、生产能力,实现强国强军的中国梦,彻底摆脱国外关键加工设备对我国的禁运和风险,有力地保障了国家的战略安全,同时带动上述国产高档数控机床和数控技术在其它企业的大规模应用。

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      2016/3/22 9:31:09

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