編者按：“高檔 數控 機床與基礎制造裝備”是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006~2020年）》確定的16個科技重大專項之一。目前，專項實施方案已經進入專家論證和審批階段。今年六七月份，國家發展和改革委員會工業司委托中國機床 工具工業協會組織了一次行業調研，就重大專項的目標、實施條件和工作方案作進一步論證。據此，協會組織30名行業專家對航空、船舶、汽車、發電設備和機床工具行業61家企業和院所進行了專項調研。本周刊將分四期刊出此次調研的成果。

    據中國機床工具工業協會人士介紹，本次調研的重點是對飛機和航空發動機主要關鍵件制造工藝和設備進行了摸底調查。此次航空工業調研的主要用戶有：沈陽飛機公司、沈陽黎明航空發動機公司、上海飛機制造廠、西安飛機國際公司、西安航空發動機公司。

     急需專用設備加工復合材料零件

    飛機的典型零部件有梁、筋、肋板、框、壁板、接頭等零件，毛坯為板材、鍛件和擠壓型材。目前，90%以上的零件為鋁合金件，少量為不銹鋼和鈦合金。

    飛機零件主要結構形式分為兩類。一類是長板型零件，如梁、緣條、筋和壁板類零件，長寬比大，內、外緣為空間曲面，形狀復雜。例如，某型號飛機緣條零件是T形薄壁件，材料為T形高強度鋁合金擠壓型材，6700mm×110mm×200mm，有91.68°的角度要求，理論外形精度正負 0.25mm；上壁板件和下壁板件都是高強度鋁合金件，最長5600mm，最寬750mm，最薄2mm，加工時還需用真空 平臺夾持；加工鋁合金件要求高速切削，因為梁和機翼等整體壁板都是整體材料加工而成。

    另一類是框形零件，如異型肋、支架或接頭等。主要為框形結構，形狀復雜，加工量大。如某支線飛機后梁轉軸接頭是平衡尾翼的主要受力件，結構形狀復雜，毛坯為鍛件，外形尺寸420mm×340mm×225mm，形位公差0.1mm；肋腹板毛坯為高強度鋁合金材板，最大 925mm×260m×76mm，最小590mm×190mm×35mm，分為單面框、雙面框兩種腹板，最薄處僅0.9mm，材料利用率12%，這就意味著88%的材料被切除。倉門也是框類零件，材料為7150~T7351高強度鋁合金，毛坯尺寸40mm×3100mm×800mm，也有單、雙面框之分，還有門蓋加強筋板、門框接頭等。

    為了提高加工效率，鋁合金件加工采用高速切削，要求使用高速機床， 主軸轉速15000r/min~18000r/min以上，加速度1g左右，定位精度0.02mm，加工精度0.1mm~0.15mm，全行程內精度0.3mm。

    航空工業中，鈦合金的應用在增加，鋁鋰合金也開始應用。加工鈦合金件要求機床具有足夠的扭矩和功率，屬于大扭矩強力切削，要求主軸轉速6000r/min左右，機床應具有足夠剛度和五坐標加工功能，應配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭。A/B擺角銑頭的剛性好，A/C擺角銑頭的剛性差些，五軸聯動時擺角正負25°，機床定位精度0.02mm。

    飛機工業中復合材料應用增多，尤其是碳纖維材料。目前急需復合材料加工專用設備如鋪帶機等，鋪帶機的關鍵是要具備檢測、激光定位、紅外監控、壓實、超聲波切割等功能。

     發動機加工大量使用高精度機床

    航空發動機關鍵件主要是機匣和葉片。機匣有三類：對開環形結構、整體環形、異形殼體。航空發動機機匣是耐高溫的高強度鈦合金材料，前機匣溫度200°C~300°C，而后機匣則要耐更高溫度，屬難加工材料。機匣也是大型零件，一臺15000千克推力的發動機機匣直徑達800mm，加工時間長，所以，提高加工效率很重要。

    機匣加工需要多功能、高精度數控機床，如數控立車、數控精密 鏜床和五軸 加工中心，需具備雙工位、在線測量和仿真功能， 刀庫容量60把刀左右， 數控系統具有高級編程功能，高速加工主軸轉速10000r/min以上，主軸功率15千瓦~30千瓦。粗加工采用重切削，所以，機床要有足夠的強度。精加工采用高速切削，機匣的許多小孔用 電加工機床打孔。

    葉片類加工分為兩部分，即渦輪葉片和葉輪（即整體葉盤）。葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯動加工中心，五軸高速龍門銑等加工葉片形面，銑削加工量很大。葉根榫頭的加工用 拉床和緩進給強力 磨床，要求緩進給磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置，還需要用在線測量、程序調整和自動補償功能。

    葉片形面的加工用電解加工可大大提高加工效率，還需用數控六軸砂帶拋光設備拋光，這就要求機床帶有葉片形面檢測設備。如用電解加工，需防腐蝕、電解液處理、采取絕緣措施等，會增加環保成本。

    葉片有很多冷卻用的小孔，用電脈沖打孔，比如用激光打孔（激光打孔有硬化層），但現在電加工打孔沒有孔透不透的顯示，操作困難。用戶單位希望能夠解決這個問題，使機床能夠顯示打孔的進程。

     大多需要五軸聯動機床

    航空工業典型零件的結構特點是大量采用整體薄壁結構，形狀復雜。為了增加航空器的機動性，增加有效載荷和航程，降低成本，進行輕量化設計和廣泛采用新型輕質材料，且對材料性能要求越來越高。現在大量采用鋁合金、高溫合金、鈦合金、高強度鋼、復合材料、工程陶瓷等。結構復雜的薄壁件、蜂窩件多，工藝剛性差。

    航空工業需要帶A/B擺角或A/C擺角的五軸聯動加工中心、高速加工中心、大型雙龍門 立式加工中心、大型數控龍門 鏜 銑床、精密 數控 車床、大型數控精密立式車削中心、車銑 復合加工中心、葉盤高效加工中心、斷面弧齒磨床、高速轉子葉尖磨床、緩進給強力磨床、拉床、電加工機床、激光熔覆加工機床、扳類件無模多點成形 壓力機、定向單晶熔煉爐、電液束流設備等。要求機床具有足夠的剛性，操作簡單， 人機界面清楚，樣條插補（NURBS），過程均勻控制和在線測量仿真功能。