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浙江畅尔五轴数控拉床解决航发部件加工难题
Sep 30, 2021  来源:机床协会  作者:-

      【编者按】今天,中国机床工具行业正处于向高质量发展的转型期。面对错综复杂的国际环境和市场形势,机床工具企业通过不懈努力赢得更多用户的信任和青睐,既是可持续发展的需要,也是实现国产机床自主可控的根本路径。为了使用户更好地了解机床产品的发展和进步,中国机床工具工业协会传媒部向部分企业征集了“产品应用故事”,旨在扩大企业及产品的影响面,提升品牌效应,使更多用户增强对国产装备的信心。

       一、用于航空发动机零件加工的拉床及其特点
  
      今天向大家介绍用于航空发动机等轮盘榫槽加工的五轴数控卧式侧拉床,型号为LG6516ZX-4200、LG6525ZX-4200。

      这是由浙江畅尔智能装备股份有限公司自主研发制造的高性能拉床产品,用于航空发动机等轮盘榫槽的高效精密加工,属于国防工业尖端加工设备,是国家重点支持研发的高端装备。2012年,国家设立“航空发动机与燃气轮机”科技重大专项,全力推动我国“两机”行业自主创新能力,其中研制高档数控机床是重要任务之一。该产品实现了国内高端榫槽拉床制造核心技术“零”的突破,攻克了“卡脖子”难题,拥有多项核心专利。


      主要技术亮点:

     (1)针对航空发动机轮盘榫槽结构形状复杂、精度要求高、材料难切削等特点,开发了多刀具、多工位、多参数复合加工工艺,研制了集粗拉、半精拉和精拉等多次拉削于一身的专用拉削刀具和刀盒。

     (2)为满足不同工件的P点、锥角、榫槽倾角的空间位置变化调整,开发了集成4个数控轴的C形摇篮机构、精确送退料驱动和P点调整机构,从而实现榫槽的精确定位。

     (3)开发了多点式刀具快速定位和夹紧技术,以及拉刀刀盒精准配送、就位技术,实现拉床多把拉削刀具及刀盒的高水平重复定位和高效配送,满足快速、无人化加工需求。

      二、为航发客户解决卡脖子难题

     本产品主要用于航空发动机涡轮盘、压气机盘等轮盘类零件的高效精密拉削加工,用户群体为航空发动机、燃气轮机等制造企业及核心零部件加工配套企业。 

     1. 零件特点及加工难度

      作为飞机的心脏,航空发动机被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,是衡量一个国家综合科技水平、工业基础实力和综合国力的重要标志之一。发动机中的轮盘是核心转动件,在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作,是最关键部件之一。涡轮盘、压气机盘等轮盘材料大多采用特种不锈钢、钛合金、镍基高温合金等难加工材料制造,尺寸精度要求高,技术条件严格,对零件表面质量、表面完整性要求高,其加工质量的高低直接影响到发动机的使用寿命和安全可靠性。

      榫槽是叶片与轮盘相结合的部分,在高温工况下,会受到离心力、弯曲应力、剪切力等的综合作用,而且叶片本身是否能保持规定的位置和方向也取决于榫槽的精度。榫槽空间形状复杂(一般有锥角和倾角,一个轮盘在圆周上布有几十个甚至上百个榫槽),加工时加工硬化严重,加工区温度高、易粘刀,材料加工难度大,零件回转加工分度精确度要求高。因此,榫槽高效精密加工一直是航空制造业中公认的技术难题之一,也是制约我国航空制造业发展的“卡脖子”技术之一。

      2. 畅尔拉床解决难题

      轮盘榫槽的高效精密拉削加工,离不开高性能的拉床。浙江畅尔从2008年开始着手研制面向航空发动机轮盘榫槽加工的高速数控拉床,历经多年坚持和努力,取得了重大突破。

      2018年3月,畅尔研制成功第一代轮盘榫槽拉削加工机床——四轴数控拉床。当年交付给某上市公司,至今已完成了多种飞机发动机轮盘榫槽的合格加工。2020年8月,畅尔自主研发的第二代轮盘榫槽拉削机床——五轴数控拉床,完成了某飞机发动机轮盘榫槽的试验拉削。经测试,机床各项性能指标符合设计要求,工件加工后的精度达到质量要求。2021年3月,该设备在客户现场进行了小批量试生产,在46小时内完成了某型号航空发动机8个压气机盘的连续加工,加工过程中机床运行稳定,加工的8个压气机盘各项指标全部合格,获得“稳定、高效、高精度”的评价。

  
      此五轴数控拉床最大切削力达250kN,重量近110t,设备占地仅80m2,执行德国技术标准,拥有国家专利20余项,满足柔性化、高速、高精度的榫槽加工,可实现进口替代。

      应用验证表明,该产品攻克了镍基粉末冶金高温合金材料的高效精密复合加工工艺技术,攻克了不同轮盘榫槽的P点、锥角、倾角的空间位置变化的精确定位加工技术,以及刀具快速定位、夹紧技术和拉刀刀盒精准配送、就位技术等,满足了用户对榫槽的高效、高精度加工要求。用户表示,畅尔为我国航空发动机零部件制造商提供了一款具有较高技术水平和高性价比的国产机床。

      作为中国本土装备制造企业,畅尔可为国内用户提供更加高效、快捷的售后技术服务。畅尔积极响应客户提出的技术难题,与供应商开展合作及产业链协同研发,共同突破产品加工的关键技术,助力我国航空制造企业的自主创新能力提升。

      随着应用推广不断深入,畅尔公司将结合用户需求,进一步做好技术优化改进与迭代创新,以智能制造作为今后的主攻方向,进行工件在线在位检测及刀具实时监控与预测系统、基于工业物联网和大数据技术的远程监控与智能运维系统等方面的技术开发。同时,研制的高档数控机床将以突破不同工件尺寸及使用范围为目标,为逐步缩小国内外航空发动机制造技术差距做出更大贡献。

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