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浙江暢爾五軸數控拉床解決航發部件加工難題
2021-9-30  來源:-  作者:-

      【編者按】今天,中國機床工具行業正處于向高質量發展的轉型期。面對錯綜復雜的國際環境和市場形勢,機床工具企業通過不懈努力贏得更多用戶的信任和青睞,既是可持續發展的需要,也是實現國產機床自主可控的根本路徑。為了使用戶更好地了解機床產品的發展和進步,中國機床工具工業協會傳媒部向部分企業征集了“產品應用故事”,旨在擴大企業及產品的影響面,提升品牌效應,使更多用戶增強對國產裝備的信心。

       一、用于航空發動機零件加工的拉床及其特點
  
      今天向大家介紹用于航空發動機等輪盤榫槽加工的五軸數控臥式側拉床,型號為LG6516ZX-4200、LG6525ZX-4200。

      這是由浙江暢爾智能裝備股份有限公司自主研發制造的高性能拉床產品,用于航空發動機等輪盤榫槽的高效精密加工,屬于國防工業尖端加工設備,是國家重點支持研發的高端裝備。2012年,國家設立“航空發動機與燃氣輪機”科技重大專項,全力推動我國“兩機”行業自主創新能力,其中研制高檔數控機床是重要任務之一。該產品實現了國內高端榫槽拉床制造核心技術“零”的突破,攻克了“卡脖子”難題,擁有多項核心專利。


      主要技術亮點:

     (1)針對航空發動機輪盤榫槽結構形狀復雜、精度要求高、材料難切削等特點,開發了多刀具、多工位、多參數復合加工工藝,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、錐角、榫槽傾角的空間位置變化調整,開發了集成4個數控軸的C形搖籃機構、精確送退料驅動和P點調整機構,從而實現榫槽的精確定位。

     (3)開發了多點式刀具快速定位和夾緊技術,以及拉刀刀盒精準配送、就位技術,實現拉床多把拉削刀具及刀盒的高水平重復定位和高效配送,滿足快速、無人化加工需求。

      二、為航發客戶解決卡脖子難題

     本產品主要用于航空發動機渦輪盤、壓氣機盤等輪盤類零件的高效精密拉削加工,用戶群體為航空發動機、燃氣輪機等制造企業及核心零部件加工配套企業。 

     1. 零件特點及加工難度

      作為飛機的心臟,航空發動機被譽為“現代工業皇冠上的明珠”,是衡量一個國家綜合科技水平、工業基礎實力和綜合國力的重要標志之一。發動機中的輪盤是核心轉動件,在高溫、高壓、高轉速的惡劣環境下工作,是最關鍵部件之一。渦輪盤、壓氣機盤等輪盤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,技術條件嚴格,對零件表面質量、表面完整性要求高,其加工質量的高低直接影響到發動機的使用壽命和安全可靠性。

      榫槽是葉片與輪盤相結合的部分,在高溫工況下,會受到離心力、彎曲應力、剪切力等的綜合作用,而且葉片本身是否能保持規定的位置和方向也取決于榫槽的精度。榫槽空間形狀復雜(一般有錐角和傾角,一個輪盤在圓周上布有幾十個甚至上百個榫槽),加工時加工硬化嚴重,加工區溫度高、易粘刀,材料加工難度大,零件回轉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中公認的技術難題之一,也是制約我國航空制造業發展的“卡脖子”技術之一。

      2. 暢爾拉床解決難題

      輪盤榫槽的高效精密拉削加工,離不開高性能的拉床。浙江暢爾從2008年開始著手研制面向航空發動機輪盤榫槽加工的高速數控拉床,歷經多年堅持和努力,取得了重大突破。

      2018年3月,暢爾研制成功第一代輪盤榫槽拉削加工機床——四軸數控拉床。當年交付給某上市公司,至今已完成了多種飛機發動機輪盤榫槽的合格加工。2020年8月,暢爾自主研發的第二代輪盤榫槽拉削機床——五軸數控拉床,完成了某飛機發動機輪盤榫槽的試驗拉削。經測試,機床各項性能指標符合設計要求,工件加工后的精度達到質量要求。2021年3月,該設備在客戶現場進行了小批量試生產,在46小時內完成了某型號航空發動機8個壓氣機盤的連續加工,加工過程中機床運行穩定,加工的8個壓氣機盤各項指標全部合格,獲得“穩定、高效、高精度”的評價。

  
      此五軸數控拉床最大切削力達250kN,重量近110t,設備占地僅80m2,執行德國技術標準,擁有國家專利20余項,滿足柔性化、高速、高精度的榫槽加工,可實現進口替代。

      應用驗證表明,該產品攻克了鎳基粉末冶金高溫合金材料的高效精密復合加工工藝技術,攻克了不同輪盤榫槽的P點、錐角、傾角的空間位置變化的精確定位加工技術,以及刀具快速定位、夾緊技術和拉刀刀盒精準配送、就位技術等,滿足了用戶對榫槽的高效、高精度加工要求。用戶表示,暢爾為我國航空發動機零部件制造商提供了一款具有較高技術水平和高性價比的國產機床。

      作為中國本土裝備制造企業,暢爾可為國內用戶提供更加高效、快捷的售后技術服務。暢爾積極響應客戶提出的技術難題,與供應商開展合作及產業鏈協同研發,共同突破產品加工的關鍵技術,助力我國航空制造企業的自主創新能力提升。

      隨著應用推廣不斷深入,暢爾公司將結合用戶需求,進一步做好技術優化改進與迭代創新,以智能制造作為今后的主攻方向,進行工件在線在位檢測及刀具實時監控與預測系統、基于工業物聯網和大數據技術的遠程監控與智能運維系統等方面的技術開發。同時,研制的高檔數控機床將以突破不同工件尺寸及使用范圍為目標,為逐步縮小國內外航空發動機制造技術差距做出更大貢獻。

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