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国产数控机床及数控系统在航空制造中的应用示范
Published:2020-06-01 Views:301

        一.项目背景

       以航空发动机制造企业为代表的高端装备制造企业对高端数控机床和数控系统有着巨大的需求。航空发动机在恶劣的工作条件下仍然需要高可靠性、长寿命、节能和环保。其零部件具有结构复杂、制造加工困难、加工精度要求高等特点。它需要大量的高档数控机床和高档数控系统,如五轴联动数控机床、高速立式加工中中心、大型数控立式车床、龙门机床等。
       大型航空发动机及其核心部件
       航空发动机领域对耐高温金属材料的制造和应用技术有着巨大的需求。高温钛合金因其优异的热强度、高比强度和良好的耐腐蚀性能,已成为新一代耐高温高性能结构材料的首选。高强度高温合金和钛合金等难加工材料广泛应用于航空发动机壳体、整体叶盘、叶片、涡轮盘、轴等关键零件,高档数控机床和数控系统是实现关键零件高效加工的基础。
       目前,国内航空制造企业使用的中高端数控机床仍以进口为主。由于技术成熟、可靠性、自动化水平等原因,国产数控机床无法满足航空领域的制造要求。近年来,国家采取有效措施,鼓励国产数控机床和系统在航空制造领域的应用和示范,使批量使用国产数控机床和系统成为发展趋势。武汉华泰数控有限公司(以下简称华泰)、秦川机床集团有限公司(以下简称秦川机床)和航空发动机制造企业在这方面进行了密切的合作和良好的尝试。
       二.演示应用案例
       案例一:五轴中心脏水平加工在航空发动机制造中的应用
       华硕与秦川机床紧密合作,针对航天设备关键零部件的数控加工要求,批量生产配备华硕高性能数控系统的HMC1200/5S卧式五轴加工中中心。目前,双方生产的五轴加工中心已经批量销售,全部用于航天设备制造领域的重点企业的数控加工。
       1.机床的特点
       HMC  1200/5S  五轴卧式加工中中心可完成各种复杂平面和曲面零件的高效率、高质量加工,特别适合航空航天、冶金、风力发电、水电、煤炭等行业的加工需求。
       该机床的主要特点是:(1)横梁刀库可更换刀具,可在任何位置停止x轴。(2)X/Y/Z轴采用光栅尺实现全闭环控制,A/B轴采用角度编码器实现全闭环位置反馈。(3)直线轴定位精度:0.01毫米,重复定位精度:0.005毫米;甲乙轴定位精度:8”,重复定位精度:4”。(4)大传动比的A/B轴和摆动头配合大功率电主轴实现大扭矩切削。
       HMC  1200/5S  五轴卧式加工中心
       2.数控系统解决方案
       数控系统的主要功能:中心的加工主要利用了华公司的HNC-848D数控系统的RTCP功能、RTCP速度校验功能、高级控制功能,如校准功能、定向加工功能、正常进退刀功能、刀具测量工件功能、控制功能等。
       中国中HNC-848D数控系统
       3.应用效果
       HMC  1200/5S  五轴卧式加工中中心
       案例二:五轴车铣复合加工中中心在航空发动机制造中的应用
       1.机床的特点
       秦川机床配有华豪的VTMD  160/5 五轴型车磨中中心。数控系统采用HNC-848C高级数控系统。它可以在一个装夹中,内完成各种金属零件及其合金零件的加工,包括车削平面、内外圆柱面、台台阶、铣削、镗孔、钻孔、攻丝等多坐标联动控制。特别适用于航空航天、船舶、机车、汽车等行业的加工要求。
       该机床的主要特点是:(1)五轴联动,车铣复合加工。(2)车铣复合双通道控制可以一次装夹完成多道车铣加工。(3)双刀库控制和车削模式铣削模式可自动更换刀具。(4)大传动比的BC轴配合大功率电主轴实现大扭矩切削。(5)大功率主轴和小功率主轴同步消除齿隙,实现旋转台的高精度、高扭矩控制。(6)机床横梁为动梁结构,行程1米,增加了有效加工面积。(7)铣通道Z轴同步主从控制使加工精度更加稳定可靠。
       VTMD  160/5 五轴车铣复合加工中心脏
       2.数控系统解决方案
       中国中HNC-848 C数控系统
       数控系统的主要功能:VTMD  160/5 五轴车铣复合加工中中心主要应用了华威数控系统的五轴RTCP功能、五轴RTCP速度检测功能、五轴标定功能、五轴定向加工功能、普通刀具进退功能、工件测量和全闭环控制功能、双通道双刀库控制等高档控制功能。
       3.应用效果
       VMT  100 A  五轴车铣复合加工中心采用华中数控HNC-848D数控系统,已在航空发动机制造等多个领域得到应用。用于加工框架/壳体/壁板结构、精密壳体、复杂筒体结构等复杂零件,满足高端制造领域的制造要求。
       三.项目经验
       1.自主可控的关键设备
       华中数控、秦川机床与航空制造企业的密切合作,推动了国产高端数控系统和数控机床在大型航空发动机关键旋转部件(叶片和轴)生产单元的示范应用,提高了国产数控系统和机床的综合性能,提高了生产现场数控设备运行的可靠性和安全性,推动了自控国产制造设备在航空领域高端设备制造中的应用和推广,推动了我国高端数控机床产业链的快速发展。
       2.密切合作提高效率
       华中数控、秦川机床和航空发动机制造企业紧密合作,建立了航空发动机关键零部件(叶片和轴)高效加工和国产设备应用示范单位,形成了用户与国产机床制造企业紧密联系的合作链,大大降低了采购成本、维修成本和维修成本。
       3.有利于推广,前景广阔。
       华中数控、秦川机床和航空发动机制造企业紧密合作,建立了国产数控设备加工航空发动机关键旋转部件的示范应用基地,提高了航空发动机叶片和轴类零件的生产效率,实现了航空发动机制造企业年生产能力的快速增长,形成了技术的辐射和带动作用。
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